Disjuntor de alta tensão

Disjuntor de alta tensão

(Parte 1 de 5)

1 INTRODUÇÃO2
2 DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO3
2.1 O arco voltaico nos disjuntores de alta tensão3
2.2 Características Principais de um disjuntor4
2.3 Condições de operação de um disjuntor4
2.4 Tipos de Disjuntores4
2.4.1 Disjuntor a óleo:5
2.4.1.1 Disjuntores a pequeno volume de óleo (PVO)6
2.4.1.2 Disjuntor a grande volume de óleo (GVO)8
2.4.2 Disjuntor a ar comprimido9
2.4.2.1 Vantagens e Desvantagens9
2.4.3 Disjuntor a sopro magnético10
2.4.4 Disjuntores a vácuo1
2.4.4.1 Aplicações13
2.4.4.2 Manutenção13
2.4.4.3 Formação e Extinção do Arco Elétrico no Vácuo14
2.4.5 Disjuntores a gás (SF6)14
2.5 Manutenção de Disjuntores17
2.5.1Pequeno volume de óleo17
3 ENSAIO DE SIMULTANEIDADE19
3.1Disjuntor de grande volume de óleo19
3.2Disjuntores a Ar ou SF619
3.3 Relatório do ensaio de simultaneidade20
3.3.1Objetivo20
3.3.2Introdução20
3.3.3 Desenvolvimento20
3.3.4Esquema de ligação2
4CONCLUSÃO23
5 BIBLIOGRAFIA24

Sumário Cap. – Pág.1

1 INTRODUÇÃO

Apresentaremos neste projeto um ensaio de grande importância dos disjuntores de alta tensão, o ensaio de simultaneidade, falaremos de sua importância, qual a conseqüência se não houver este ensaio, mostraremos também a parte prática, na qual nossa equipe mostra como foi feito o ensaio, relataremos como foi o comportamento do nosso disjuntor, quais o momentos críticos do ensaio, as dificuldades que passamos para que o disjuntor pudesse apresentar resultados satisfatórios, mostraremos os esquema de ligação, fotos, estudos, e equipamento que utilizamos para podermos desmontar o nosso disjuntor, falaremos da principais partes do disjuntor que também influenciaram no ensaio, mostraremos os equipamentos que são utilizados atualmente para se fazer corretamente o ensaio, citaremos empresa que trabalham na manutenção de subestações e executam este ensaio.

Vamos dar uma idéia básica de quais o tipos de disjuntores existem no mercado, seu principio de funcionamento, suas vantagens,e desvantagens, a manutenção a ser feita, seus ensaios, e os principais cuidados que se deve ter em sua manutenção.

1 IntroduçãoCap.1 – Pág.2

2 DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO

O disjuntor é um dispositivo mecânico de manobra, capaz de estabelecer, conduzir e interromper correntes nas condições normais do circuito, assim como estabelecer, conduzir durante um tempo especificado e interromper correntes sob condições anormais especificadas do circuito, tais como as de curto circuito.

Os disjuntores de alta tensão, são os principais elementos de segurança, bem como os mais eficientes e complexos aparelhos de manobra em uso nas redes elétricas. Possuem um capacidade de fechamento e ruptura que deve atender a todos os requisitos preestabelecidos de manobra sob todas as condições normais e anormais de operação.

Além dos estados estacionários de fechado e aberto, definem-se ambos os estados de transição de manobra de fechamento ou ligamento e manobra de abertura ou desligamento.

No estado ligado ou fechado o disjuntor deve suportar a corrente nominal da linha sem que venha a aquecer além dos limites permissíveis. No estado aberto ou desligado a distância de isolamento entre contatos deve suportar a tensão de operação, bem como sobretensões internas, devido a surto de manobras ou descargas atmosféricas.

Quando da manobra de fechamento, o disjuntor deve também, no cado de um curto circuito, atingir de maneira correta a sua posição fechada e conduzir a corrente de curto circuito.

Quando da manobra de abertura, o disjuntor deve dominar todos os casos de manobras possíveis da rede onde está instalado.

Além das manobras com correntes de cargas, ele deve interromper com segurança altas correntes de curto circuito indutivas, e não deve interromper prematuramente pequenas correntes indutivas a fim de não provocar sobretensões.

Além disso existem as correntes capacitivas, manobra sob oposição de fase, como exemplos de situações difíceis onde o disjuntor é chamado a operar.

Um disjuntor moderno está em condições de interromper a corrente, sob todas estas condições, com um tempo de duração do arco voltaico de 5 a 20 ms. Convém lembrar que os disjuntores, frequentemente instalados ao tempo, permanecem meses e meses no estado estacionários ligado, conduzindo a corrente nominal sob condições climáticas das mais variadas proporcionando, às vezes, variações de temperatura em dezenas de graus centígrados, agentes atmosféricos agressivos a vários de seus componentes e outras condições adversas. Após todo este tempo de inatividade operacional mecânica, deve estar pronto para interromper uma corrente de curto-circuito, sem o menor desvio das especificações, pois qualquer falha de manobra resultaria em incalculáveis danos materiais e, eventualmente, pessoais.

Do exposto depreende-se que um confiabilidade total é exigida do disjuntor de potência e esta confiabilidade deve ser conseqüência de um projeto racional e um controle de qualidade extremamente rigoroso, que vai desde a seleção de matérias-primas, passando pela revisão de entrada, ensaio de materiais, controle dos processos de fabricação, ensaios de subconjuntos, até os ensaios finais.

