Análise das Falhas Comúns nos Interruptores de Alta Tensión SF6 na Manutención de Subestacións

1 Estrutura Básica e Princípio de Funcionamento dos Interruptores de Alta Tensão SF₆

Os interruptores de alta tensão SF₆, como equipamentos-chave indispensáveis no sistema de energia, sua estrutura e princípio de funcionamento são os alicerces que asseguram a operação segura e estável da rede elétrica. Eles são compostos por múltiplos componentes precisos, incluindo, mas não se limitando a, isoladores, partes condutoras, câmaras de extinção de arco, mecanismos de operação e circuitos de controle. Os isoladores geralmente adotam materiais de alta resistência para suportar o estresse do campo elétrico em ambientes de alta tensão; as partes condutoras são feitas de metais com alta condutividade elétrica para garantir o fluxo suave de corrente.

A câmara de extinção de arco é o núcleo do interruptor. Ela utiliza substâncias altamente reativas geradas pela decomposição do gás SF₆ sob a ação do arco para resfriar rapidamente o arco e acelerar a recuperação da força de isolamento, assim alcançando a interrupção rápida e segura do circuito. O gás SF₆, como um gás hexafluoreto de enxofre, suas excelentes propriedades de isolamento e extinção de arco são as principais razões para sua ampla aplicação em interruptores de alta tensão. No momento em que a corrente passa por zero, o gás SF₆ pode extinguir eficazmente o arco e prevenir a reativação do arco, assegurando que o interruptor possa completar confiavelmente a tarefa de interrupção. Além disso, o gás SF₆ tem excelente desempenho de vedação, o que pode isolar efetivamente a intrusão de umidade e impurezas externas. Isso é de grande importância para manter a limpeza e a secagem do ambiente interno do interruptor, assegurando que o equipamento possa operar de forma estável por um longo período.

Em termos de design, os interruptores de alta tensão SF₆ também estão equipados com mecanismos de operação avançados e circuitos de controle. Esses componentes trabalham em coordenação para assegurar que o interruptor possa responder às diversas exigências complexas de operação da rede elétrica. O mecanismo de operação é responsável pela execução das ações de abertura e fechamento do interruptor, enquanto o circuito de controle é responsável pelo monitoramento e ajuste do estado de trabalho do interruptor para garantir a precisão e a confiabilidade de suas ações.

2 Falhas Comuns de Interruptores de Alta Tensão SF₆ na Manutenção de Subestações
2.1 Vazamento de Gás SF₆

O vazamento de gás SF₆ é uma das falhas mais comuns nos interruptores SF₆. Tal vazamento levará a uma diminuição do desempenho de isolamento dentro do interruptor, afetando assim sua operação normal. As razões para o vazamento podem incluir o envelhecimento e danos aos selos, ou vedação inadequada durante a instalação. O vazamento de gás não apenas reduz o desempenho do interruptor, mas também pode causar dano ao meio ambiente, pois o SF₆ é um gás de efeito estufa que tem um impacto significativo no aquecimento global.

2.2 Falha do Mecanismo de Operação

O mecanismo de operação é uma parte chave do interruptor responsável pelas operações de abertura e fechamento. Se o mecanismo de operação falhar, pode causar o mau funcionamento do interruptor. Tais falhas podem incluir armazenamento insuficiente de energia da mola, vazamento de óleo hidráulico, vazamento de ar comprimido no sistema pneumático, entre outros problemas. A falha do mecanismo de operação não apenas afeta o desempenho do interruptor, mas também pode pôr em risco a operação segura e estável de todo o sistema de energia.

2.3 Desgaste dos Contatos

Quando o interruptor é operado frequentemente ou funciona por um longo período, os contatos (partes condutoras) podem sofrer desgaste, o que afetará a condutividade elétrica e a capacidade de abertura e fechamento do interruptor. Quando o desgaste é severo, pode levar a problemas como aquecimento e queima dos contatos, e até mesmo à falha do interruptor, afetando o fornecimento estável de energia do sistema de energia.

