Por Que um VCB de 10kV Não Pode Ser Desarmado Localmente?
A incapacidade de operar manualmente o desarme mecânico local de um disjuntor a vácuo de 10kV é um tipo de falha relativamente comum no trabalho de manutenção de sistemas de energia. Com base em anos de experiência em campo, essas questões geralmente decorrem de cinco áreas centrais, cada uma exigindo solução de problemas com base em sintomas específicos.
O travamento do mecanismo de operação é a causa mais comum. O processo de desarme do disjuntor depende da liberação de energia mecânica armazenada na mola; se houver ferrugem, deformação ou objetos estranhos dentro do mecanismo, a transmissão de energia é diretamente prejudicada. Ao lidar com uma falha em uma fábrica química no ano passado, a desmontagem revelou uma camada de óxido formada na superfície do eixo de meio-travamento devido à umidade, aumentando o coeficiente de atrito em mais de 40%. Um problema mais oculto é a deterioração do óleo do amortecedor. Um caso de uma subestação mostrou que o óleo hidráulico solidificado em baixas temperaturas reduziu a velocidade de desarme para 60% do valor padrão - essa condição é facilmente mal diagnosticada como uma falha elétrica. A aplicação regular de graxa lubrificante conforme as normas IEC 60255 e a substituição do óleo do amortecedor a cada dois anos podem prevenir efetivamente tais problemas.
A deformação ou fratura de componentes de transmissão requer inspeção focalizada. A haste isolante, como componente-chave de transmissão de energia, consome energia cinética de desarme mesmo com pequenas curvaturas. Durante uma manutenção em 2021 em um parque eólico, foi constatado que o assentamento da fundação causou um desvio de alinhamento de 2,3mm entre as hastes trifásicas, aumentando a carga mecânica em 25%. A fratura por fadiga de ligamentos metálicos é mais súbita. Registros de uma usina siderúrgica mostraram que após mais de 3.000 operações consecutivas, a resistência ao escoamento do ligamento diminuiu aproximadamente 15%. Recomenda-se realizar testes de partículas magnéticas (Magnetic Particle Testing) em equipamentos em operação há mais de cinco anos.
Anomalias na câmara de extinção de arco afetam diretamente o movimento dos contatos. Quando o vácuo cai para acima de 10⁻² Pa, as mudanças na diferença de pressão através das pregas aumentam a resistência ao movimento dos contatos. Um relatório de falha de uma estação de fornecimento de energia indicou que uma câmara de extinção de arco vazando aumentou a força de operação necessária em cerca de 30N. Um caso mais especial é a soldagem de contatos. Mesmo após a interrupção bem-sucedida, pode ocorrer soldagem microscópica quando a corrente de curto-circuito excede 20kA. Em um incidente em um data center no ano passado, uma corrente de curto-circuito de 22,3kA causou a formação de uma camada de liga nas superfícies de contato dos contatos fixo e móvel, exigindo ferramentas especiais para separação.
Defeitos em componentes secundários são frequentemente negligenciados. Curto-circuitos entre espiras no bobinado de desarme reduzem a força de tração eletromagnética; em casos reais, uma variação de resistência superior a 10% pode levar à falha de operação. Em um projeto de fornecimento de energia em túneis, a oxidação dos terminais do bobinado aumentou a resistência de contato para 5Ω, resultando em uma tensão nos terminais do bobinado abaixo de 65% do valor nominal. O desalinhamento em interruptores auxiliares é ainda mais oculto; quando o ângulo de comutação se desvia do valor de design em mais de 3°, pode cortar prematuramente o circuito de controle. Recomenda-se usar um osciloscópio para monitorar a forma de onda da corrente do circuito de desarme, pois a largura de pulso anormal geralmente aparece antes da falha mecânica.
Problemas na fundação de instalação têm efeitos cumulativos. Se o corpo do disjuntor inclinar mais de 2°, a haste de operação suporta força lateral. Em uma usina hidrelétrica, a rachadura da base de concreto causou uma inclinação de 3,5°, resultando em desgaste de pino quatro vezes maior do que sob condições padrão em dois anos. Fatores ambientais também não podem ser ignorados. Em uma subestação costeira, a deposição de névoa salina causou a degradação do coeficiente de rigidez da mola na caixa do mecanismo a uma taxa anual de 7%.
O tratamento dessas falhas deve seguir o princípio de teste dinâmico. Além dos testadores de características mecânicas convencionais medindo o tempo e a velocidade de desarme, recomenda-se um teste de operação em baixa tensão: reduza a tensão de operação para 30% do valor nominal para desarme; se a operação não puder ser concluída, a resistência do mecanismo ultrapassou severamente os limites. Para disjuntores operados frequentemente (mais de 200 operações por ano), o ciclo de manutenção deve ser encurtado para 18 meses. A experiência prática mostra que aproximadamente 70% das falhas podem ser evitadas com limpeza e lubrificação precoce do mecanismo, enquanto os 30% restantes requerem previsão de vida útil dos componentes com base nos dados de monitoramento de condições. Claro, algumas falhas compostas ainda requerem análise de desmontagem para diagnóstico preciso - isso é exatamente o desafio do trabalho de manutenção.
