Quais são as causas da falha na resistência dielétrica em disjuntores a vácuo?

Causas de Falha na Resistência Dielétrica em Disjuntores a Vácuo:

• Contaminação superficial: O produto deve ser limpo completamente antes do teste de resistência dielétrica para remover qualquer sujeira ou contaminantes.

Os testes de resistência dielétrica para disjuntores incluem tanto a tensão de resistência à frequência da rede quanto a tensão de resistência ao impulso de raio. Esses testes devem ser realizados separadamente para configurações fase-a-fase e polo-a-polo (através do interrompedor a vácuo).

Recomenda-se que os disjuntores sejam testados para isolamento enquanto instalados em gabinetes de comutação. Se testados separadamente, as partes de contato devem ser isoladas e protegidas, geralmente usando tubos termorretráteis ou mangas isolantes. Para disjuntores de tipo fixo, o teste é geralmente realizado fixando diretamente os fios de teste aos terminais da coluna do polo.

Para colunas de polo com isolamento sólido e interrompedores a vácuo, o próprio interrompedor a vácuo não requer saliências (saia) para aumentar a distância de rastejo. O interrompedor a vácuo está encapsulado em resina epóxi usando borracha de silicone, então a superfície externa do interrompedor não suporta tensão. Em vez disso, ocorre um flashover ao longo da superfície externa da coluna de polo com isolamento sólido. Portanto, a distância de rastejo entre os terminais superior e inferior da coluna de polo com isolamento sólido deve atender aos requisitos. Para uma distância de polo a polo de 210 mm, após deduzir o diâmetro do braço de contato de 50 mm, a distância de rastejo não pode exceder 240 mm se não houver saliências.

Como o braço de contato e o terminal da coluna de polo não podem ser selados completamente, as saliências nesta seção são extremamente importantes. Para aplicações de 40,5 kV, com uma distância de polo a polo de 325 mm, mesmo adicionando saliências, não é possível satisfazer a distância de rastejo necessária, tornando o flashover de superfície muito provável. Portanto, é geralmente necessário usar borracha de silicone comprimida para formar um isolamento sólido selado na junção entre o braço de contato e a coluna de polo, evitando completamente o rastreamento de superfície ao longo da face final da coluna de polo. Após esse tratamento, a distância de rastejo entre os polos superior e inferior através do braço de contato pode atender aos requisitos, evitando descargas.

Se a clareza de isolamento externo e a distância de rastejo da coluna de polo com isolamento sólido forem suficientemente grandes, geralmente não ocorrerá descarga. A redução da resistência dielétrica é geralmente causada pela perda de vácuo no interrompedor ou falha completa da montagem do polo. Riscos ou defeitos de alojamento resultantes de design ou fabricação inadequados, envelhecimento precoce do material devido a problemas de processamento ou flashover/breakdown induzidos por vibração também podem levar a danos no equipamento.

Para colunas de polo do tipo cilindro de isolamento, tanto as paredes internas quanto as externas do cilindro de isolamento devem ser consideradas para a distância de rastejo. Portanto, produtos com uma distância de polo de 205 mm geralmente não estão disponíveis. Além disso, o próprio interrompedor a vácuo também deve fornecer distância de rastejo suficiente para evitar flashover entre os polos superior e inferior.

Além disso, a higroscopicidade do material também pode causar falha no teste de isolamento. Embora a resina epóxi tenha certa resistência à água, a exposição prolongada a ambientes úmidos ou molhados permite que as moléculas de água penetrem gradualmente na resina, levando à hidrólise que quebra ligações químicas e degrada o desempenho, como adesão reduzida e força mecânica.

A água é um bom condutor de eletricidade. Após absorver umidade, a constante dielétrica da resina epóxi aumenta e sua resistência de isolamento diminui, o que pode levar a vazamentos elétricos, quebras e outras falhas em equipamentos elétricos. Resina epóxi absorvida de umidade nas colunas de polo de disjuntores pode acionar descargas parciais, encurtando a vida útil do equipamento.

Em campos elétricos altos, a umidade acelera o crescimento de árvores elétricas, degradando ainda mais o desempenho do isolamento. Esta é uma causa comum de falha do isolamento de resina epóxi em equipamentos de energia.

A absorção de umidade também promove reações entre a resina epóxi e outros fatores ambientais (como oxigênio, substâncias ácidas ou alcalinas), acelerando o envelhecimento do material, manifestando-se como amarelamento e embritilhamento.

Para colunas de polo com isolamento sólido de alta corrente, dissipadores de calor são geralmente instalados na parte superior. Esses dissipadores de calor são geralmente feitos de alumínio e revestidos com isolamento fluidizado de epóxi na superfície externa. Devido às paredes finas das aletas do dissipador de calor, a intensidade do campo elétrico permanece alta no topo — mesmo que bordas arredondadas sejam fornecidas —, tornando a descarga provável.

Geralmente, a descarga pode ocorrer entre o dissipador de calor e o obturador metálico. Nesses casos, deve-se prestar atenção à clareza elétrica entre eles. O obturador deve evitar bordas afiadas; em vez disso, superfícies planas curvadas ou designs semelhantes podem ser usados para melhorar a distribuição do campo elétrico.