2.4 Falha do Interruptor Auxiliar e Circuito de Proteção

O interruptor auxiliar é usado para monitorar o estado do interruptor, e o circuito de proteção é usado para proteger o interruptor de danos causados por falhas. Se esses componentes falharem, pode causar que o interruptor não responda corretamente às necessidades de proteção do sistema, afetando assim a segurança de todo o sistema de energia.

2.5 Problema de Sobretensão

A sobretensão pode ocorrer quando o interruptor realiza operações de abertura, e essa situação pode causar danos a equipamentos elétricos circundantes. Para mitigar esse impacto, dispositivos de proteção contra sobretensão, como parafusos, geralmente são instalados. As medidas de proteção contra sobretensão são cruciais para assegurar a operação estável do sistema de energia e a segurança do equipamento.

2.6 Envelhecimento ou Danos aos Componentes Mecânicos

Sob operação a longo prazo ou em ambientes adversos, os componentes mecânicos do interruptor podem envelhecer, deformar-se, etc., o que afetará seu desempenho mecânico. O dano aos componentes mecânicos pode fazer com que o interruptor não opere normalmente e pode até levar a acidentes de segurança.

3 Medidas de Manutenção e Reparo para Falhas Comuns de Interruptores de Alta Tensão SF₆ na Manutenção de Subestações
3.1 Manutenção e Reparo para Vazamento de Gás SF₆

Para assegurar a operação segura do equipamento de gás SF₆, recomenda-se o uso de detectores de vazamento ultrassônicos ou halógenos. Ambos são ferramentas eficazes para detectar vazamento de gás SF₆. Inspeções regulares podem detectar prontamente pontos potenciais de vazamento, e medidas correspondentes podem ser tomadas para evitar que o vazamento de gás cause danos ao meio ambiente e ao equipamento.

Na manutenção diária, o estado dos selos deve ser monitorado de perto. Assim que sinais de envelhecimento ou danos aos selos forem encontrados, eles devem ser substituídos imediatamente. Durante a substituição dos selos, os requisitos de vedação fornecidos pelo fabricante devem ser estritamente seguidos para assegurar que os novos selos possam ser instalados corretamente e cumprir seu devido efeito de vedação, garantindo assim o desempenho de vedação e a segurança operacional do equipamento.

Durante o processo de monitoramento, se for detectada uma diminuição na pressão do gás SF₆, o que pode ser um sinal de vazamento de gás, medidas devem ser tomadas imediatamente para repor o gás a fim de assegurar que o equipamento possa manter uma faixa de pressão de trabalho normal. Ao repor o gás, deve-se usar gás SF₆ de alta pureza que atenda aos padrões, para evitar que a insuficiência de pureza do gás afete o desempenho de isolamento do equipamento. Ao mesmo tempo, durante o processo de enchimento de gás, a introdução de impurezas deve ser estritamente controlada para assegurar a pureza do gás, garantindo assim a operação estável do equipamento e prolongando sua vida útil.

3.2 Manutenção e Reparo para Falha do Mecanismo de Operação

Para assegurar a operação normal do mecanismo de operação, a situação de armazenamento de energia da mola deve ser verificada regularmente para garantir que a mola tenha reservas suficientes de energia. Para equipamentos com mecanismos de operação hidráulica, o nível de óleo hidráulico deve ser cuidadosamente verificado para ver se está em um nível apropriado, e a qualidade do óleo deve ser avaliada para garantir que atenda aos requisitos padrão. Uma vez que o nível de óleo seja insuficiente ou a qualidade do óleo se deteriore, medidas devem ser tomadas imediatamente para repor ou substituir o óleo hidráulico para manter a operação normal do sistema.

