Métodos de Teste para Disjuntores a Vácuo

Quando os interruptores a vácuo são fabricados ou utilizados em campo, três testes são usados para validar sua funcionalidade: 1. Teste de Resistência de Contato; 2. Teste de Suporte a Alta Tensão; 3. Teste de Taxa de Vazamento.

Teste de Resistência de Contato

• Durante o teste de resistência de contato, um micro-ohmímetro é aplicado aos contatos fechados do interruptor a vácuo (VI), e a resistência é medida e registrada. O resultado é então comparado com as especificações de design e/ou os valores médios para outros interruptores a vácuo da mesma produção.

• Este método de teste garante que a resistência de contato de cada interruptor a vácuo atenda às especificações técnicas esperadas, garantindo assim seu desempenho e confiabilidade. Comparando os resultados com os valores médios do mesmo lote, anomalias potenciais podem ser identificadas, permitindo ações corretivas oportunas.

Teste de Suporte a Alta Tensão

No teste de suporte a alta tensão, uma alta tensão é aplicada entre os contatos abertos do interruptor a vácuo (VI). A tensão é gradualmente aumentada até o valor de teste, e qualquer corrente de fuga é medida. Os testes de fábrica podem ser realizados usando conjuntos de teste de alta tensão alternada ou contínua. Fabricantes oferecem diversos conjuntos de teste portáteis para realizar testes de alta tensão em interruptores a vácuo abertos. A maioria desses conjuntos de teste são conjuntos de tensão contínua, pois são consideravelmente mais compactos e, portanto, mais portáteis do que os conjuntos de teste de alta tensão alternada.

Ao usar uma tensão de teste contínua, uma corrente de emissão de campo elevada de um ponto microscópico afiado em um contato pode ser mal interpretada como uma indicação de que o interruptor a vácuo está preenchido com ar. Para evitar tal mal interpretação, o interruptor a vácuo deve ser sempre testado sob ambas as polaridades positiva e negativa de tensão contínua. Isso significa que o teste deve ser conduzido invertendo as polaridades. Um interruptor defeituoso preenchido com ar exibirá correntes de fuga elevadas em ambas as polaridades.

Um interruptor bom com um nível adequado de vácuo pode ainda mostrar uma corrente de fuga elevada, mas geralmente apenas em uma polaridade. Um interruptor com um ponto afiado minúsculo no contato produzirá uma corrente de emissão de campo elevada apenas quando atuar como cátodo, não como ânodo. Portanto, repetir o teste invertendo as polaridades evitará qualquer mal interpretação dos resultados. A tensão de teste a ser usada para testar um interruptor a vácuo deve seguir as recomendações dos fabricantes de interruptores a vácuo.

Abaixo está um exemplo de um teste de alta tensão para interruptores a vácuo, variando de 10 a 60 kV DC, fornecido pela empresa Megger:

Teste de Taxa de Vazamento (Teste MAC)

O teste de taxa de vazamento baseia-se no Princípio de Descarga de Penning, nomeado após Frans Michael Penning (1894-1953). Penning demonstrou que, quando uma alta tensão é aplicada a contatos abertos em um gás e a estrutura de contato está cercada por um campo magnético, a quantidade de corrente fluindo entre as placas é função da pressão do gás, da tensão aplicada e da intensidade do campo magnético.

Configuração Básica do Teste

A figura abaixo ilustra a configuração básica para o teste de taxa de vazamento de um interruptor a vácuo (VI). Para testes de campo, o VI é colocado dentro de uma bobina magnética fixa portátil, ou um cabo flexível é enrolado ao redor da amostra de teste um número especificado de vezes. Quando o teste começa, a tensão DC alta é aplicada ao VI, e a corrente de fuga de base é medida. Em seguida, durante a segunda aplicação de tensão DC alta, um pulso de tensão DC é aplicado à bobina de campo magnético, e a corrente total é medida durante esse pulso. A corrente iônica é calculada como a corrente total menos a corrente de fuga. Como a intensidade do campo magnético e a tensão aplicada são conhecidas, a única variável restante é a pressão do gás. Se a relação entre a pressão do gás e o fluxo de corrente for conhecida, a pressão interna pode ser calculada com base na corrente medida.

Este método de teste permite uma avaliação precisa do nível de vácuo dentro do interruptor a vácuo, garantindo seu desempenho e confiabilidade. Comparando mudanças na corrente sob diferentes condições, problemas de vazamento potenciais podem ser detectados efetivamente, assegurando a operação segura do equipamento.

Mesmo os melhores interruptores a vácuo (VIs) terão algum nível de vazamento, e este vazamento pode ser lento o suficiente para que o VI atenda ou até exceda a vida útil prevista pelo fabricante. No entanto, aumentos inesperados na taxa de vazamento podem encurtar significativamente a vida útil do VI. Quando os VIs dentro de disjuntores são testados durante a manutenção rotineira usando métodos tradicionais, eles retornam ao serviço com apenas a garantia de que funcionarão naquele momento, sem previsão sobre o desempenho futuro.

Vantagens do Teste de Taxa de Vazamento

Configurar e realizar o teste de taxa de vazamento não é mais difícil do que muitos dos testes de campo com os quais a equipe de manutenção já está familiarizada, e os resultados são extremamente precisos na determinação da pressão interna do VI. Com a adoção contínua do teste de taxa de vazamento, a indústria elétrica pode esperar ver uma melhoria significativa na eficiência da manutenção e uma redução no número de falhas inesperadas de VIs.

Adotando o teste de taxa de vazamento, não só a funcionalidade atual do equipamento pode ser assegurada, mas também são fornecidos dados preditivos cruciais sobre o desempenho futuro. Esta abordagem não só ajuda a prolongar a vida útil do equipamento, mas também auxilia no desenvolvimento de planos de manutenção preventiva mais eficazes, melhorando assim a confiabilidade e segurança geral do sistema.

A descrição acima foi refinada para transmitir clara e precisamente as informações, ao mesmo tempo em que melhora a legibilidade. Destaca a importância do teste de taxa de vazamento e suas vantagens sobre os métodos de teste tradicionais, apontando os possíveis impactos positivos na indústria elétrica.

Usando a Bobina Magnética Rígida no Teste MAC em Todo o Polo

A figura acima mostra como a bobina magnética rígida usada no teste MAC pode ser aplicada a todo o polo quando o interruptor a vácuo (VI) não é facilmente acessível. Embora muitos dos disjuntores de circuito a vácuo de média tensão em campo permitam a aplicação da bobina a VIs individuais ou polos individuais, alguns não têm espaço ou configuração suficientes para acomodar isso.