Troca de óleo: tipos, marcações + especificações de uso

Entre os equipamentos de manobra, o disjuntor a óleo, utilizado tanto em quadros fechados quanto abertos de qualquer tensão, ocupa lugar de honra como veterano.

Sua principal função é ligar e desligar linhas individuais de um sistema elétrico operando normalmente ou em situações incomuns. Dependendo das circunstâncias, o desligamento ocorre automática ou manualmente.

Neste artigo veremos os tipos existentes desses dispositivos, sua classificação e rotulagem. Também prestaremos atenção aos prós e contras de tais opções, recursos e regras para seu uso. Para uma melhor compreensão do material, selecionamos diagramas, tabelas, fotos visuais e análises de vídeos temáticos.

Prós e contras dos interruptores de óleo

Esses dispositivos têm um design relativamente simples. Eles têm boa capacidade de comutação e não são afetados pelas condições climáticas. Se ocorrerem avarias, podem ser realizados trabalhos de reparação. Os MVs de tanque são adequados para instalação externa. Existem condições para instalação de transformadores de corrente embutidos.

A velocidade de divergência dos contatos desempenha um papel importante na operação do MT. Pode surgir uma situação quando os contatos divergem a uma velocidade enorme e o arco atinge instantaneamente um comprimento crítico para ele. Neste caso, a magnitude da tensão de recuperação pode não ser suficiente para romper a lacuna entre contatos.

Os interruptores de tanque têm mais desvantagens.A primeira é a presença de grande volume de óleo, daí as dimensões consideráveis ​​dessas unidades e quadros. O segundo é o risco de incêndio e explosão: em situações de emergência, as consequências podem ser as mais imprevisíveis.

O nível do óleo tanto no tanque quanto nas entradas, bem como o seu estado, devem ser monitorados periodicamente. Se houver MT nas redes de alimentação atendidas, é necessária uma instalação especial de óleo.

A foto mostra o interruptor de óleo VMG. Ele pode desconectar quaisquer correntes de carga e curto-circuitos, incluindo a corrente máxima de interrupção. Este tipo é amplamente utilizado em subestações transformadoras

Classificação de interruptores de óleo

O uso de interruptores de óleo começou no final do século retrasado. Quase até meados do século XX, simplesmente não existiam outros dispositivos de desconexão em redes de alta tensão.

Existem dois grandes grupos desses dispositivos:

1. Tanque, que se caracterizam pela presença de grande volume de óleo. Para este equipamento, é tanto o meio de extinção do arco quanto o isolamento.
2. Baixo óleo ou baixo volume. O próprio nome fala sobre a quantidade de enchimento neles. Essas chaves contêm elementos dielétricos e requerem óleo apenas para extinção de arco.

Os primeiros são utilizados principalmente em instalações de distribuição de 35 a 220 kV. O segundo - até 10 kV. Os dispositivos de baixo nível de óleo da série VMT também são usados ​​em painéis externos projetados para 110 e 220 kV.

O princípio de extinção do arco é idêntico para ambos os tipos. O arco que aparece quando os contatos de alta tensão da chave são abertos causa rápida evaporação do óleo. Isto leva à criação de uma camada de gás ao redor do arco. Esta formação consiste em vapor de óleo (cerca de 20%) e hidrogênio (H2).

A lacuna do arco é deionizada como resultado do rápido resfriamento do cilindro do arco pela mistura de gases de alta e baixa temperatura no invólucro.

No momento do arco na zona de contato, a temperatura é muito alta - cerca de 6.000⁰. Dependendo da instalação, existem chaves utilizadas para uso interno, externo, bem como para uso em KRP - quadros completos.

Tipo #1 – equipamento tipo tanque

Equipamentos de comutação deste tipo podem ter um tanque ou mais dependendo da tensão. No primeiro caso, é de até 10 kV, em alguns casos até 35. Cada fase das chaves que operam em instalações de alta tensão é colocada em um tanque individual.

Todos os interruptores do tanque têm aproximadamente o mesmo layout. Um tanque de aço nas entradas de óleo abriga as calhas de arco. Os contatos externos são interligados por uma travessia

Os acionamentos dos interruptores de tanque e de baixo nível de óleo podem ser manuais, automáticos, montados em uma bobina de atuação solenóide ou acionados por mola. No segundo caso, é utilizada a propriedade magnética do solenóide, que permite apertar o núcleo metálico conectado por meio de um sistema especial ao eixo de MT.

Quando a corrente elétrica contínua é fornecida ao enrolamento do solenóide, a unidade é ligada retraindo a haste do núcleo magnético e girando o eixo da chave.

Uma trava especial mantém o eixo nesta posição. Simultaneamente ao acionamento, o solenóide define uma determinada posição para as molas de desligamento, que, ao receber um impulso elétrico especial, desligarão o MT.