Para equipamentos com mecanismos de operação pneumática, inspeções regulares são essenciais. Isso inclui monitorar a pressão do ar comprimido para garantir que esteja dentro de uma faixa segura e eficaz, e verificar a integridade dos componentes de vedação para prevenir vazamentos de ar, que podem levar a uma diminuição no desempenho do equipamento ou falha operacional. Através dessas medidas preventivas, a estabilidade e a confiabilidade do sistema pneumático podem ser asseguradas.

Para manter a operação eficiente do mecanismo de operação, a limpeza e lubrificação regulares dos componentes mecânicos são de grande importância. A limpeza pode remover sujeira e impurezas acumuladas para prevenir que causem desgaste ou obstrução ao equipamento; a lubrificação adequada pode reduzir o atrito entre os componentes e reduzir o risco de falhas operacionais.

3.3 Manutenção e Reparo para Desgaste dos Contatos

Para assegurar a operação segura e estável do equipamento elétrico, a condição de desgaste dos contatos deve ser cuidadosamente verificada durante cada manutenção. Durante a inspeção, ferramentas de medição precisas devem ser usadas para medir a espessura dos contatos para garantir que esteja dentro do intervalo permitido especificado. Uma vez que o desgaste dos contatos seja encontrado para exceder o intervalo permitido especificado, para prevenir possíveis falhas e perigos, os contatos desgastados devem ser substituídos imediatamente.

Para contatos com apenas ligeiro desgaste, a planicidade da superfície pode ser restaurada através de métodos de retificação profissional. No entanto, durante a operação de retificação, a profundidade e a força de retificação devem ser estritamente controladas para evitar a perda excessiva de material dos contatos devido à super-retificação, o que pode afetar o desempenho normal e a vida útil dos contatos. Portanto, o trabalho de retificação deve ser realizado por técnicos experientes para assegurar a precisão e a segurança da operação.

Para estender eficazmente a vida útil dos contatos, é aconselhável otimizar a frequência de operação do interruptor para reduzir operações desnecessariamente frequentes. Operações frequentes não apenas aceleram o desgaste dos contatos, mas também podem causar o envelhecimento prematuro de outros componentes do equipamento elétrico. Portanto, planejar e ajustar de forma razoável a frequência de operação e evitar operações desnecessárias são medidas importantes para melhorar a vida útil dos contatos e assegurar a operação estável do equipamento.

3.4 Manutenção e Reparo para Falha do Interruptor Auxiliar e Circuito de Proteção

①Inspeção dos Interruptores Auxiliares
Para assegurar a operação normal e a segurança do equipamento, inspeções regulares e detalhadas dos interruptores auxiliares são de grande importância. Este processo inclui uma inspeção minuciosa da condição de contato do interruptor para garantir bom contato e sem folga ou corrosão. Se forem encontrados problemas como contato ruim ou desgaste durante a inspeção, medidas devem ser tomadas imediatamente para ajustar ou substituir o interruptor para evitar possíveis falhas do equipamento ou acidentes de segurança.

②Teste dos Circuitos de Proteção
O circuito de proteção é um componente-chave para assegurar a operação segura do equipamento elétrico. Portanto, testes regulares e abrangentes do circuito de proteção são essenciais. Este teste visa assegurar que o circuito de proteção opere de forma confiável e oportuna, e possa cortar rapidamente o fornecimento de energia em caso de situações anormais para prevenir danos ao equipamento ou lesões pessoais. Se os resultados do teste mostrarem que há problemas com o circuito de proteção, como desvio de calibração ou dano a componentes, a calibração deve ser realizada imediatamente ou os componentes danificados devem ser substituídos para assegurar a função normal do circuito.

3.5 Manutenção e Reparo para Problemas de Sobretensão

Para assegurar a operação segura e estável do sistema de energia, recomenda-se a instalação de parafusos perto do interruptor. Isso pode prevenir eficazmente danos ao equipamento causados por sobretensão de operação devido a raios ou outras razões, prolongando assim a vida útil do equipamento e assegurando sua operação normal.

