Análise de um Acidente Envolvendo a Câmera de Extinção de Arco de um Disjuntor a Vácuo ZW32-12

O disjuntor a vácuo ZW32 - 12 é amplamente utilizado na rede de distribuição de energia. No entanto, o desempenho dos disjuntores a vácuo ZW32 - 12 produzidos por diferentes fabricantes varia. Alguns disjuntores a vácuo ZW32 - 12 têm um desempenho geral relativamente baixo, com potenciais falhas operacionais que podem levar a interrupções de energia em algumas áreas [1]. O disjuntor a vácuo do tipo ZW32 - 12 para exterior tem um desempenho superior, longa vida útil elétrica e mecânica, e é miniaturizado e leve.

Mas, na operação real, também pode enfrentar problemas devido a vazamentos, curto-circuitos ou sobrecargas. Apenas através da constante soma de experiência operacional e da adoção de medidas preventivas científicas e eficazes, as falhas operacionais dos disjuntores a vácuo ZW32 - 12 podem ser reduzidas ou evitadas. Uma análise científica das falhas comuns dos disjuntores a vácuo ZW32 - 12 e a adoção de certas medidas preventivas são maneiras eficazes de reduzir as falhas operacionais dos disjuntores a vácuo.

No dia do acidente, havia uma tempestade com trovões. Durante a operação, foi descoberto que a fase B do disjuntor com defeito perdeu o aterramento, causando o disparo do disjuntor com defeito, e todos os usuários no final do disjuntor com defeito experimentaram uma interrupção de energia de curta duração. Naquele momento, apenas medidas de emergência puderam ser tomadas, ou seja, disparar o disjuntor a vácuo no nível anterior ao disjuntor com defeito, desconectar todos os cabos do lado da alimentação e do lado da carga do disjuntor com defeito, e pontejar um disjuntor bypass nas duas extremidades do disjuntor com defeito, restaurando assim o fornecimento de energia normal de toda a linha em um curto período de tempo.

O disjuntor com defeito foi removido do poste. Foi descoberto que a resistência de isolamento para o solo tanto na abertura quanto no fechamento da fase B do lado da carga do disjuntor com defeito era zero, enquanto a resistência de isolamento para o solo do lado da alimentação era não-zero quando aberto (após a remoção dos cabos de entrada e saída do disjuntor, cada fase foi testada com um megômetro). Com base nos fenômenos descritos, pode-se considerar que houve um fenômeno de aterramento na linha da fase B do lado da carga do disjuntor, e a linha do lado da alimentação da fase B estava normal. Este defeito estava relacionado ao aterramento da linha do lado da carga.

Através da desmontagem e inspeção do disjuntor, foi descoberto que a parte externa da câmara de extinção de arco do tubo isolante da fase B apresentava um fenômeno de descoloração. Após a desmontagem do suporte isolante da fase B, foi descoberto que a câmara de extinção de arco estava queimada. As condições das partes desmontadas da câmara de extinção de arco são as seguintes: os contatos móvel e fixo da câmara de extinção de arco estavam intactos, sem marcas de queimadura visíveis na superfície, mas a superfície estava preta e tinha um depósito relativamente grosso de fuligem. Havia uma marca de queimadura em cada extremidade do cilindro de proteção, com uma diferença de posição relativa de aproximadamente 180° na direção circular.

Havia marcas de queimadura no escudo de graduação do extremo fixo correspondente à posição da marca de queimadura no extremo fixo do cilindro de proteção, e marcas de queimadura no sino e na proteção do sino do extremo móvel correspondente à posição da marca de queimadura no extremo móvel. A casca de cerâmica estava queimada nas posições correspondentes a essas duas marcas de queimadura. A parede interna do cilindro de proteção estava preta, e a parede externa distante das marcas de queimadura estava normal em cor. Não havia marcas anormais na superfície externa da casca de cerâmica restante. A manga guia amoleceu e fluiu para baixo. O fluxo era severo na parte correspondente à marca de queimadura no extremo móvel, e havia um fenômeno aproximado de ebulição. A manga guia solidificada fixou a haste condutora móvel na posição aberta.

Reapresentação e Análise dos Fenômenos do Acidente

Com base no estado superficial dos contatos móvel e fixo da câmara de extinção de arco, mostra-se que os contatos não experimentaram queima de arco em ambiente atmosférico, e os contatos devem estar em estado aberto; a superfície interna do cilindro de proteção está preta, formada pela ação do arco e uma pequena quantidade de ar. O lado externo do cilindro de proteção distante das marcas de queimadura não sofreu descoloração porque não foi afetado pelo arco, indicando que o arco é uma ablação local; as lacunas entre o anel de graduação do extremo fixo da câmara de extinção de arco e o extremo fixo do cilindro de proteção estão severamente queimadas, indicando que ocorreu queima de arco nesses locais; as lacunas entre o extremo móvel do cilindro de proteção e a proteção atrás do contato do extremo móvel da câmara de extinção de arco estão severamente queimadas, indicando que ocorreu queima de arco nesses locais.

