Corrosão e Práticas de Proteção em Desconectores de Alta Tensão

Os desligadores de alta tensão são extremamente amplamente utilizados, e, portanto, as pessoas prestam grande atenção aos problemas potenciais que podem surgir com eles. Entre várias falhas, a corrosão dos desligadores de alta tensão é uma preocupação importante. Diante dessa situação, este artigo analisa a composição dos desligadores de alta tensão, os tipos de corrosão e as falhas causadas pela corrosão. Também investiga as causas da corrosão do desligador e estuda as bases teóricas e técnicas práticas para proteção contra a corrosão.

1.Desligador de Alta Tensão e Análise de Corrosão
1.1 Composição Estrutural dos Desligadores de Alta Tensão
Um desligador de alta tensão consiste em cinco partes: base de suporte, parte condutora, isolador, mecanismo de transmissão e mecanismo de operação. A base de suporte forma a fundação estrutural do desligador, suportando e fixando todos os outros componentes como uma unidade integrada. A parte condutora garante a condução eficiente da corrente no circuito. Os isoladores fornecem isolamento elétrico entre as partes vivas e as partes aterradas. O mecanismo de transmissão opera através do isolador para transferir o movimento aos contatos, permitindo as operações de abertura e fechamento do desligador.

Para garantir a segurança, os desligadores devem ter um intervalo aberto visivelmente claro, e deve existir um isolamento confiável entre todos os pontos de interrupção. Os desligadores externos devem realizar operações de abertura e fechamento de maneira confiável sob várias condições ambientais, como vento, chuva, neve, poeira e poluição do ar. Além disso, deve ser instalado um intertravamento mecânico confiável entre o desligador e o interruptor de aterramento para garantir que os operadores sigam sequências de operação seguras.

Por exemplo, os desligadores de alta tensão não requerem operação de alta velocidade durante a abertura ou o fechamento, então podem ser acionados diretamente por um motor. Em contraste, os disjuntores (de alta ou baixa tensão) são projetados para conectar ou desconectar circuitos sob carga e devem operar rapidamente — uma abertura ou fechamento lento ou gradual causaria arco. Portanto, os disjuntores usam motores armazenadores de energia acoplados a molas para armazenar energia cinética, que é liberada instantaneamente quando necessário.

1.2 Classificação da Corrosão do Desligador
De acordo com relatórios, a corrosão dos desligadores de alta tensão é geralmente influenciada pela temperatura e umidade, poluentes atmosféricos e poeira, propriedades dos materiais dos componentes e processos de fabricação. Metais reagem com a água e o oxigênio na atmosfera, e altas temperaturas ou grandes variações de temperatura diurna aceleram essa reação. Alta umidade e temperatura exacerbam significativamente a corrosão do metal, tornando a corrosão particularmente grave nessas regiões.

Os poluentes atmosféricos contêm substâncias altamente corrosivas que se combinam com a umidade nas superfícies metálicas para formar eletrólitos ácidos, acelerando assim a corrosão eletroquímica. Com o rápido desenvolvimento das indústrias intensivas em energia na China, a poluição atmosférica piorou, a chuva ácida se tornou mais severa e os níveis de poluentes aumentaram, criando um ciclo vicioso que intensifica a corrosão dos componentes metálicos.

O material em si é outro fator importante que influencia a corrosão. Alguns metais são resistentes à corrosão, enquanto outros são propensos à corrosão induzida pela umidade; portanto, a seleção do material determina diretamente a suscetibilidade à corrosão. Durante a fabricação, pressão ou calor desuniformes podem causar potenciais eletrodos não uniformes, acelerando ainda mais a corrosão. Por exemplo, as vigas de base dos desligadores são frequentemente fabricadas usando galvanização a quente, mas o enferrujamento dessas vigas é comum — ligado tanto às condições ambientais operacionais quanto à qualidade de fabricação na fábrica.

Componentes de baixa qualidade podem sofrer reações eletroquímicas quando expostos à chuva ácida ou ao spray salino durante a operação, tornando-se frágeis e rachando sob estresse externo, potencialmente levando a uma fratura completa.

1.3 Falhas Causadas pela Corrosão dos Componentes do Desligador
De uma perspectiva menor, a corrosão afeta primeiro a aparência do produto. O enferrujamento severo é o problema mais frequentemente relatado pelos usuários, pois uma superfície manchada de ferrugem cria uma impressão psicológica de insegurança. Além disso, a corrosão pode causar deformação dimensional ou redução nos componentes metálicos, levando a danos ou fraturas.

As peças giratórias e as cadeias de transmissão podem experimentar obstrução; qualquer bloqueio no mecanismo pode fazer com que todo o dispositivo trave, tornando-o inoperante em casos graves ou até mesmo causando fraturas de ligação.

A corrosão também aumenta a resistência de contato em certa medida. Uma maior resistência de contato leva ao aquecimento nos pontos de contato, o que acelera ainda mais a oxidação do metal e aumenta o risco de falha na condução elétrica. A energização prolongada nessas condições pode resultar em queima severa do circuito do desligador de alta tensão, potencialmente desencadeando acidentes de segurança elétrica com consequências irreversíveis.