Para melhorar ainda mais a eficiência operacional e a segurança do sistema de energia, é aconselhável otimizar o modo de operação do interruptor. Em particular, deve-se notar que, quando a tensão do sistema flutua muito ou a carga do sistema muda drasticamente, a operação do interruptor deve ser evitada para prevenir falhas do equipamento ou acidentes de segurança devido a operação inadequada.

3.6 Manutenção e Reparo para Envelhecimento ou Danos aos Componentes Mecânicos

Deve-se realizar inspeções abrangentes nos componentes mecânicos do interruptor, incluindo, mas não se limitando a, eixos de transmissão, barras de ligação, rolamentos, etc. Durante a inspeção, deve-se prestar atenção especial ao grau de desgaste, trincas, deformações e outros fenômenos dos componentes. Uma vez que sinais de envelhecimento ou danos sejam encontrados, a substituição ou reparo deve ser realizado imediatamente para prevenir a expansão ulterior da falha.

Para componentes-chave como eixos de transmissão e barras de ligação, deve-se realizar tratamento de lubrificação regular para reduzir o desgaste e prolongar a vida útil. Ao mesmo tempo, para peças vulneráveis como rolamentos, seu estado de operação deve ser verificado regularmente para garantir rotação suave e ausência de ruído ou aquecimento anormal. Quando necessário, novos rolamentos devem ser substituídos para assegurar a operação normal dos componentes mecânicos.

Para os componentes mecânicos do interruptor, também devem ser realizados regularmente testes de carga para simular operações em condições de trabalho reais para testar seu desempenho e confiabilidade. Através desses testes, problemas potenciais podem ser detectados prontamente, e medidas de manutenção correspondentes podem ser tomadas para assegurar a estabilidade e a segurança do interruptor em várias condições de trabalho.

Para todo o trabalho de manutenção e reparo, registros detalhados devem ser feitos, incluindo informações como o modelo do componente substituído, o tempo de manutenção e o pessoal operacional. Esses registros têm importante valor de referência para o trabalho de manutenção subsequente e análise de falhas, ajudando a melhorar a eficiência da manutenção e a confiabilidade operacional do interruptor.

3.7 Outras Medidas de Manutenção

Para assegurar a operação estável do sistema de energia, a temperatura de operação do interruptor deve ser verificada regularmente para prevenir danos ao equipamento causados pelo superaquecimento. Esta etapa é crucial para assegurar a operação normal do equipamento e prolongar sua vida útil.

Para manter o estado de trabalho normal do interruptor, a limpeza regular de sua carcaça é essencial. Removendo a acumulação de poeira na superfície e prevenindo a corrosão e outros problemas, os efeitos adversos desses fatores sobre o desempenho do equipamento podem ser eficazmente evitados, assegurando a segurança e a confiabilidade do sistema de energia.

Com o progresso contínuo da tecnologia, a transformação técnica oportuna do interruptor é um meio eficaz para melhorar seu desempenho e confiabilidade. Analisando as condições de operação e os dados históricos do equipamento, atualizações técnicas necessárias podem ser realizadas de forma direcionada para assegurar que o interruptor possa atender aos requisitos dos sistemas de energia modernos.

4 Conclusão

No trabalho de manutenção de subestações do sistema de energia, a manutenção e a solução de problemas dos interruptores de alta tensão SF₆ são de grande importância. Através de inspeções regulares e medidas de manutenção apropriadas, a ocorrência de falhas pode ser eficazmente prevenida, assegurando a operação segura e estável do sistema de energia. Neste processo, os técnicos devem seguir estritamente os procedimentos de operação, usar equipamentos de detecção avançados e tecnologias, e continuamente melhorar a qualidade e a eficiência da manutenção para fornecer uma garantia sólida para a operação confiável do sistema de energia.