Tipos e Análise Comum de Falhas em Equipamentos de Alta Tensão
Equipamentos de alta tensão são dispositivos elétricos críticos nos sistemas de energia. A deterioração no funcionamento desses equipamentos é uma das principais causas de falhas nos sistemas de energia. Quais são as falhas comuns em equipamentos de alta tensão?
(1) Tipos para Exteriores e Interiores
Com base no ambiente de instalação, os equipamentos de alta tensão podem ser classificados como para exteriores ou interiores. Equipamentos com classificação de 10 kV ou inferior são geralmente instalados em interiores. De acordo com as configurações do circuito primário, eles podem ser ainda categorizados como equipamentos de entrada/saída de linha, equipamentos de ligação de óleo, equipamentos de seccionamento de barras, etc.
Equipamentos de entrada/saída de 10 kV para interiores geralmente abrigam disjuntores de pouca óleo ou a vácuo. Esses disjuntores são geralmente equipados com mecanismos de operação a mola ou eletromagnéticos, embora alguns usem mecanismos manuais ou de ímã permanente. Diferentes designs de equipamentos variam significativamente em estrutura, o que afeta diretamente a seleção e instalação de sensores.
(2) Tipos Fixos e Retráteis
Com base no uso e design, os equipamentos de alta tensão podem ser divididos em tipos fixos e retráteis (extraíveis). Historicamente, as usinas preferiam equipamentos retráteis para sistemas de serviço de estação, enquanto os tipos fixos eram mais comuns em sistemas de fornecimento de energia pública.
Com avanços tecnológicos e o desenvolvimento de novos produtos, as práticas tradicionais estão evoluindo. Por exemplo, o equipamento extraível blindado metálico evoluiu a partir de equipamentos de tipo fixo. Este tipo apresenta um design totalmente fechado com compartimentos funcionalmente separados. Oferece maior segurança operacional, melhorias nas travas anti-manejo errado e manutenção mais fácil, aumentando significativamente a confiabilidade operacional.
(3) Desenvolvimento de Equipamentos de Alta Tensão
Nos últimos anos, com o avanço e uso generalizado de disjuntores a vácuo compactos, o equipamento de montagem intermediária (também conhecido como "equipamento com unidade extraível montada no compartimento intermediário") tem se desenvolvido rapidamente como um novo tipo de equipamento extraível blindado metálico.
O equipamento de montagem intermediária oferece várias vantagens, sendo a mais significativa a miniaturização da unidade extraível e processos de fabricação mecanizados, permitindo alinhamento mais preciso entre o carrinho e as guias. Alguns fabricantes até mesmo enviam o carrinho do disjuntor e o gabinete separadamente, facilitando a montagem e comissionamento no local com alta confiabilidade.
Devido à excelente intercambiabilidade, esses equipamentos são menos afetados pelo nivelamento do piso no local de instalação. Com alta confiabilidade operacional e manutenção conveniente, o equipamento extraível blindado metálico de montagem intermediária está sendo cada vez mais adotado em sistemas de fornecimento de energia.
II. Análise Comum de Falhas em Equipamentos de Alta Tensão
As falhas em equipamentos de alta tensão surgem principalmente de problemas na isolação, condução de corrente e sistemas mecânicos.
(1) Falha de Operação ou Mal Funcionamento
Esta é a falha mais comum em equipamentos de alta tensão e pode ser atribuída a duas causas principais:
Falhas mecânicas no mecanismo de operação e sistema de transmissão, como travamento do mecanismo, deformação, deslocamento ou danos de componentes; êmbolos de fechamento/abertura soltos ou presos; pinos quebrados ou soltos; e falha no trinco.
Falhas elétricas nos circuitos de controle e auxiliares, incluindo contato ruim no fiação secundária, terminais soltos, fiação incorreta, bobinas de fechamento/abertura queimadas (devido a travamento do mecanismo ou chaves seletoras defeituosas), interruptores auxiliares com mal funcionamento e falhas na fonte de alimentação de controle, contatos de fechamento ou interruptores de fim de curso.
(2) Falhas de Interrupção e Fechamento
Essas falhas originam-se do próprio disjuntor.
Em disjuntores de pouca óleo, problemas comuns incluem pulverização de óleo durante curto-circuitos, danos na câmara de arco, capacidade de interrupção insuficiente e explosões durante o fechamento.
Em disjuntores a vácuo, falhas típicas incluem vazamento na câmara de arco ou sino, redução do nível de vácuo, reestabelecimento ao comutar bancos de capacitores e rachaduras na tubulação cerâmica.
(3) Falhas de Isolamento
O desempenho do isolamento deve equilibrar adequadamente as diversas tensões atuando sobre o isolamento (incluindo a tensão de operação normal e sobretensões transitórias), medidas de proteção (como para-raios) e a resistência dielétrica do material isolante. O objetivo é alcançar um design seguro, econômico e custo-efetivo.
Falhas de isolamento comuns incluem:
Flashover externo para o solo
Flashover interno para o solo
Flashover entre fases
Flashover induzido por sobretensão de raio
Flashover, flashover de poluição, perfuração ou explosão de isuladores de porcelana ou de capacitores
Flashover de varas de suporte
Flashover, perfuração ou explosão de transformadores de corrente (TCs)
Fratura de isoladores de porcelana
(4) Falhas de Condução de Corrente
Em níveis de tensão de 7,2–12 kV, as falhas de condução de corrente são principalmente causadas por contato ruim nos desligadores de isolamento (juntas), levando ao superaquecimento e derretimento dos contatos.
(5) Forças Externas e Outras Falhas
Estas incluem falhas causadas por impactos de objetos estranhos, desastres naturais, curtos-circuitos causados por animais e outros fatores externos ou acidentais imprevisíveis.