Análise de Falhas Comuns em Disjuntores SF6 de Alta Tensão na Manutenção de Subestações

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

Os disjuntores de alta tensão SF₆, como equipamentos-chave indispensáveis no sistema de energia, sua estrutura e princípio de funcionamento são as bases que garantem o funcionamento seguro e estável da rede elétrica. Eles são compostos por múltiplos componentes precisos, incluindo, mas não se limitando a, isolantes, partes condutoras, câmaras de extinção de arco, mecanismos de operação e circuitos de controle. Os isolantes 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 coração do disjuntor. 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 resistência dielétrica, assim alcançando a interrupção rápida e segura do circuito. O gás SF₆, como um gás hexafluoreto de enxofre, suas excelentes propriedades isolantes e de extinção de arco são as principais razões para sua ampla aplicação em disjuntores de alta tensão. No momento em que a corrente passa por zero, o gás SF₆ pode extinguir efetivamente o arco e prevenir a reacendimento do arco, garantindo que o disjuntor possa completar confiavelmente a tarefa de interrupção. Além disso, o gás SF₆ tem excelente desempenho de vedação, que pode isolar efetivamente a intrusão de umidade e impurezas externas. Isso é de grande importância para manter a limpeza e a secura do ambiente interno do disjuntor, assegurando que o equipamento possa operar estável por um longo período.

Em termos de design, os disjuntores de alta tensão SF₆ também estão equipados com mecanismos de operação avançados e circuitos de controle. Esses componentes trabalham em coordenação para garantir que o disjuntor possa responder a várias exigências operacionais complexas da rede de energia. O mecanismo de operação é responsável por executar as ações de abertura e fechamento do disjuntor, enquanto o circuito de controle é responsável por monitorar e ajustar o estado de funcionamento do disjuntor para garantir a precisão e confiabilidade de suas ações.

2 Falhas Comuns de Disjuntores 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 disjuntores SF₆. Tal vazamento levará a uma diminuição do desempenho isolante dentro do disjuntor, afetando assim seu funcionamento normal. As razões para o vazamento podem incluir o envelhecimento e danos aos selos, ou a vedação inadequada durante a instalação. O vazamento de gás não só reduz o desempenho do disjuntor, mas também pode causar danos 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 fundamental do disjuntor, responsável pelas operações de abertura e fechamento. Se o mecanismo de operação falhar, pode causar o mau funcionamento do disjuntor. Tais falhas podem incluir armazenamento insuficiente de energia na mola, vazamento de óleo hidráulico, vazamento de ar comprimido no sistema pneumático, entre outros problemas. A falha do mecanismo de operação não só afeta o desempenho do disjuntor, mas também pode ameaçar o funcionamento seguro e estável de todo o sistema de energia.

2.3 Desgaste dos Contatos

Quando o disjuntor é frequentemente operado 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 disjuntor. Quando o desgaste é severo, pode levar a problemas como aquecimento e queima dos contatos, e até mesmo à falha do disjuntor, afetando o fornecimento de energia estável do sistema de energia.

2.4 Falha do Interruptor Auxiliar e do Circuito de Proteção

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

2.5 Problema de Sobre - tensão

A sobre - tensão pode ocorrer quando o disjuntor realiza operações de abertura, e essa situação pode causar danos a equipamentos elétricos próximos. Para mitigar esse impacto, dispositivos de proteção contra sobre - tensão, como pára - raios, geralmente são instalados. As medidas de proteção contra sobre - tensão são cruciais para garantir o funcionamento estável do sistema de energia e a segurança dos equipamentos.

2.6 Envelhecimento ou Danos de Componentes Mecânicos

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

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

Para garantir o funcionamento seguro do equipamento de gás SF₆, recomenda-se o uso de detectores de vazamento ultrassônicos ou detectores de halogênios. Ambos são ferramentas eficazes para detectar o 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 detectados, eles devem ser substituídos imediatamente. Durante a substituição dos selos, as exigências de vedação fornecidas pelo fabricante devem ser estritamente seguidas para garantir que os novos selos possam ser corretamente instalados e exercer seu efeito de vedação adequado, assegurando 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, garantindo 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 isolante do equipamento. Ao mesmo tempo, durante o processo de enchimento de gás, a introdução de impurezas deve ser estritamente controlada para garantir a pureza do gás, assegurando assim o funcionamento estável do equipamento e prolongando sua vida útil.

