Como Instalar e Comissionar Isoladores GW4

Em subestações, o número de disjuntores de seccionamento é geralmente 2 a 4 vezes maior do que o de interruptores. Devido à sua grande quantidade, a carga de trabalho para instalação e comissionamento é considerável. Para níveis de tensão abaixo de 110 kV, o disjuntor de seccionamento do tipo GW4 serve como o equipamento dominante. Se a qualidade da instalação e os ajustes dimensionais mecânicos do disjuntor de seccionamento não atenderem aos requisitos, podem ocorrer problemas como abertura/fechamento incompleto, contatos superaquecidos ou até mesmo fratura de isoladores de porcelana. Portanto, é altamente necessário resumir os métodos de instalação e comissionamento dos disjuntores de seccionamento. Com base na experiência prática do autor, os procedimentos de instalação e comissionamento deste tipo de disjuntor de seccionamento são resumidos abaixo para referência de colegas.

1.Estrutura e Princípio de Funcionamento do Disjuntor de Seccionamento do Tipo GW4
Para melhor dominar as técnicas de instalação e métodos de comissionamento, é essencial ter um entendimento suficiente da estrutura e do princípio de funcionamento do disjuntor.

1.1 Estrutura do Disjuntor de Seccionamento

1.1.1 Estrutura do Disjuntor de Seccionamento
O disjuntor de seccionamento do tipo GW4 apresenta uma estrutura de rotação horizontal em duas colunas, composta por três unidades monofásicas. Cada unidade monofásica consiste em uma base, pilares isolantes, e partes condutoras, e está equipada com mecanismos de operação manual ou elétrica.

1.1.2 Estrutura do Interruptor de Terra
O interruptor de terra consiste em um contato fixo montado no tubo condutor do disjuntor de seccionamento e uma haste de contato móvel montada na base.

1.1.3 Estrutura do Mecanismo de Operação Manual
O mecanismo de operação manual inclui uma alavanca de operação que gira 90° (ou 180°) em um plano horizontal (ou vertical), uma capa protetora contra chuva e um interruptor auxiliar alojado internamente.

1.1.4 Mecanismo de Operação Elétrica
Os principais componentes do mecanismo de operação elétrica incluem um motor elétrico, redutor de engrenagens, interruptor auxiliar, interruptor de limite, chave seletora, contatores e disjuntor.

1.2 Princípio de Funcionamento do Disjuntor de Seccionamento

1.2.1 Princípio de Funcionamento do Disjuntor de Seccionamento
Quando o eixo de saída do mecanismo de operação gira 90° (ou 180°), ele impulsiona o tubo vertical → o eixo de operação gira 90° (ou 180°) → braço de manivela de operação → polo ativo da fase operada gira 90° → viga de ligação horizontal → polos ativos das outras fases giram 90° → viga de ligação cruzada → polos acionados giram 90° em sentido oposto, alcançando a operação interligada de três polos.

1.2.2 Princípio de Funcionamento do Interruptor de Terra
O mecanismo de operação impulsiona o eixo de transmissão e a viga de ligação horizontal para girar o eixo rotativo do interruptor de terra por um certo ângulo, assim alcançando a abertura ou fechamento.

1.2.3 Princípio de Funcionamento do Mecanismo de Operação Manual
Quando a alavanca é operada, o eixo de saída do mecanismo gira, impulsionando o interruptor auxiliar conectado ao eixo principal. Durante as operações de abertura ou fechamento, os contatos correspondentes são abertos ou fechados para enviar os respectivos sinais de abertura/fechamento.

1.2.4 Princípio de Funcionamento do Mecanismo de Operação Elétrica
O motor é iniciado, impulsionando a unidade de redução de engrenagem sem-fim; o eixo principal gira, atuando no disjuntor de seccionamento conectado para abrir ou fechar.

