Pesquisa sobre Análise de Falhas Mecânicas e Técnicas de Melhoria em Disjuntores de Alta Tensão

Com o avanço contínuo da mecanização na sociedade moderna, a demanda por energia elétrica na vida cotidiana aumentou significativamente. Para garantir que o fornecimento de energia atenda a essa crescente demanda, o sistema de energia deve operar com maior estabilidade, segurança e resposta em tempo real. Isso destaca a importância crítica da qualidade dos disjuntores de alta tensão durante a fabricação.

Os fabricantes devem reforçar sua consciência dessa responsabilidade para garantir o funcionamento confiável das linhas de transmissão de alta tensão e reduzir a frequência de falhas. É essencial reconhecer que os disjuntores são responsáveis pela isolamento seguro do equipamento elétrico em condições sem carga durante emergências. Portanto, é necessário uma análise abrangente das falhas mecânicas existentes, seguida de soluções direcionadas para mitigar riscos.

1. Defeitos Comuns e Análise de Falhas

As linhas de transmissão de alta tensão requerem manutenção regular, necessitando de operações frequentes dos disjuntores de alta tensão para isolar as fontes de energia—garantindo a segurança dos funcionários de manutenção. No entanto, devido a falhas inerentes de design e materiais, as falhas mecânicas permanecem o tipo de falha mais comum. As investigações mostram que a instalação inadequada, a comissão insuficiente ou a corrosão mecânica frequentemente levam a temperaturas excessivas no circuito condutor, fissuras na isolação e até mesmo incidentes graves de segurança.

Uma falha mecânica particularmente perigosa é a fratura de isoladores de porcelana de suporte. Esta falha apresenta o maior risco e pode levar a consequências catastróficas. As causas podem ser analisadas sob vários aspectos:

• Problemas de Qualidade do Material: A qualidade inferior dos isoladores, devido ao controle de fabricação inadequado, introduz sérios riscos de segurança. A análise de isoladores fraturados revela consistentemente impurezas internas, microfissuras, má qualidade de ligação e, em alguns casos, a ausência de asfalto como camada absorvedora de choque.

• Defeitos de Design e Processo: Falhas inerentes de design, trabalho inadequado ou processos de queima insuficientes durante a fabricação podem resultar em juntas fracas entre o isolador e a flange, reduzindo a vida útil e a confiabilidade.

• Degradacão Ambiental: A exposição a longo prazo a condições adversas, incluindo campos eletromagnéticos fortes, corrosão química e intempéries, acelera o envelhecimento.

• Impacto Sísmico: Durante terremotos, vibrações intensas podem causar a fratura do isolador devido à ressonância estrutural ou ao estresse mecânico.

Outra falha comum é a falha operacional do disjuntor, onde a operação inadequada leva a uma abertura ou fechamento incompleto (desalinhamento), resultando em contato ruim, resistência aumentada, superaquecimento e potencial dano ao equipamento. Fatores contribuintes incluem:

• Defeitos de Design ou Seleção Incorreta de Materiais: O desenho estrutural inadequado ou materiais impróprios comprometem o desempenho.

• Corrosão Severa: Componentes rotativos, geralmente feitos de metal, estão expostos a ambientes externos. A alta umidade, falta de lubrificação e exposição prolongada aceleram a corrosão, reduzindo a flexibilidade operacional.

• Falha dos Sistemas de Controle Elétrico: Componentes elétricos defeituosos nos mecanismos de operação motorizados podem causar falha operacional.

• Fatores Ambientais: A exposição externa submete os interruptores à chuva, neve e poluição. Nos últimos anos, a névoa severa e o aumento da umidade atmosférica exacerbaram a corrosão.

• Corrosão Química: Pó atmosférico e umidade reagem para formar eletrolitos corrosivos. Quando depositados nas superfícies dos interruptores, essas substâncias causam corrosão eletroquímica.

