Proteção do mecanismo de operação de disjuntores a vácuo para exterior

Nos últimos anos, os disjuntores de vácuo de média tensão têm testemunhado um desenvolvimento substancial e alcançado resultados notáveis, especialmente na classe de tensão de 12 kV, onde os disjuntores de vácuo possuem uma vantagem absoluta. Atualmente, os mecanismos operacionais comumente equipados nos disjuntores de vácuo ao ar livre de 12 kV são, na maioria, mecanismos de mola.

Atualmente, os produtos de disjuntores de vácuo ao ar livre geralmente se concentram no design e na proteção do circuito principal do disjuntor, negligenciando a vida útil do mecanismo operacional durante a operação. No final, a vida útil total do disjuntor é refletida nas ações de abertura e fechamento dos contatos, e essas ações são realizadas através do mecanismo operacional. Portanto, o desempenho, a confiabilidade e a qualidade do mecanismo operacional desempenham um papel crucial no desempenho e na confiabilidade do disjuntor.

Principais Causas de Falha do Mecanismo de Mola

Modos e Causas de Falha Durante a Operação do Disjuntor

Durante a operação de longo prazo do disjuntor, os modos de falha do mecanismo incluem a recusa do mecanismo em abrir e fechar, bem como a abertura e fechamento incompletos. As principais causas são as seguintes: danos aos componentes do disjuntor e do mecanismo, corrosão dos componentes do disjuntor e do mecanismo, a qualidade da montagem entre o mecanismo e o disjuntor, e falhas em componentes elétricos secundários.

• Razões para danos nos componentes: Primeiro, a resistência dos componentes é insuficiente durante o processo de design. Segundo, há operações incorretas pelos operadores. Terceiro, a resistência dos componentes é reduzida devido à corrosão.

• Corrosão dos componentes: A corrosão dos componentes do disjuntor e do mecanismo leva ao travamento dos componentes, o que aumenta a resistência do sistema. Em um estado corroído, as forças de operação de abertura e fechamento do disjuntor quando sai da fábrica não podem atender às forças de operação de abertura e fechamento necessárias, resultando em abertura e fechamento incompletos. Especialmente, as molas de torção ou de tração amplamente utilizadas no mecanismo de mola falharão devido à corrosão, causando o mau funcionamento do mecanismo.

• Qualidade da montagem: A qualidade da montagem do mecanismo e do disjuntor, principalmente incluindo se os componentes de fixação estão firmemente fixados e se o disjuntor está adequadamente ajustado, afetará a operação do disjuntor.

• Falhas em componentes elétricos secundários: Os interruptores de viagem, interruptores auxiliares e blocos terminais usados no mecanismo de mola. Se a qualidade de qualquer um desses componentes for ruim ou o contato for instável, isso afetará a operação normal do disjuntor e a transmissão de sinais, e pode até mesmo levar a outros acidentes. Além de serem corroídos pela umidade, os componentes secundários também podem falhar em mudar normalmente devido à corrosão dos componentes do mecanismo e ao travamento do movimento do mecanismo, resultando no sobreaquecimento do motor ou do dispositivo de disparo.

A partir da análise acima, entre as quatro principais causas, o problema de corrosão do mecanismo afeta três delas. O problema de corrosão do mecanismo é o fator principal que afeta a longa vida útil e alta confiabilidade do disjuntor.

Principais Causas de Corrosão do Mecanismo

A corrosão dos componentes do mecanismo é a principal causa da falha do mecanismo de mola. A corrosão severa na superfície dos componentes afeta seriamente a aparência do produto, reduz a resistência mecânica dos componentes de transmissão e afeta o desempenho do produto. As causas fundamentais da corrosão dos componentes são o material dos componentes, o design estrutural, o processo de fabricação e, especialmente, o tratamento superficial dos componentes, que não podem se adaptar a condições ambientais e climáticas adversas.

• Influência da qualidade do material metálico: Os materiais comumente usados no produto são aço, cobre, alumínio e suas ligas. Aço e cobre são os principais materiais no mecanismo. Foi comprovado que componentes de aço que dependem apenas de uma camada de zinco de 15 μm não podem resistir à erosão da umidade por muito tempo. O latão sofrerá corrosão de dezincificação em um ambiente de ar úmido, e as mangas de cobre comumente usadas no mecanismo serão preenchidas com pó gerado pela corrosão de dezincificação na folga de ajuste, impedindo a rotação do eixo.

• Influência da estrutura de design do produto, estrutura dos componentes e tecnologia de processamento: Os rolamentos esféricos podem ser corroídos devido ao selamento inadequado, permitindo que a umidade penetre nos rolamentos. Pode ocorrer ferrugem devido à entrada de água, condensação e acumulação de água. Além disso, as lacunas, cantos mortos, ranhuras, superfícies rugosas dos componentes e os pontos de conexão entre os componentes são áreas propensas à corrosão.

• Influência da tecnologia de proteção da superfície metálica: A maioria dos componentes do produto é revestida com zinco ou pintura eletroforética. No processo real de montagem do mecanismo, em busca de precisão de transmissão, o revestimento superficial é frequentemente sacrificado, e o revestimento nas superfícies de encaixe e de dobramento precisa ser removido, o que contradiz o propósito do tratamento superficial.

Medidas para Resolver o Problema de Corrosão do Mecanismo

Para resolver o problema de corrosão dos componentes, os fabricantes geralmente usam um grande número de componentes de aço inoxidável e reforçam o selamento do disjuntor e do mecanismo. Embora o uso de aço inoxidável como matéria-prima possa melhorar a resistência à corrosão, o preço do material é relativamente alto, o processamento dos componentes é difícil e não é fácil produzir em larga escala. A maioria dos rolamentos de esferas nos componentes padrão é feita de aço, o que não atende aos requisitos de resistência à corrosão. Este método trata apenas os sintomas, não a causa raiz.

Adotar uma estrutura hermética semelhante à do ZW20A, sem enchimento de gás SF6, e usando uma forma de isolamento composto, enchendo com nitrogênio limpo para proteger os componentes, é uma escolha mais ideal.

Conclusão

Em conclusão, a nova geração de disjuntores de vácuo ao ar livre deve adotar isolamento composto para reduzir o volume do corpo do disjuntor e atender à demanda de miniaturização. O corpo do disjuntor e a caixa do mecanismo devem ser selados separadamente para facilitar a manutenção do mecanismo. Deve-se encher com nitrogênio limpo para proteger os componentes.