Aplicação da Tecnologia de Diagnóstico de Falhas para Reclosers Automáticos a Vácuo Externos de 15kV

De acordo com as estatísticas, a grande maioria das falhas nas linhas aéreas de energia elétrica é transitória, com falhas permanentes representando menos de 10%. Atualmente, as redes de distribuição de média tensão (MV) geralmente utilizam reclosers automáticos de vácuo externos de 15 kV em coordenação com seccionadores. Essa configuração permite a rápida restauração do fornecimento de energia após falhas transitórias e isola segmentos de linha defeituosos em caso de falhas permanentes. Portanto, é essencial monitorar o estado operacional dos controladores de reclosers automáticos para aumentar sua confiabilidade.

1.Visão Geral da Pesquisa Técnica (Doméstica e Internacional)

1.1 Classificação de Reclosers Automáticos
Os reclosers automáticos se dividem em duas categorias principais: do tipo corrente e do tipo tensão. Os reclosers do tipo corrente detectam correntes de falha, disparam conforme necessário e se recolocam automaticamente—geralmente realizando de uma a três tentativas de recolocação. Eles funcionam tanto como dispositivos de proteção quanto como reclosers. A isolamento de falhas procede eliminando progressivamente seções, começando pelo segmento mais downstream até que a seção defeituosa seja identificada. No entanto, este método submete a rede a múltiplas correntes de falha durante as recolocações, causando significativo estresse. Além disso, quanto mais seções de linha houver, maior será o número de recolocações necessárias e mais longo será o tempo total de restauração. Consequentemente, tais sistemas são geralmente limitados a não mais de três seções e são mais adequados para alimentadores ramificados ou radiais.

Por outro lado, os reclosers do tipo tensão disparam na perda de tensão e se recolocam após um atraso pré-determinado uma vez que a tensão é restaurada. Neste esquema, o disjuntor de alimentador da subestação deve realizar duas recolocações para completar o isolamento de falhas e a restauração do serviço: a primeira recolocação identifica a seção defeituosa com base no número de chaves seccionadoras que fecham, após o que as chaves adjacentes à falha são bloqueadas para isolar a falha; a segunda recolocação restaura a energia às seções sem falhas. Como a proteção instantânea contra sobrecorrente depende do disjuntor de alimentador da subestação, esta abordagem é menos adequada para alimentadores longos. No entanto, com o aumento da capacidade do sistema, esta limitação tem diminuído gradualmente. Assim, os reclosers do tipo tensão são apropriados para redes radiais ou em anel curtas e permitem funcionalidades básicas de automação.

1.2 Problemas com Métodos de Teste Convencionais
Devido às tolerâncias de fabricação e ao desgaste mecânico resultante de operações prolongadas, os reclosers automáticos podem apresentar malfuncionamentos ou operações falsas. Os métodos de teste atuais dependem principalmente de equipamentos de inspeção manual, o que implica em altos custos de investimento.

1.3 Status Atual da Pesquisa e Tendências de Desenvolvimento (Doméstico e Internacional)
Para os reclosers automáticos de vácuo externos de 15 kV MV, as práticas domésticas na China adotam predominantemente abordagens de manutenção offline e periódica, incluindo testes de resistência de isolamento, testes de resistência de isolamento do circuito de controle e testes de tensão alternada. Estes métodos convencionais sofrem de várias desvantagens: o equipamento de teste é volumoso e difícil de transportar; o teste frequentemente requer trabalho em altura, apresentando riscos de segurança; e o processo consome substancialmente mão de obra e recursos. Sistemas diagnósticos integrados e abrangentes permanecem raramente implementados em operações de campo reais.