2.Instalação do Disjuntor de Seccionamento

2.1 Princípios de Instalação
Uma instalação e comissionamento adequados são pré-requisitos para a operação normal do disjuntor de seccionamento. Em certo sentido, uma boa instalação constitui metade de um comissionamento bem-sucedido. Portanto, durante a instalação, deve-se seguir rigorosamente o princípio de “nível horizontal e vertical perfeitamente alinhado”.

(1) As bases de todas as três fases devem estar alinhadas verticalmente—isto é, situadas no mesmo plano horizontal—para garantir que as vigas de ligação horizontal permaneçam coplanares.

(2) As bases de todas as três fases devem estar alinhadas frontalmente—isto é, os polos acionados e acionantes de cada fase devem estar, respectivamente, no mesmo plano vertical—para garantir que as vigas de ligação horizontal permaneçam coplanares.

(3) As bases de todas as três fases devem ser paralelas da esquerda para a direita para garantir a coordenação adequada dos comprimentos das vigas de ligação horizontal.

(4) Os isoladores de porcelana de todas as três fases devem estar perfeitamente verticais—para manter as vigas de ligação horizontal coplanares e garantir o alinhamento adequado das superfícies de contato.

(5) O eixo de saída do mecanismo de operação deve ser coaxial com o eixo de operação da fase operada—para minimizar o torque de operação necessário.

2.2 Requisitos de Instalação para Componentes Individuais

(1) Partes isolantes—devem estar intactas e atender às especificações.
(2) Partes rotativas (de transmissão)—devem ser lubrificadas, flexíveis e livres de travamento; se não, aplique graxa de MoS₂ ou similar.
(3) Partes fixas—devem ser firmemente fixadas, sem folgas.

2.3 Precauções Durante a Instalação

(1) A corrente nominal deve atender aos requisitos de projeto.
(2) A direção de instalação do interruptor de terra deve atender aos requisitos. Para aterramento unilateral, pode ser à esquerda ou à direita; geralmente, o interruptor de terra está localizado no lado do disjuntor.
(3) A direção de abertura do disjuntor de seccionamento deve atender aos requisitos. Ao encarar o mecanismo de operação, a direção de abertura do disjuntor de seccionamento deve alinhar-se com a linha de visão do observador.
(4) As posições de contato esquerdo e direito devem ser instaladas corretamente: o contato esquerdo (lado do contato em forma de dedo) é montado no lado do polo acionado, e o contato direito (lado da cabeça de contato) no lado do polo acionado.
(5) O mecanismo de operação da lâmina principal geralmente é instalado sob o eixo de operação da fase A.
(6) Distância entre fases: não inferior a 2 m para 110 kV, e não inferior a 1,2 m para 35 kV.

3.Comissionamento do Disjuntor de Seccionamento

3.1 Essência da Comissionamento
A essência do comissionamento é, com base em uma instalação correta e razoável, ajustar todas as dimensões mecânicas e ângulos para atender aos requisitos padrão.

3.2 Procedimento de Comissionamento (de baixo para cima)

3.2.1 Ajuste da Base

(1) Ajuste o plano da base.

(2) O comprimento e o ângulo do Braço de Manivela 1 (conectado à barra de ligação horizontal) e do Braço de Manivela 2 (conectado à barra de ligação transversal) devem ser consistentes em todas as três fases. O Braço de Manivela 3 (conectado ao braço operacional principal) varia conforme o fabricante: alguns o instalam no eixo da base (como mostrado na Figura 1); outros exigem soldagem no local na barra de ligação horizontal. Quando a documentação do produto fornece instruções de ajuste, siga-as; caso contrário, ajuste de modo que, após conectar o mecanismo ao corpo do interruptor, os ângulos de abertura/fechamento e a sincronização sejam apropriados. (Se os Braços de Manivela 1 e 2 estiverem soldados ao eixo, seu ângulo e comprimento não são ajustáveis.)

(3) Ajuste o parafuso de posicionamento para que a folga entre ele e a placa de parada de posicionamento seja de 1–3 mm.

