Quais são os Tipos e as Falhas Comuns em Equipamentos de Alta Tensão?

O equipamento de comutação de alta tensão é um dispositivo elétrico crítico nos sistemas de energia. A deterioração das condições de operação do equipamento de comutação é uma das principais causas de falhas no sistema de energia. Então, quais são as falhas comuns em equipamentos de comutação de alta tensão?

I. Classificação de Equipamentos de Comutação de Alta Tensão

(1) Tipos Externos e Internos

Com base na localização da instalação, os equipamentos de comutação de alta tensão podem ser classificados como tipos externos ou internos. O equipamento de comutação interno é comumente usado para sistemas de 10 kV e abaixo. De acordo com as configurações do circuito primário, eles podem ser categorizados ainda mais como equipamentos de comutação de entrada/saída, equipamentos de comutação de ligação, equipamentos de comutação de seção de barramento, etc. Nos equipamentos de comutação de entrada/saída de 10 kV, geralmente são instalados disjuntores a óleo ou a vácuo. Esses disjuntores são geralmente equipados com mecanismos de operação por mola ou eletromagnético, embora alguns usem mecanismos manuais ou de ímã permanente. Diferentes designs de equipamentos de comutação variam significativamente em estrutura, o que afeta a seleção e instalação dos sensores.

(2) Tipos Fixos e Removíveis

Com base no uso, os equipamentos de comutação de alta tensão podem ser divididos em tipos fixos e removíveis (extraíveis). Historicamente, as usinas de energia preferiam equipamentos de comutação extraíveis para sistemas de serviço estacionário, enquanto os tipos fixos eram mais comuns nos sistemas de fornecimento de energia pública. Com avanços tecnológicos e o desenvolvimento de novos produtos, as práticas tradicionais estão evoluindo. Por exemplo, o equipamento de comutação extraível metálico evoluiu a partir do equipamento de comutação fixo convencional. Este tipo apresenta um design totalmente fechado com compartimentos funcionalmente separados. Oferece maior segurança operacional, melhor intertravamento contra operações errôneas, manutenção mais fácil e confiabilidade operacional significativamente aumentada.

(3) Desenvolvimento de Equipamentos de Comutação de Alta Tensão

Nos últimos anos, com o desenvolvimento e adoção generalizada de disjuntores a vácuo compactos, o equipamento de comutação montado no meio (também conhecido como equipamento de comutação com disjuntores montados no compartimento do meio) avançou rapidamente como um novo tipo de equipamento de comutação extraível, metálico e blindado. O equipamento de comutação montado no meio oferece muitas vantagens, sendo a mais importante a miniaturização da unidade extraível e a mecanização dos processos de fabricação, resultando em maior precisão na fabricação do carrinho e dos trilhos guia.

Alguns fabricantes até mesmo enviam o carrinho (incluindo o disjuntor principal) e o gabinete do equipamento de comutação separadamente, permitindo a montagem e comissionamento no local de forma fácil, com garantia de inserção e retirada suaves. Devido à excelente intercambiabilidade, o desempenho é minimamente afetado por condições irregulares do piso no local. Este tipo de equipamento de comutação extraível metálico oferece operação segura e confiável, além de manutenção conveniente, levando a sua adoção crescente nos sistemas de fornecimento de energia.

II. Análise de Falhas Comuns em Equipamentos de Comutação de Alta Tensão

A análise de falhas mostra que a maioria das falhas nos equipamentos de comutação origina-se de problemas de isolamento, condução e mecânicos.

(1) Falha de Operação ou Malfuncionamento

Esta é a falha mais comum em equipamentos de comutação de alta tensão, com causas que se dividem em duas categorias. A primeira é a falha mecânica no mecanismo de operação e no sistema de transmissão, como travamento do mecanismo, deformação, deslocamento ou danos de componentes, solenoides de disparo/fechamento soltos ou presos, pinos quebrados ou soltos, e falha do pino de trava. A segunda categoria surge dos circuitos de controle e auxiliares, incluindo contato ruim no fiação secundária, terminais soltos, fiação incorreta, bobinas de fechamento/disparo queimadas (devido a travamento do mecanismo ou chaves seletoras defeituosas), operação inflexível de interruptores auxiliares, e falhas nas fontes de alimentação de controle, contatos de fechamento e interruptores de fim de curso.

(2) Falhas de Disparo e Fechamento

Essas falhas originam-se do próprio disjuntor. Em disjuntores a óleo, problemas comuns incluem jato de óleo durante curto-circuito, dano ao compartimento de arco, capacidade de interrupção insuficiente e explosões durante o fechamento. Em disjuntores a vácuo, os problemas típicos são vazamento do interrompedor a vácuo ou das campanas, redução do nível de vácuo, restrição ao comutar bancos de capacitores e fraturas na casca cerâmica.

(3) Falhas de Isolamento

O desempenho do isolamento envolve equilibrar várias tensões (incluindo a tensão de operação normal e as sobretensões transitórias), medidas de proteção (por exemplo, parafusos de descarga) e a resistência do isolamento para alcançar um design seguro e econômico. As falhas de isolamento manifestam-se principalmente como: flashover externo para o solo, flashover interno para o solo, flashover entre fases, flashover de sobretensão de raio, flashover, flashover de poluição, perfuração ou explosão de flanges de porcelana ou capacitores, flashover de postes de isolador, e flashover, perfuração ou explosão de transformadores de corrente (TCs), bem como fraturas de isoladores de porcelana.

(4) Falhas de Condução de Corrente

Para equipamentos de comutação classificados de 7,2 a 12 kV, a causa principal das falhas de condução de corrente é o contato ruim nas lâminas de isolamento, levando a superaquecimento e fusão dos contatos.

(5) Forças Externas e Outras Falhas

Estas incluem impactos de objetos estranhos, desastres naturais, curtos-circuitos causados por pequenos animais e outras falhas externas ou acidentais imprevisíveis.