3.2 Manutenção e Reparo para Falha do Mecanismo de Operação

Para garantir o funcionamento normal do mecanismo de operação, a situação de armazenamento de energia na mola deve ser verificada regularmente para garantir que a mola tenha reservas suficientes de energia. Para equipamentos com mecanismos de operação hidráulicos, 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. Assim que for detectado que o nível de óleo é insuficiente ou que a qualidade do óleo se deteriorou, medidas devem ser tomadas imediatamente para repor ou substituir o óleo hidráulico, mantendo o funcionamento normal do sistema.

Para equipamentos com mecanismos de operação pneumáticos, 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 o vazamento de ar, que pode levar a uma diminuição no desempenho do equipamento ou falha operacional. Através dessas medidas preventivas, a estabilidade e confiabilidade do sistema pneumático podem ser garantidas.

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 a sujeira e as impurezas acumuladas para evitar que elas 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 garantir o funcionamento seguro 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, garantindo que esteja dentro da faixa permitida especificada. Uma vez que o desgaste dos contatos for encontrado exceder a faixa permitida especificada, 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 profissionais. 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 retificação excessiva, 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 garantir a precisão e a segurança da operação.

Para estender efetivamente a vida útil dos contatos, é aconselhável otimizar a frequência de operação do disjuntor para reduzir operações desnecessariamente frequentes. Operações frequentes não só aceleram o desgaste dos contatos, mas também podem causar o envelhecimento prematuro de outros componentes do equipamento elétrico. Portanto, planejar e ajustar razoavelmente a frequência de operação e evitar operações desnecessárias são medidas importantes para melhorar a vida útil dos contatos e garantir o funcionamento estável do equipamento.

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

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

②Teste de Circuitos de Proteção
O circuito de proteção é um componente-chave para garantir o funcionamento seguro do equipamento elétrico. Portanto, testes regulares e abrangentes do circuito de proteção são essenciais. Este teste visa garantir que o circuito de proteção funcione de forma confiável e oportuna, podendo cortar rapidamente o fornecimento de energia em caso de situações anormais, prevenindo 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 garantir a função normal do circuito.

3.5 Manutenção e Reparo para Problemas de Sobre - tensão

Para garantir o funcionamento seguro e estável do sistema de energia, recomenda-se a instalação de pára - raios próximos ao disjuntor. Isso pode prevenir efetivamente danos ao equipamento causados por sobre - tensão operacional devido a descargas atmosféricas ou outras razões, prolongando a vida útil do equipamento e garantindo seu funcionamento normal.

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

3.6 Manutenção e Reparo para Envelhecimento ou Danos de Componentes Mecânicos

Deve-se realizar inspeções abrangentes nos componentes mecânicos do disjuntor, 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. Assim que forem encontrados sinais de envelhecimento ou danos, a substituição ou reparo deve ser realizado imediatamente para evitar 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 anormal ou aquecimento. Quando necessário, novos rolamentos devem ser substituídos para garantir o funcionamento normal dos componentes mecânicos.

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

Para todos os trabalhos 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 valor de referência importante para o trabalho de manutenção subsequente e análise de falhas, ajudando a melhorar a eficiência da manutenção e a confiabilidade operacional do disjuntor.

3.7 Outras Medidas de Manutenção

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

Para manter o estado de funcionamento normal do disjuntor, a limpeza regular de sua carcaça é essencial. Removendo a acumulação de poeira na superfície e prevenindo a corrosão e outros problemas, os efeitos negativos desses fatores no desempenho do equipamento podem ser efetivamente evitados, garantindo a segurança e a confiabilidade do sistema de energia.

Com o progresso contínuo da tecnologia, a transformação técnica oportuna do disjuntor é um meio eficaz de melhorar seu desempenho e confiabilidade. Analisando as condições de operação e os dados históricos do equipamento, upgrades técnicos necessários podem ser realizados de forma direcionada para garantir que o disjuntor possa atender às exigências dos sistemas de energia modernos.

4 Conclusão

No trabalho de manutenção de subestações do sistema de energia, a manutenção e solução de problemas de disjuntores de alta tensão SF₆ são de grande importância. Através de inspeções regulares e medidas de manutenção apropriadas, a ocorrência de falhas pode ser efetivamente prevenida, garantindo o funcionamento seguro e estável do sistema de energia. Nesse processo, os técnicos devem seguir rigorosamente os procedimentos operacionais, utilizar equipamentos de detecção avançados e tecnologias, e continuamente melhorar a qualidade e a eficiência da manutenção para fornecer uma garantia sólida para o funcionamento confiável do sistema de energia.