3.2.2 Ajuste dos Isoladores de Porcelana

O ajuste pode ser feito usando calços, mas note que a espessura dos calços adicionados em qualquer local único não deve exceder 3 mm, e todos os calços adicionados no mesmo local devem ser soldados juntos.

(1) A verticalidade dos isoladores de porcelana deve atender aos requisitos.
(2) As alturas dos dois isoladores de porcelana em um único poste devem ser idênticas.

3.2.3 Ajuste dos Contatos Condutivos
Solte os parafusos na placa terminal que fixam a haste condutiva, então gire ou desloque a haste condutiva para alcançar o alinhamento adequado.

(1) As duas hastes condutivas (esquerda e direita) em um único poste devem estar alinhadas—ou seja, suas alturas devem ser consistentes, com uma diferença de altura vertical menor que 5 mm, e devem estar em uma linha horizontal reta, como mostrado na Figura 2.
(2) Os comprimentos das hastes condutivas esquerda e direita em todas as três fases devem ser idênticos.
(3) A profundidade de inserção dos dedos de contato nos contatos deve ser a mesma para todas as três fases. Se o manual do fabricante especificar um valor numérico, ajuste de acordo com esse valor; se nenhum valor for fornecido, mas a Figura 3 for fornecida, ajuste de acordo com a Figura 3; se nem um valor numérico nem a Figura 3 estiverem disponíveis, ajuste com base na experiência. Se a inserção for muito rasa, a área de contato após o fechamento será insuficiente; se for muito profunda, a força de impacto durante o fechamento pode danificar o isolador. Portanto, após o fechamento, uma folga (margem) de 4–6 mm deve ser mantida entre os dedos de contato e a base de contato, e a profundidade de inserção dos dedos de contato durante o fechamento deve ser no mínimo 90% da profundidade total de contato.

3.2.4 Ajuste do Polo Operacional

(1) Ajuste da Distância Aberta:
Após o disjuntor ser aberto, o ângulo entre a haste condutiva e a linha central da base deve estar dentro de 90°–92°. Se for difícil medir o ângulo com precisão, um método simples é usar uma fita métrica para verificar se as hastes condutivas esquerda e direita estão paralelas em ambas as extremidades. Uma diferença de ±10 mm entre as distâncias nas duas extremidades é aceitável.

(2) Ajuste Entre o Polo Operacional e o Mecanismo Operacional:
Coloque tanto o corpo do polo operacional quanto o mecanismo na posição fechada, então conecte-os (se for uma conexão flexível). Se for uma conexão rígida, faça uma solda temporária no junção primeiro (realize a solda completa apenas após todos os ajustes serem concluídos). Realize uma operação completa de abertura-fechamento e observe se o polo operacional alcança as posições totalmente abertas ou fechadas.

• Se o polo não fechar completamente, ajuste o comprimento da barra de ligação transversal: "alongue se o fechamento for insuficiente; encurte se estiver superfechado."

• Se o polo não abrir completamente, ajuste o comprimento do braço operacional (ou seja, o Braço de Manivela 3 na Figura 1): "encurte se o ângulo de abertura for muito pequeno; alongue se for muito grande."

Observação: "Encurtar para abertura insuficiente" pode ser alcançado de duas maneiras: aumentando o comprimento do braço operacional ou aumentando seu ângulo incluído; inversamente, "alongar" pode ser feito reduzindo o ângulo ou encurtando o braço.

Além disso, a viagem angular do corpo do polo e do mecanismo deve ser consistente. Portanto, ao ajustar o braço operacional, o ângulo de abertura e a viagem angular do mecanismo devem ser considerados simultaneamente.

• Se o corpo do polo atingir a posição aberta/fechada adequada, mas o mecanismo não, isso indica que a viagem (ou ângulo) do mecanismo é menor que a do corpo. Nesse caso, reduza a viagem necessária do corpo do polo encurtando o braço operacional.

• Por outro lado, se o mecanismo atingir a posição, mas o corpo do polo não, alongue o braço operacional.

