Riscos da Operação Frequente do Comutador de Derivações sob Carga e Análise dos Limites de Frequência de Comutação de Derivações

Campo: Manufatura

10Year<

China

O comutador de derivação em carga (OLTC) é o componente central que mantém a estabilidade de tensão da rede e permite a regulação de tensão em carga dos transformadores. No entanto, como cada operação de comutação envolve inevitavelmente arco elétrico e ação mecânica, a operação excessivamente frequente não apenas acelera o envelhecimento do equipamento, mas também pode levar a graves acidentes de segurança. Este artigo foca nos comutadores de derivação em carga de transição resistiva imersos em óleo, com um escopo consistente com DL/T 574-2021.

Regulador de tensão cilíndrico montado em poste equipado com dial de pressão e buchas isolantes

1. Principais Perigos Causados pela Operação Frequente

As operações frequentes de mudança de derivação aceleram a deterioração do comutador sob as perspectivas elétrica, de isolamento e mecânica, conforme resumido abaixo:

Perigo	Mecanismo	Consequência
Desgaste dos contatos e aumento do aquecimento	A regulação frequente de tensão causa desgaste mecânico severo, erosão elétrica e contaminação dos contatos; em correntes de carga mais altas, o efeito térmico da corrente enfraquece a elasticidade da mola, reduzindo a pressão de contato entre os contatos móveis e fixos e aumentando a resistência de contato, o que, por sua vez, causa o aquecimento dos contatos	A corrosão por oxidação e a deformação mecânica na superfície dos contatos se aceleram, criando um ciclo vicioso que pode levar, em última análise, ao dano do comutador de derivação
Falha do resistor de transição e risco de curto-circuito	O resistor de transição suporta uma grande sobrecarga de corrente e produz instantaneamente alta temperatura em cada operação de comutação; a operação frequente pode tornar seu material frágil, alterar seu valor de resistência ou até mesmo queimá-lo	Se a comutação em carga continuar após o resistor ter queimado, um arco forte é gerado na interrupção, levando a um curto-circuito entre as posições de derivação, queimando a seção de derivação do enrolamento de alta tensão e até causando danos irreparáveis ao interruptor
Deterioração da qualidade do óleo e degradação do isolamento	O arco elétrico proveniente da comutação frequente causa o craqueamento do óleo isolante no interruptor, produzindo impurezas como carbono livre e umidade	A qualidade do óleo se deteriora e a rigidez dielétrica diminui, não apenas limitando o número de operações de comutação, mas também potencialmente desencadeando descargas parciais ou descarga disruptiva que colocam em risco a operação segura do equipamento
Fadiga dos componentes mecânicos e recusa de operação	A operação frequente a longo prazo causa fadiga em componentes mecânicos, como a mola principal do mecanismo de operação rápida, podendo levar a danos no sistema de transmissão, travamento mecânico e falha do fim de curso	O interruptor não consegue operar ou falha no meio da operação (recusa de operação)

2. Limites Rigorosos na Frequência de Comutação de Derivações

O número de comutações de derivações de um comutador de derivações em carga é limitado pela sua vida mecânica e elétrica. De acordo com os padrões de produtos do fabricante e a prática da indústria, a vida elétrica de um comutador de derivações em carga geralmente não é inferior a 200.000 operações e a vida mecânica não inferior a 500.000 operações, com os métodos de teste baseados na IEC 60214-1:2014 (correspondente ao padrão nacional atual GB/T 10230.1-2019, Comutadores de derivações – Parte 1: Requisitos de desempenho e métodos de teste). Na operação real, os seguintes limites se aplicam de acordo com os regulamentos de manutenção:

Limites de Manutenção e Vida Útil (de acordo com o padrão atual da indústria DL/T 574-2021, Guia para a Operação e Manutenção de Comutadores de Derivações de Transformadores de Potência):

Um comutador de derivações recém-comissionado deve ser submetido a uma inspeção do núcleo quando estiver em serviço por 1 a 2 anos ou após 5.000 comutações de derivações.
Após o número cumulativo de comutações de derivações atingir o limite prescrito do ciclo de manutenção, deve ser realizada uma revisão geral; se nenhum limite explícito for especificado, uma inspeção do núcleo também é geralmente necessária a cada 10.000 a 20.000 comutações de derivações ou a cada 3 a 5 anos.

Limite Diário de Frequência de Comutação de Derivações : Siga os regulamentos operacionais de cada operador da rede (os limites variam de acordo com a classe de tensão e a região; em geral, a frequência diária de comutação de derivações de transformadores principais de 110 kV e acima é estritamente controlada).

Intervalo de Operação : Deve ser mantido um intervalo suficiente entre duas operações consecutivas de comutação de derivações; os requisitos específicos seguem os regulamentos operacionais e as instruções do fabricante.

Limite de Sobrecarga: A operação de comutação de derivações é proibida quando o transformador estiver operando sob sobrecarga (exceto em circunstâncias especiais).

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3. Outros Casos em que a Comutação de Derivações é Proibida

Além de exceder o limite de contagem de comutações de derivações, a comutação de derivações do comutador de derivações em carga também não é permitida nas seguintes condições:

Condição Proibida	Descrição
Transformador operando sob sobrecarga	Exceto em circunstâncias especiais
O relé de gás leve do comutador de derivações sob carga emite um alarme	—
A rigidez dielétrica do óleo do comutador de derivações não atende às especificações	Tensão de ruptura abaixo do valor especificado ou ausência de óleo no indicador de nível de óleo
Mau funcionamento do comutador de derivações	—

Resumo

Como o componente central para regular a tensão do transformador, o comutador de derivações sob carga sofre uma série de riscos graves devido à operação frequente, incluindo desgaste dos contatos, queima do resistor de transição, deterioração do óleo isolante e fadiga mecânica.

Para garantir a segurança da rede, as operações de comutação de derivações devem seguir estritamente os limites de frequência nos regulamentos de manutenção (por exemplo, uma inspeção do núcleo deve ser realizada 1–2 anos após o comissionamento ou após 5000 comutações de derivações, e a revisão geral deve ser realizada após atingir o limite do ciclo de manutenção prescrito), e a frequência diária de comutação de derivações deve ser controlada de acordo com os regulamentos do operador.

Ao mesmo tempo, a comutação de derivações deve ser proibida sob condições anormais, como sobrecarga do equipamento, alarme do relé de gás ou qualidade do óleo inadequada.

Editado de: Garca

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