O processo de desligamento inicia o segundo solenóide desmontando o mecanismo de rolete (trava).Como resultado, o eixo gira instantaneamente devido à mola e desliga. Para que o acionamento solenóide funcione, uma bateria deve estar presente para alimentá-lo com corrente contínua.

Quando não há bateria, é usado um acionamento por mola. A comutação é realizada por meio de motor elétrico ou por esforço muscular. O desligamento manual é possível para unidades de baixa potência com corrente de curto-circuito de até 30 kA, para desligá-las é necessário aplicar uma força máxima de 25 kg.

MT de tanque único com arco aberto

Alguns comutadores são equipados com disjuntores tanque que não possuem calhas de arco. O arco elétrico aqui é extinto da maneira mais simples - quebrando duas vezes os contatos em um recipiente cheio de óleo. Tais dispositivos com arco aberto incluem os modelos domésticos VMB e VME. Eles são projetados para uma corrente nominal de 1,25 kA.

Esquema do VME-6-200. A estrutura consiste em um tanque (1), uma tampa (2), isoladores de porcelana (3), contatos fixos (4), contatos móveis (5), uma travessa (6), contatos de arco (7), placas (8) , molas (9 ), eixo (10)

O símbolo “E” significa escavadeira, o número 6 é a tensão nominal de 6 kV, 200 é a corrente nominal em amperes. A corrente de desligamento limite para este MV é 1,25 kA. O tanque deste MV é feito de aço e conectado a uma tampa de ferro fundido por meio de parafusos. As paredes do tanque são revestidas com isolamento (13).

Seis isoladores de porcelana que passam pela tampa terminam em suportes de cobre que servem como contatos fixos de trabalho. A série VME possui acionamento manual do volante.

Existem contatos móveis na travessa ou ponte de contato. Contatos móveis extintores de arco em forma de quadrados de latão também estão localizados aqui.Placas de cobre com pontas de latão localizadas nas extremidades inferiores dos isoladores são contatos de arco estacionários. Uma haste isolante comunica o movimento aos contatos móveis através do contato com o mecanismo de acionamento.

Quando a travessa está na posição elevada, os contatos fixos são fechados, a mola responsável pelo desligamento é comprimida e o MV é ligado. A chave é conectada a um eixo de acionamento da trava, que a mantém na posição de operação. Sempre que é desconectado, a trava é liberada, a mola é liberada e a travessa se move rapidamente para baixo. Neste caso, os contatos de trabalho são abertos sequencialmente: 4 e 5, depois 7,8.

Isso faz com que cada pólo da chave abra o circuito em dois pontos, formando um arco e decompondo o óleo. No interior dos invólucros 12, a pressão atinge de 0,5 a 1 MPa, ativando assim o processo de desionização. Em no máximo 0,1 s, os arcos se extinguem e os projéteis, subindo, vão parar sob a tampa e aumentam o volume da almofada de ar.

Quando todas as fases da MT estão em um recipiente, o óleo isola os contatos entre si e do corpo do tanque, que deve ser aterrado

Este último atua como amortecedor, reduzindo a força de impacto durante o processo de extinção do arco. A altura normal da almofada de ar é de aproximadamente 25% do volume. Exceder este limite pode resultar em uma explosão.

Tais chaves são fáceis de operar, relativamente baratas e convenientes para uso em subestações abertas. Mas os vapores de óleo quente, mesmo em simples contato com o oxigênio, são facilmente inflamáveis.

A queima de um arco em ambiente petrolífero desencadeia o processo de policondensação, que deteriora a resistência elétrica do óleo. O tanque fica obstruído com sedimentos constituídos por partículas de carbono. Portanto, são necessárias inspeções da unidade com troca de óleo.

Interruptores de óleo com rampa de arco

A capacidade de interrupção e a confiabilidade dos disjuntores tipo tanque são significativamente aumentadas pela presença de uma rampa de arco. É colocado no óleo localizado no tanque. Nos disjuntores de três tanques, cada fase é colocada em um tanque separado.

Vista em corte de um pólo de uma chave tanque. É equipado com uma câmara de extinção de arco C -35 – 630 – 10. A marcação indica que o disjuntor se destina à instalação em quadro de distribuição de 35 kV e superior, projetado para corrente nominal de 630,4 kA, classificação de desligamento de 10 kA

O projeto é mais complexo que o de um VM sem calhas de arco e consiste em:

• postes (1);
• transformador de corrente (2);
• carcaça de acionamento (3);
• hastes (4);
• contato fixo (5);
• câmara de extinção de arco (6);
• isolamento (7);
• elemento de aquecimento (8);
• dispositivos de drenagem de óleo (9).

A parte superior da câmera está equipada com um contato fixo. Quando ligado, um contato móvel em forma de haste penetra nele. Em caso de desconexão, a haste sai do contato fixo, resultando no aparecimento de um arco na câmara. A quantidade de pressão gerada neste caso é uma ordem de grandeza superior ao parâmetro correspondente de chaves que não estão equipadas com rampa de arco.