3.2.5 Ajuste de Intertravamento Trifásico

O ajuste de intertravamento trifásico deve ser realizado sob a condição de que todas as placas terminais do disjuntor estejam sujeitas à tensão normal da barramento. Caso contrário, será necessário reajustar após a conexão dos barramentos.

Depois que o polo operacional (por exemplo, Fase A) for ajustado corretamente, coloque todos os três polos na posição fechada, instale as barras de ligação horizontais e realize um ciclo completo de abertura-fechamento. Observe se os outros dois polos atingem as posições abertas/fechadas adequadas.

O padrão para a sincronização de três polos é baseado no engajamento simultâneo dos contatos. Durante o ajuste, quando o contato de qualquer um dos polos toca levemente seu dedo de contato, meça as lacunas entre os contatos e os dedos de contato dos outros dois polos, e ajuste essas lacunas modificando o comprimento das barras de ligação transversal.

Se, após atingir a sincronização, as posições de abertura/fechamento ainda não forem completamente alcançadas, aplique o "método de compromisso": tome o ponto médio entre os valores de sobrecorrimento e subcorrigimento e ajuste em direção a esta mediana—enquanto garante o cumprimento da tolerância de sincronização especificada pelo fabricante.

Cenários comuns (assumindo que a Fase A é o polo operacional):

(1) Todos os três polos estão sincronizados, mas nenhum alcança a posição de abertura/fechamento total → ajuste ligeiramente o comprimento do braço de manivela operacional.
(2) Todos os três polos alcançam as posições de abertura/fechamento corretas, mas estão fora de sincronia → use o método de compromisso nas barras de ligação transversal para atender aos padrões de sincronização.
(3) As fases A e B estão sincronizadas, mas a fase C não (ainda que todas operem corretamente) → ajuste a barra de ligação transversal da fase C.
(4) As fases B e C estão sincronizadas, mas a fase A não → ajuste a barra de ligação transversal da fase A.
(5) As fases A e C estão sincronizadas, mas a fase B não → ajuste a barra de ligação transversal da fase B.

(6) Todos os três polos estão sincronizados, mas as fases A e B não alcançam a posição totalmente fechada/aberta → ajuste a barra de ligação horizontal entre as fases A e B para trazê-las à posição correta, ou ajuste a barra de ligação transversal da fase C para que sua viagem incompleta corresponda à das fases A e B, então readjuste o comprimento do braço de manivela operacional.

(7) Todos os três polos estão sincronizados, mas as fases B e C não alcançam a posição totalmente fechada/aberta → ajuste a barra de ligação horizontal entre as fases B e C, ou ajuste a barra de ligação transversal da fase A para corresponder à viagem incompleta das fases B e C, então ajuste o comprimento do braço de manivela.

(8) Todos os três polos estão sincronizados, mas as fases A e C não alcançam a posição totalmente fechada/aberta → ajuste as barras de ligação horizontal AB e BC, ou ajuste a barra de ligação transversal da fase B para corresponder à viagem incompleta das fases A e C, então ajuste o comprimento do braço de manivela.

(9) Pior cenário: todos os três polos estão tanto fora de sincronia quanto com viagem incompleta → ajuste integralmente as ligações horizontais, transversais e o braço de manivela operacional usando o método de compromisso para atender às especificações exigidas.

Assim, o princípio de ajuste de intertravamento de três polos é: a sincronização deve atender às especificações, o fechamento deve ser preciso e a abertura deve satisfazer a distância de lacuna de contato necessária. Geralmente, se conflitos surgirem entre esses três critérios, a lacuna de contato de abertura tem prioridade, e uma pequena sacrifício na distância de abertura pode ser aceitável, se necessário.
(Nota: Para barras de ligação transversal e horizontal com extremidades de rosca opostas, tente manter os comprimentos de rosca expostos iguais em ambos os lados durante o ajuste.)

3.2.6 Ajuste dos Parafusos de Posicionamento de Abertura/Fechamento

Após concluir o ajuste de intertravamento de três polos, aperte as porcas de bloqueio nas barras de ligação transversal e horizontal. Em seguida, ajuste a folga entre os parafusos de posicionamento de abertura/fechamento e a placa de parada para 1–3 mm.