A manga guia tem marcas de fusão e fluxo, e o fluxo é severo e tem um fenômeno de ebulição na mesma posição da marca de queimadura no extremo móvel, indicando que a alta temperatura do arco teve um grande impacto nessa área e durou por um certo período; a manga guia solidificada fixou a haste condutora móvel na posição aberta, indicando que o disjuntor realizou uma operação de abertura durante o defeito e que o disjuntor estava em estado aberto após o defeito; a superfície de contato tem um depósito de fuligem, indicando que sua temperatura foi baixa durante a duração do arco e não houve queima de arco em sua superfície na fase final do desenvolvimento do acidente. Também mostra que o disjuntor estava em estado aberto na fase final do defeito. O processo do acidente deve ter sido o seguinte:

Antes de ocorrer o defeito, o interrompedor a vácuo havia vaziado ar por algum motivo. Embora ainda houvesse um certo grau de vácuo, já não atendia às condições de operação do interrompedor a vácuo. Quando o acidente ocorreu, o disjuntor estava em estado operacional de fechado, e os contatos do interrompedor estavam fechados. Quando a linha da fase B do lado da carga do disjuntor foi aterrada, o disjuntor disparou automaticamente.

Os interrompedores das fases A e C estavam em boas condições e completaram com sucesso a operação de interrupção. O interrompedor da fase B, com um grau de vácuo que não atendia às condições de operação, conseguiu apagar o arco entre os contatos com sucesso, pois, em um sistema trifásico neutro não aterrado, quando duas fases são interrompidas, a terceira fase também deve ser interrompida.

Isso também confirma que a superfície de contato estava intacta, sem ablação óbvia mesmo nas bordas e cantos. A queima do arco não foi completamente confinada entre os dois contatos e teve um certo grau de difusão, resultando no escurecimento da parede interna do cilindro de proteção. Como o interior do interrompedor estava em um estado de baixo vácuo, a capacidade de isolamento a vácuo era extremamente baixa. Isso levou à quebra e arco entre o cilindro de proteção e a proteção do sino do extremo móvel sob a tensão de recuperação, e o arco não pôde ser controlado.

O cilindro de proteção aqueceu severamente, e sua potencial mudou, causando uma quebra (na parte mais fraca) com o escudo de proteção do extremo fixo e gerando um arco. O arco transferiu-se do extremo móvel para o extremo fixo, formando um caminho de corrente da fonte de alimentação para o solo e sustentando a queima do arco até que o disjuntor do nível superior deste disjuntor disparou e o arco foi extinto. Ainda havia um certo grau de vácuo no interrompedor a vácuo, mas já não atendia às condições de operação devido a vazamento de gás por algum motivo antes do defeito.

Quando o acidente aconteceu, o disjuntor estava em estado operacional de circuito fechado, com os contatos do interrompedor fechados. Quando a linha da fase B do lado da carga do disjuntor foi aterrada, o disjuntor disparou automaticamente. Os interrompedores das fases A e C estavam em boas condições e completaram com sucesso a operação de interrupção. Para o interrompedor da fase B, embora o grau de vácuo não atendesse às condições de operação, o arco entre os contatos foi apagado com sucesso.

Isso ocorre porque, em um sistema trifásico neutro não aterrado, quando duas fases são interrompidas, a terceira fase será inevitavelmente interrompida também. Isso também confirma que a superfície de contato estava intacta, sem ablação óbvia mesmo nas bordas e cantos. A queima do arco não foi completamente confinada entre os dois contatos e se espalhou em certa medida, causando o escurecimento da parede interna do cilindro de proteção. Como o interior do interrompedor estava em um estado de baixo vácuo, sua capacidade de isolamento a vácuo era extremamente baixa. Isso levou à quebra e arco entre o cilindro de proteção e a proteção do sino do extremo móvel sob a tensão de recuperação, e o arco não pôde ser controlado.

O cilindro de proteção aqueceu severamente, e sua potencial mudou, resultando em quebra (no ponto mais fraco) com o escudo de proteção do extremo fixo e gerando um arco. O arco transferiu-se do extremo móvel para o extremo fixo, formando um caminho de corrente da fonte de alimentação para o solo e sustentando a queima do arco até que o disjuntor upstream deste disjuntor disparou e o arco foi extinto.