2.Análise Teórica e Prática dos Desligadores de Alta Tensão
2.1 Análise da Corrosão dos Componentes
Como os principais componentes dos desligadores são metálicos, as causas da corrosão dos desligadores podem ser compreendidas em grande parte como causas da corrosão do metal. A corrosão do metal é influenciada por fatores internos e externos.

Teoricamente, a temperatura e a umidade ambiental afetam a taxa de corrosão química dos metais. Além disso, a composição das soluções em contato com a superfície do metal e o valor de pH dessas soluções desempenham papéis críticos. Esses fatores estão principalmente relacionados a contaminantes e partículas PM2.5 aderidas à superfície do metal da atmosfera.

Os fatores internos incluem as propriedades físico-químicas e a microestrutura do próprio material metálico. Se um componente for feito de um material propenso à corrosão, é necessário ter cuidado extra na instalação e no posicionamento do disjuntor, incluindo a escolha cuidadosa de seu local de instalação. Metais reativos perdem eletrons facilmente, levando à perda de material ou à corrosão galvânica. Portanto, a corrosão dos disjuntores de alta tensão é inevitável - só pode ser mitigada através de medidas de proteção máximas.

Por exemplo, as conexões em ambos os lados do disjuntor de alta tensão devem ser seguras e confiáveis para evitar a corrosão do componente. As conexões entre as partes metálicas são fundamentais e críticas e requerem atenção especial.

2.2 Abordagens Teóricas de Proteção
Do ponto de vista interno, a seleção de materiais com maior resistência à corrosão para componentes metálicos - enquanto atendem a outros requisitos de desempenho - fornece proteção fundamental contra a corrosão.

Do ponto de vista externo, devem ser implementados designs impermeáveis e que limitam a exposição para minimizar o contato entre as partes metálicas e o ar úmido ou outros fatores adversos, evitando problemas como acúmulo de água e excessiva exposição atmosférica.

Para o disjuntor como um todo, medidas de vedação e proteção devem ser aplicadas nas mancais de rotação e transmissão para evitar obstruções causadas por condições climáticas ou infiltração de água. Devem ser aplicadas revestimentos protetores confiáveis às superfícies; diferentes revestimentos devem ser selecionados com base no tipo de metal, função do componente e ambiente de aplicação, sempre priorizando a segurança, eficiência operacional e viabilidade econômica.

Substâncias condutoras aplicadas externamente aos disjuntores devem atender às especificações do componente para evitar aumento da resistência. Quando a corrosão geral se torna severa, a unidade deve ser desmontada para manutenção: limpeza das superfícies de contato, ajuste dos parafusos e reparo ou substituição de peças danificadas.

As estratégias teóricas de proteção fornecem uma base sólida para a prevenção prática da corrosão, com a teoria e a prática estando intimamente relacionadas e reforçando-se mutuamente de forma progressiva.

2.3 Técnicas Práticas de Proteção Contra Corrosão
Normalmente, o contato fixo está conectado à fonte de energia, e o contato móvel à carga. No entanto, para disjuntores instalados em gabinetes receptores com alimentação por cabo, a fonte de energia está conectada ao lado do contato móvel - uma configuração comumente conhecida como "alimentação reversa".

Durante a manutenção rotineira, inspeções gerais devem ser realizadas regularmente. Isso constitui reparos menores ou ad hoc, tipicamente implementados através de princípios de gestão dinâmica e manutenção rotineira, com reparos direcionados programados para defeitos ou falhas identificados.

Durante as grandes revisões, a manutenção baseada em desmontagem é realizada, envolvendo a inspeção completa do equipamento, com foco particular nas partes metálicas propensas à corrosão. Os componentes danificados são substituídos ou reparados usando técnicas apropriadas.

Os mecanismos internos devem ser inspecionados e limpos periodicamente. Alavancas e outras ligações de transmissão devem ser limpas, polidas e lubrificadas. Revestimentos protetores devem ser reaplicados às superfícies externas corroídas, e lubrificação e dispositivos de proteção adicionais devem ser instalados nas mancais.

Esses procedimentos de manutenção-chave devem seguir estritamente as especificações técnicas e as diretrizes do fabricante para garantir que o equipamento recupere seu desempenho técnico original após a manutenção. Com base nas causas de corrosão discutidas neste artigo, inspeções rotineiras devem ser realizadas regularmente em áreas vulneráveis, com grandes revisões realizadas em intervalos definidos.

3.Conclusão
Os disjuntores de alta tensão desempenham um papel significativo na vida cotidiana, resolvendo problemas de comutação de circuitos. No entanto, a corrosão desses disjuntores pode levar a consequências graves. Portanto, medidas de proteção devem ser desenvolvidas através de pesquisas teóricas e implementação prática para promover a aplicação segura e confiável de disjuntores de alta tensão.