3.3 Comissionamento do Disjuntor de Terra

O comissionamento do disjuntor de terra é realizado após o disjuntor principal de isolamento ter sido totalmente comissionado. O método é semelhante, mas os seguintes pontos requerem atenção:

(1) As barras de ligação horizontal do disjuntor de terra são conectadas principalmente através de garras de tubo. Portanto, ao apertar os parafusos, aplique o torque de forma cruzada, simetricamente, uniformemente e gradualmente; caso contrário, pode ocorrer desalinhamento entre a haste condutora de terra e o contato estático.

(2) O contato entre a haste condutora de terra e o contato estático deve ser bom. Idealmente, a haste condutora deve projetar-se 3–10 mm além do contato estático—embora os valores específicos variem conforme o fabricante e devam seguir o manual. Geralmente, já que a ligação horizontal do disjuntor principal é instalada no lado do polo motor, para um disjuntor de terra interno com aterramento à direita, a projeção não deve ser excessiva; caso contrário, quando o disjuntor principal de isolamento estiver aberto, a lâmina de terra pode não fechar devido à interferência mecânica entre a ponta da haste de terra e a ligação horizontal do disjuntor principal.

(3) Na posição aberta, a haste condutora de terra deve permanecer horizontal. Use um nível, se necessário, para garantir que a distância de isolamento necessária seja mantida após a abertura.

3.4 Ajuste do Intertravamento Mecânico

Após o comissionamento do disjuntor de isolamento e do disjuntor de terra, ajuste o intertravamento mecânico—isto marca a conclusão do comissionamento do grupo de disjuntores de isolamento.

Ajuste a posição relativa da placa setorial e da placa arqueada na base para que:

• Quando o disjuntor de isolamento estiver fechado, o disjuntor de terra não possa ser fechado;

• Quando o disjuntor de terra estiver fechado, o disjuntor de isolamento não possa ser fechado.

3.5 Comissionamento do Mecanismo de Operação Manual

O mecanismo de operação manual é ajustado simultaneamente com o corpo principal. Durante o ajuste, também verifique:

(1) Rotação suave do mecanismo—a força de operação na alavanca não deve exceder 1 kgf.
(2) Comutação correta do interruptor auxiliar—o padrão é que o interruptor auxiliar opere de forma confiável aproximadamente em 4/5 da viagem em direção à posição limite durante o movimento do mecanismo.

3.6 Comissionamento do Mecanismo de Operação Elétrica

O comissionamento do mecanismo elétrico é mais complexo do que o tipo manual. Os principais itens de inspeção incluem:

(1) Todos os componentes estão intactos.
(2) A fiação está correta; realize várias operações manuais/elétricas e locais/remotas para confirmar a ação correta.
(3) Antes de energizar para a operação de teste, primeiro coloque o mecanismo na posição intermediária entre aberto e fechado, então opere.
(4) A direção de rotação do motor deve corresponder à direção de abertura/fechamento exigida pelo corpo principal.
(5) Os limitadores elétricos e mecânicos devem ser ajustados corretamente e alinhados com as posições finais de abertura/fechamento do corpo principal.

4.Conclusão

Porque os disjuntores de seccionamento têm sido considerados por muito tempo como dispositivos elétricos simples, defeitos operacionais, como travamento mecânico e superaquecimento no circuito condutor, ocorrem frequentemente, muitas vezes forçando paralisações não planejadas e afetando seriamente a confiabilidade do fornecimento de energia.

O conhecimento da estrutura, dos princípios de funcionamento e dos métodos de instalação/comissionamento dos disjuntores de seccionamento pode prevenir efetivamente paralisações forçadas e operações não confiáveis, melhorar a eficiência do trabalho no local e resolver a contradição entre o desempenho não confiável do equipamento e as altas demandas de confiabilidade dos sistemas de energia modernos.