Significativos avanços foram alcançados na diagnose de nível de controlador para reclosers automáticos de vácuo externos de 15 kV MV. Analisadores automáticos modernos são agora amplamente utilizados. Esses dispositivos se conectam por meio de interfaces simples e padronizadas—suportando compatibilidade "plug-and-play" entre reclosers de diferentes fabricantes. Ao injetar sinais de corrente controlados no controlador do recloser, o analisador mede respostas-chave, como curvas de Característica Corrente-Tempo (TCC) e sequências de controle. Ele oferece controle preciso sobre a forma de onda, o tempo e a amplitude das correntes injetadas e registra com precisão a resposta do controlador—com resolução de tempo no nível de microssegundos. O sistema pode automatizar completamente uma sequência completa de teste e exibir imediatamente resultados textuais, incluindo comandos de disparo, ações de recolocação, reset, eventos de bloqueio e logs associados com carimbos de data e hora.

A pesquisa atual em diagnóstico inteligente de falhas se concentra em três direções principais:

• Tecnologias de diagnóstico de falhas inteligentes integradas;

• Sistemas de diagnóstico inteligente em rede;

• Arquiteturas de diagnóstico inteligente adaptáveis.

2.Tecnologia de Diagnóstico de Falhas para Reclosers Automáticos de Vácuo Externos de 15 kV MV

O sistema de diagnóstico de falhas para reclosers automáticos de vácuo externos de 15 kV MV é projetado especificamente para avaliar o desempenho dos controladores de reclosers usados em linhas aéreas de média tensão. Após conectar a "unidade de disjuntor" ao controlador do recloser, o sistema usa software para injetar várias correntes de falha simuladas no controlador e aciona operações de abertura/fechamento conforme a lógica do controlador. O sistema registra a resposta do controlador a essas mudanças de corrente simuladas e analisa, via software, se o controlador identifica corretamente as condições de falha e executa ações de controle apropriadas de acordo com as especificações.

Este sistema de diagnóstico suporta uma ampla gama de testes de cenários de falha, permitindo a detecção totalmente automatizada de falhas no controlador. Ele se conecta a diversos modelos de reclosers através de interfaces universais ou personalizadas, e todas as funções de controle e teste são executadas através de software de análise dedicado. As principais características do sistema incluem:

• Fonte de Corrente de Alta Precisão: O sistema utiliza uma fonte de corrente de alta precisão, alta resolução e confiável para garantir a simulação realista de correntes de falha. O controle por software permite ajustes abrangentes dos parâmetros de corrente, incluindo forma de onda, amplitude, tempo de subida, duração e tempo de queda, e fornece visualização em tempo real de formas de onda e magnitudes de corrente para capacidade analítica aprimorada.

• Design de Interface Universal: Uma interface padronizada permite operação verdadeira "plug-and-play" em campo, facilitando a transmissão sem costura de sinais e dados.

• Banco de Dados de Curvas TCC Incorporado: A característica ampero-segundo (ou seja, a Característica Tempo-Corrente ou curva TCC) define a relação inversa entre o tempo de disparo e a magnitude da corrente de falha, incluindo tanto as curvas TCC rápidas quanto as lentas. O software de análise incorpora múltiplas bibliotecas padrão de curvas TCC, como Cooper, IEEE (EUA) e IEC, permitindo uma comparação conveniente e um julgamento diagnóstico.

• Análise Automática de Dados de Teste: O sistema interpreta automaticamente o feedback do reinterruptor e exibe instantaneamente os resultados analíticos, incluindo representações gráficas e relatórios, detalhando eventos operacionais, como disparos, recolocamentos, bloqueios e outros.

3.Conclusão

A tecnologia de diagnóstico de falhas para reinterruptores automáticos de vácuo externo de MV de 15 kV pode identificar efetivamente várias anomalias, incluindo:

• Falha no recolocamento instantâneo;

• Desvio das curvas TCC padrão;

• Falha na proteção contra sobrecorrente;

• Tempo anormal de intervalo de recolocamento;

• Mecanismos de bloqueio de fechamento defeituosos.

Esta tecnologia representa uma mudança crítica da manutenção programada tradicional para a manutenção baseada em condições avançadas para reinterruptores. Ao permitir uma análise e diagnóstico abrangentes da unidade controladora, ela aumenta significativamente as capacidades técnicas de monitoramento de condições de reinterruptores e desempenha um papel vital na prevenção de interrupções na rede de distribuição e na garantia da confiabilidade da rede.