A aplicação de disjuntores de vácuo de alta tensão para interior
Na primeira metade de 2007, como participantes do projeto da Empresa de Equipamentos Eletromecânicos do Grupo de Mineração Huaibei, realizamos uma transformação técnica na subestação de 10kV na Área Leste da Fábrica. Nossa tarefa principal era substituir as unidades originais de seccionador - disjuntor a óleo de 10kV por disjuntores de vácuo de alta tensão ZN20 para uso interno.
Anteriormente, os disjuntores a óleo SN10-10 estavam em operação por um longo período, resultando em vazamento sério de óleo em seus mecanismos. Isso exigia reabastecimento a cada seis meses, gerando uma carga de manutenção significativa. Além disso, seus mecanismos de operação eram manuais e os dispositivos de proteção eram compostos por relés tradicionais, o que resultava em baixa confiabilidade e alta taxa de falhas. A calibração da proteção por relé precisava ser feita anualmente, uma tarefa trabalhosa e complexa.
Para garantir a produção segura, tomamos a decisão de atualizar esses disjuntores para disjuntores de vácuo. Essa transformação não apenas resolveu os problemas operacionais existentes, mas também estabeleceu uma base sólida para a operação estável e eficiente da subestação no futuro.
Características Estruturais dos Disjuntores de Vácuo
Na transformação técnica da subestação de 10kV na Área Leste da Fábrica, obtivemos insights profundos sobre as características estruturais do disjuntor de vácuo do tipo ZN20. Este disjuntor é composto principalmente por um mecanismo de operação, uma caixa, tubos de vácuo, quadros de isolamento e isoladores. Possui uma disposição tridimensional com o mecanismo de operação instalado na frente.
Dentro da caixa feita de chapas de aço finas, os componentes de alta tensão são fixados na parte de trás. O mecanismo se conecta ao eixo principal através de placas de conexão. À medida que o eixo principal gira, os braços de manivela fixados nele empurram os isoladores, impulsionando a haste condutora móvel do tubo de vácuo para realizar ações de comutação. As operações de fechamento e abertura podem ser controladas manualmente ou eletricamente através do mecanismo de operação. Além disso, está equipado com um motor de armazenamento de energia AC/DC, mecanismos de contato auxiliar e um contador de operações. Indicadores claros de "LIGADO" e "DESLIGADO" no painel facilitam o monitoramento intuitivo do estado operacional do disjuntor.
O disjuntor depende dos tubos de vácuo para interromper circuitos de alta tensão. Como mostrado na Figura 1, um tubo de vácuo consiste em uma haste condutora móvel, uma haste condutora estática, contatos móveis e estáticos, um escudo, um sino e uma carcaça de cerâmica. Selado dentro da carcaça de cerâmica com um alto grau de vácuo, geralmente variando de 10⁻⁴ a 10⁻⁷ Torr (Nota: O texto original "104 - 10⁻⁷ Torr" pode ser um erro de digitação; a faixa correta deve ser 10⁻⁴ a 10⁻⁷ Torr), o sino é soldado à haste condutora móvel em uma extremidade e à tampa móvel na outra. Este componente flexível permite a operação externa dos contatos, mantendo a hermeticidade completa. O escudo ao redor dos contatos absorve o vapor metálico gerado pelo arco de vácuo durante a interrupção da corrente, evitando a contaminação da carcaça de isolamento.
Através da experiência prática durante o projeto de transformação, apreciamos profundamente as vantagens dos disjuntores de vácuo em relação aos disjuntores a óleo tradicionais:
Efeitos da Aplicação
Como participantes do projeto, entendemos profundamente que o mecanismo de operação do disjuntor de vácuo fecha os contatos do tubo de vácuo através da energia elástica da mola de armazenamento de energia, que é independente da velocidade de armazenamento de energia manual, garantindo um desempenho rápido de fechamento. O mecanismo tem três estados de movimento: armazenamento de energia, fechamento e abertura.
O disjuntor de vácuo interrompe a corrente extinguido o arco de vácuo quando a corrente cai a zero. No momento em que o arco de vácuo se extingue, a densidade de elétrons, íons positivos e outras partículas entre os contatos diminui rapidamente. Em microssegundos, a lacuna dos contatos essencialmente restaura seu grau de vácuo original e exibe alta resistência à tensão, capaz de suportar a tensão de recuperação sem ruptura para completar o processo de interrupção. Portanto, mesmo que uma tensão elevada seja aplicada logo após a passagem pela zero, a lacuna dos contatos não sofrerá nova ruptura, o que significa que o arco de vácuo pode ser completamente extinto na primeira passagem pela zero.
Efeitos da Aplicação
Desde que os disjuntores de vácuo de alta tensão ZN20 de 10kV foram colocados em operação em junho de 2007 após a transformação, eles demonstraram excelente desempenho. Os disjuntores apresentam velocidades rápidas de abertura/fechamento, baixo ruído de operação e ações precisas e confiáveis.
Em comparação com os disjuntores a óleo anteriores, que exigiam reabastecimento frequente e uma carga de manutenção pesada, os disjuntores de vácuo reduziram significativamente as tarefas e custos de manutenção, trazendo benefícios econômicos tangíveis. Durante os mais de 20 anos de operação antes da transformação, a subestação experimentou vários acidentes de operação errônea (como forçar a abertura do seccionador enquanto o disjuntor a óleo estava na posição fechada), causando danos variados no equipamento.
Após a transformação, o equipamento de alta tensão eliminou os seccionadores, com cada circuito controlado por um único disjuntor de vácuo. Quando o disjuntor é aberto, o carrinho do disjuntor pode ser retirado, servindo a função de um seccionador de alta tensão. Além disso, o equipamento de comutação está equipado com travas mecânicas e elétricas de acordo com os requisitos das "Cinco Prevenções", evitando efetivamente acidentes de operação errônea, reduzindo a taxa de acidentes e garantindo a operação segura.
