Interruptor a Vácuo para Interior: Operação e Manutenção

Proteção contra Sobretensão

Os disjuntores a vácuo possuem excelente desempenho na interrupção de corrente. No entanto, ao interromper cargas indutivas, a rápida mudança de corrente pode gerar altas sobretensões através da indutância, o que requer atenção.

Ao comutar motores de pequena capacidade, as correntes de partida são relativamente altas; medidas devem ser tomadas para reduzir a corrente de inrush.

Para transformadores, a necessidade de proteção varia com o design. Transformadores a óleo têm alta capacidade de resistência a tensões de impulso e grande capacitância parasita, geralmente não requerendo dispositivos de proteção adicionais. No entanto, para transformadores secos com níveis de resistência a impulsos mais baixos ou transformadores de forno sujeitos a comutação frequente e correntes defasadas, recomenda-se medidas protetoras como pararraios de óxido metálico, capacitância distribuída de cabos ou adição de capacitores em paralelo.

Para disjuntores a vácuo usados na proteção de alimentadores, o comprimento longo da linha fornece capacitância parasita suficiente, e múltiplos dispositivos conectados ajudam a suprimir altas sobretensões de restriking. Assim, medidas de proteção especiais geralmente são desnecessárias.

Para bancos de capacitores, testes de campo mostram que as sobretensões durante operações de fechamento geralmente não excedem duas vezes a tensão do sistema. Na China, capacitores em paralelo são tipicamente usados em tensões abaixo de 60 kV, onde os níveis de isolamento do equipamento são suficientes para suportar tais sobretensões sem danos. No entanto, disjuntores a vácuo com desempenho mecânico ruim podem apresentar vibração prolongada dos contatos durante a operação, levando a altas sobretensões—fenômenos observados tanto em testes domésticos quanto internacionais, e portanto, requerem atenção.

Controle Rígido das Velocidades de Fechamento e Abertura

Se a velocidade de fechamento de um disjuntor a vácuo for muito baixa, o tempo de pré-arco aumenta, acelerando o desgaste dos contatos. Além disso, como os interrompedores a vácuo geralmente usam soldagem de cobre e processos de desgaseificação a alta temperatura, sua resistência mecânica é relativamente baixa e são sensíveis à vibração. Velocidades de fechamento excessivamente altas podem causar choque mecânico significativo, impondo forças fortes nas campanas e reduzindo sua vida útil. Geralmente, a velocidade de fechamento de disjuntores a vácuo varia de 0,6 a 2 m/s, com um valor ótimo dependendo do design específico.

Durante a interrupção, o tempo de arco é muito curto—geralmente menos de 1,5 meios ciclos de frequência de rede. Para garantir resistência dielétrica suficiente no primeiro zero de corrente, geralmente é exigido que o deslocamento dos contatos atinja 50%–80% do curso total no primeiro meio ciclo. Portanto, a velocidade de abertura deve ser rigorosamente controlada.

Além disso, tanto os amortecedores de abertura quanto de fechamento devem ter boas características de desempenho para minimizar o impacto mecânico durante a operação, estendendo assim a vida útil do interrompedor a vácuo.

Controle Rígido do Deslocamento dos Contatos

É incorreto assumir que uma maior distância entre os contatos beneficia a extinção do arco e aumentar arbitrariamente o deslocamento dos contatos. Os disjuntores a vácuo têm cursos de contato relativamente curtos. Para tensões nominais de 10–15 kV, o curso de contato típico é apenas de 8–12 mm, com um sobrecurso de 2–3 mm. Aumentar excessivamente o deslocamento dos contatos pode impor tensão excessiva às campanas após o fechamento, potencialmente danificando-as e comprometendo o selo a vácuo do interrompedor.

Controle Rígido da Corrente de Carga

Os disjuntores a vácuo têm capacidade limitada de sobrecarga. Devido ao vácuo entre os contatos e a carcaça agindo como isolante térmico, o calor dos contatos e das barras condutoras é principalmente dissipado por condução ao longo da barra. Para garantir que a temperatura de operação permaneça dentro dos limites permitidos, a corrente de trabalho deve ser rigorosamente controlada e mantida abaixo do valor nominal.

Testes de Aceitação Rigorosos na Comissionamento

Embora os disjuntores a vácuo sejam testados minuciosamente antes do envio da fábrica, após o transporte e a instalação no local, os parâmetros-chave devem ser remediados e verificados para detectar quaisquer alterações devido ao manuseio ou desalinhamento entre o disjuntor e o mecanismo de operação. Parâmetros-chave a verificar incluem:

• Rebote de fechamento

• Sincronização de abertura

• Distância entre contatos (distância de abertura)

• Curso de compressão

• Velocidades de fechamento e abertura

• Tempos de fechamento e abertura

• Resistência de contato CC

• Nível de isolamento do interrompedor

• Testes de operação mecânica

Todos os resultados devem atender às especificações técnicas do fabricante antes que o disjuntor seja colocado em serviço.

Intervalos de Manutenção para Disjuntores a Vácuo

Os intervalos de manutenção devem seguir regulamentos estabelecidos e ser ajustados com base nas condições reais de operação. É um equívoco pensar que os disjuntores a vácuo não requerem manutenção. Diretrizes específicas incluem:

• Realizar testes de resistência a tensão de frequência de rede nos polos do interrompedor durante a manutenção preventiva sazonal ou anual para avaliar a integridade do vácuo.

• Após 2.000 ciclos normais de operação (fechamento/abertura de corrente de carga) ou 10 interrupções de corrente de curto-circuito nominal, inspecionar todos os parafusos para soltura. A manutenção deve seguir as instruções do fabricante. Se todos os parâmetros permanecerem dentro dos limites aceitáveis, o disjuntor pode continuar em serviço.

• Se um disjuntor a vácuo estiver fora de serviço ou em armazenamento por 20 anos, seu nível de vácuo deve ser testado usando o método especificado para interrompedores a vácuo. Se o vácuo não atender aos requisitos, o interrompedor deve ser substituído.

Interrompedor a Vácuo

O interrompedor a vácuo é o componente central de um disjuntor a vácuo. Ele usa envelopes de vidro ou cerâmica para suporte estrutural e vedação hermética, contendo contatos móveis e fixos, além de um escudo. O interior está sob alto vácuo, geralmente de 1,33 × 10⁻⁵ a 1 Pa, garantindo desempenho confiável de interrupção de arco e isolamento.

Uma vez que o nível de vácuo degrada, a capacidade de interrupção diminui significativamente. Portanto, o interrompedor a vácuo deve ser protegido de qualquer impacto externo—não bater, tocar ou aplicar força durante o manuseio ou manutenção. Nunca coloque objetos sobre o disjuntor para evitar impactos acidentais.

Os fabricantes realizam rigorosas verificações de paralelismo e montagem precisa antes da entrega. Durante a manutenção, todos os parafusos de montagem do interrompedor devem ser apertados uniformemente para garantir distribuição de tensão uniforme e evitar danos.