2.1 O arco voltaico nos disjuntores de alta tensão

O estudo do arco voltaico é fundamental para a compreensão exata do processo de corrente em sistema de alta tensão. Este assunto tem concentrado as atenções e o trabalho de centenas de pesquisadores isolados e em instituições de pequisas públicas e da empresa privada nas últimas 5 décadas, tal é a sua importância no projeto e concepção nos disjuntores de potência.

O grande problema neste estudo é a modelagem matemática do arco voltaico. Existem inúmeros modelos, cada qual para determinadas situações e sujeitos a inúmeras

2 Disjuntores de alta tensãoCap.2 – Pág.3 limitações, dada a tremenda, complexidade do assunto, quer no que diz respeito à parte matemática propriamente dita, quer na parte prática de medição, registro, etc..., do fenômeno.

Ainda não se chegou a um equação única que defina o comportamento do arco voltaico para todas as situações, razão pela qual um disjuntor não pode ser projetado através de uma seqüência de cálculos provenientes de princípios teóricos como se faz, por exemplo, com um motor elétrico.

O projeto deve se desenvolver mediante ensaios de potências em circuitos diretos ou sintéticos feitos paralelamente, a fim de se comprovar a eficiência da câmara de interrupção e seus componentes internos nas mais variadas situações.

2.2 Características Principais de um disjuntor

1.Tensão Nominal - É aquela para qual o disjuntor foi construido

2.Corrente Nominal – É o valor máximo da intensidade de corrente que pode circular por suas partes condutoras, sem aquecê-las.

3.Capacidade de ruptura – É a propriedade que um disjuntor tem em poder interromper até correntes de curto-circuito.

4.Capacidade de fechamento – É a propriedade que um disjuntor tem em poder efetuar o fechamento em presença de curto-circuito.

2.3 Condições de operação de um disjuntor Os disjuntores devem satisfazer as seguintes condições:

1.Abrir e fechar um circuito no menor tempo possível. 2.Conduzir a corrente de carga das linhas 3.Deve suportar termicamente a corrente nominal de carga do sistema

4.Suportar térmica e mecanicamente a corrente de curto circuito do sistema por um determinado tempo segundo especificações do fabricante.

5.Isolar tensão do sistema, em relação a terra, e entre seus pólos, sob quaisquer condições do meio ambiente (sob chuva, a seco, em atmosfera poluída, etc)

6.Ter adequada resistência mecânica, não ser afetado por vibrações, ser compacto, requerer pouca manutenção e ser de fácil montagem.

2.4 Tipos de Disjuntores

O que caracteriza um tipo determinado de disjuntor é maneira pela qual os arcos elétricos são extintos em seus contatos.

Tipos principais

●A óleo (câmara de extinção em pequeno e grande volume de óleo)

2 Disjuntores de alta tensãoCap.2 – Pág.4

●Ar comprimido (sopro pneumático) ●Sopro Magnético

●A gás (SF6 – Hexafluoreto de enxofre)

2.4.1 Disjuntor a óleo:

São Aqueles Cujos contatos principais operam imersos em óleo isolante, o qual serve tanto para extinção de arco como para isolar as partes energizadas do contato com o tanque.

A extinção do arco é devida à decomposição do óleo, provocada pela temperatura do arco, que a decompõe nos seguintes gases: Hidrogênio (6%), acetileno (17%), metano (9%), outros gases (8%). A proporção de cada gás depende de cada tipo de óleo usado)

O hidrogênio é o principal responsável pela extinção do arco, pois suas ótimas propriedades refrigerantes retira o calor do arco, facilitando a extinção. Os gases produzidos pela decomposição do óleo são soprados transversalmente ou ao longo do arco, dependendo do tipo da câmara do disjuntor (câmara axial ou transversal). Nesse Caso, a extinção é essencialmente um fenômeno termodinâmico onde a quantidade de gás (responsável pelo sucesso de extinção à proporcional à corrente de interrupção.

Logo, esse tipo de disjuntor tem mais facilidade em interromper altas correntes que baixas correntes (15 a 150 A), devido a formação dos gases ser mais lenta (principalmente correntes capacitivas). Em geral, a extinção do arco ocorre na primeira passagem da corrente pelo zero, caso não haja extinção, na segunda pelo zero, os contatos já estarão mais afastados e haverá também maior quantidade de gases e conseqüentemente maior probabilidade de extinção do arco.

Também esse tipo de disjuntor tem sua capacidade limitada para altas correntes de curto circuito, sendo mais adequadas para média corrente. Nos modernos disjuntores a óleo, os problemas de interrupção e baixas correntes são solucionados pela injeção de jato de óleo ou pela pressurização da câmara de extinção.

Afim de prevenir o acumulo de resíduos condutores à base de carbono, formado pela decomposição do óleo pelo efeito do arco elétrico, as câmaras desse tipo de disjuntor não devem ser instalados na posição horizontal.

Apesar da avançada tecnologia empregada na construção de modernos disjuntores, o óleo desse tipo de disjuntor tem que ser recuperado após um pequeno número de interrupções de corrente de curto (em média 5), afim de se manter as suas características dielétricas.

Este fato torna pouco recomendável a utilização desse tipo de disjuntores para religamentos e circuitos com maiores probabilidades de faltas.

2 Disjuntores de alta tensãoCap.2 – Pág.5

Fig. 2.1: Disjuntor a óleo

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