• Fraquezas Internas de Design: Selagem inadequada permite a entrada de umidade. A seleção inadequada de materiais, como metais com baixa resistência à corrosão, ou revestimentos anticorrosivos inadequados, deterioram ainda mais o desempenho. Combinado com manutenção e inspeção insuficientes, esses fatores levam a uma grave deterioração mecânica.

2. Medidas de Melhoria para Falhas Mecânicas

2.1 Fabricação e Controle de Qualidade

Os fabricantes devem aderir estritamente às especificações de design durante a produção, garantindo a seleção adequada de materiais e o controle de qualidade geral. Para abordar as fraturas de isoladores de porcelana:

• Certifique-se de que o design do interruptor atenda aos requisitos técnicos e operacionais.

• Fortaleça o controle de qualidade na produção, adquirindo matérias-primas de alta qualidade.

• Estabeleça parcerias apenas com fornecedores reputados e tecnicamente qualificados.

• Estabeleça acordos de garantia de qualidade com fornecedores, incluindo inspeções no local e testes de produto.

• Siga rigorosamente os procedimentos operacionais durante a produção; corrija imediatamente quaisquer erros técnicos ou defeitos—nunca force a operação.

2.2 Prevenção de Superaquecimento

O superaquecimento nos circuitos condutores representa um risco de segurança sério. Medidas eficazes incluem:

• Ajustar a profundidade de inserção do contato para garantir o contato ótimo.

• Manter as superfícies de contato limpas ou adotar designs de contato autolimpante.

• Instalar sensores de temperatura para monitorar o aquecimento anormal e acionar intervenções precoces.

• Implementar a limpeza em linha viva para melhorar a eficiência da manutenção.

2.3 Proteção contra Corrosão

Como a corrosão é uma importante contribuinte para a falha mecânica:

• Aplique lubrificação regular em partes móveis.

• Use aço inoxidável ou outros materiais resistentes à corrosão.

• Melhore o selo para aumentar a resistência à água.

• Certifique-se de que revestimentos anticorrosivos de alta qualidade sejam aplicados adequadamente.

2.4 Manutenção e Inspeção

A inspeção regular e a reparação oportuna são essenciais. No entanto, a manutenção deve ser significativa—não apenas rotineira ou superficial. Reparos superficiais desperdiçam recursos e não garantem o funcionamento seguro. Apenas a manutenção completa, baseada no estado, pode prevenir falhas inesperadas.

3. Métodos Diagnósticos para Falhas Mecânicas

Diferentes técnicas diagnósticas oferecem vantagens e limitações distintas. O pessoal deve selecionar métodos com base nas condições reais, combinando abordagens para alcançar a detecção precisa de falhas.

• Ensaios Ultrassônicos: Antes da instalação, use a inspeção ultrassônica para detectar trincas em isoladores de porcelana e prevenir defeitos latentes.

• Monitoramento de Tensão: Após a instalação, monitore se os isoladores estão sob tensão mecânica anormal.

• Termografia Infravermelha: Detecte superaquecimento localizado nos circuitos. Se forem identificados pontos quentes, tome medidas corretivas prontamente.

• Monitoramento de Corrente do Motor: Meça a corrente do motor durante a operação para avaliar o desempenho do interruptor e identificar anomalias.

• Medição com Extensômetro: Use extensômetros de resistência para detectar tensão anormal nos isoladores.

• Análise de Sinal: Analise sinais de corrente do motor para avaliar a saúde do sistema de acionamento.

4. Conclusão

Apenas após todas as verificações diagnósticas confirmarem o funcionamento normal e a ausência de riscos de segurança, o disjuntor deve ser colocado em serviço.

Este artigo analisa falhas mecânicas comuns em disjuntores de alta tensão, incluindo a fratura de isoladores de porcelana, tensão anormal, superaquecimento de circuitos, falha operacional e corrosão de componentes metálicos. Com base nos desafios técnicos atuais, foram propostas medidas de melhoria e prevenção direcionadas. Ao implementar essas recomendações, o pessoal de manutenção pode melhorar a prevenção de falhas de isolamento de alta tensão, aumentar a confiabilidade do sistema e garantir a segurança do pessoal operacional.