Uma pressão de 8 -7 MPa reduz o diâmetro do arco e aumenta a resistência à ruptura da folga depois que a corrente passa pela marca zero. Como resultado, ocorre um processo mais rápido de extinção do arco. Após a saída do contato móvel da câmara, os gases são liberados pelo orifício livre com captura parcial do óleo.

O cilindro do arco esfria rapidamente e ocorre uma deionização intensa. À medida que a corrente aumenta, a eficiência da rampa de arco aumenta.A MT também pode operar como equipamento de arco aberto no caso de uma pequena interrupção de corrente.

Além de aumentar a pressão da mistura de vapor na abertura do arco, para acelerar a extinção do arco, é utilizado um método como o aumento do sopro de um coquetel de vapor na zona do arco. Há sopro longitudinal, transversal e contra-sopro

O tipo de sopro automático é determinado pelo desenho da calha do arco. No primeiro caso, o vetor da mistura de vapor tem direção longitudinal em relação ao eixo do arco (fragmento a). Com direção transversal de sopro, o fluxo se move em uma direção perpendicular à coluna do arco ou em um determinado ângulo (fragmento b).

No caso em que o fluxo tem sentido oposto ao vetor de movimento do contato móvel com o arco, ocorre o contra-sopro. Combinações desses métodos são frequentemente usadas em dispositivos de extinção de arco.

O arco no MV se extingue em 3 etapas. No primeiro (a), a eletricidade é liberada no arco e alta pressão é gerada na casca fechada. No momento em que a mistura sai da casca, inicia-se a segunda etapa (b). Terceiro (c) - remoção de gases residuais aquecidos e produtos de decomposição da câmara

Na última etapa, a câmara está preparada para participar do próximo ciclo de desligamento. Para o reinício automático, esta etapa é extremamente importante.

Tipo #2 - interruptores de panela ou baixo nível de óleo

Em instalações fechadas, os disjuntores são utilizados como geradores e circuitos de distribuição. Nas abertas - como subestação e distribuição. O óleo não desempenha funções isolantes em interruptores deste tipo, sendo necessário apenas como meio de extinção do arco.

O risco de incêndio e explosão de VMs de pequeno volume é significativamente menor do que o das máquinas baseadas em tanques.Eles são instalados tanto em quadros externos quanto em quadros internos de qualquer tensão até 110 kV. A função de isolar os pólos entre si e com o aterramento é desempenhada por dielétricos como porcelana, resina fundida, esteatita.

O petróleo nessas VMs ocupa apenas 3 a 4% do volume do pólo. Pequeno volume de óleo, baixo peso e dimensões convenientes são as vantagens inegáveis ​​deste equipamento. No entanto, eles são usados ​​em componentes de sistema onde não há altas demandas nos switches.

Estas limitações são explicadas pela forte ligação entre a capacidade de seccionamento e a corrente interrompida, e pela incapacidade do projeto de operar em condições de interrupções frequentes.

Outra razão é a dificuldade em implementar múltiplos religamentos automáticos de alta velocidade. Em interruptores de pequeno volume, são utilizados os seguintes tipos de jato de óleo: transversal, longitudinal, misto. Os especialistas consideram o primeiro o mais eficaz.

Para interruptores deste tipo, destinados a quadros fechados, os contatos são colocados em um tanque de aço. MTs com tensões de 35 kV e superiores possuem revestimento de porcelana. O equipamento mais comumente usado é suspenso de 6 a 10 kV. Seu corpo é fixado em uma moldura comum a todos os postes. Todos os três pólos possuem uma câmara de extinção de arco, cada um projetado para uma interrupção de contato e em altas tensões para 2 ou mais.

O projeto dos interruptores de baixo nível de óleo inclui contatos móveis e fixos (1 e 3), câmara de extinção de arco (2), contatos de trabalho (4)

De acordo com o diagrama acima, são produzidas chaves VMP, VMG, MG, projetadas para tensões de até 20 kV. Uma característica do projeto das chaves para classificações de alta corrente é que os contatos de trabalho estão localizados fora e os contatos de extinção de arco estão localizados dentro do tanque.

Os disjuntores da série VMP são frequentemente usados ​​em dispositivos fechados, bem como em quadros de distribuição de 6 a 10 kV. Os quadros da série VK são instalados em quadros completos. Eles são equipados com um acionamento eletromagnético ou de mola integrado e são projetados para interromper correntes de 20 a 31,5 kA e correntes nominais de 630 a 3150 A.

Os interruptores de coluna, fabricados especificamente para quadros de distribuição, distinguem-se pelo seu design retrátil. Nas instalações de 35 kV, são instaladas VMs do tipo coluna das séries VMK e VMUE. RU 110, 220 kV estão equipadas com disjuntores da série VMT. A unidade possui uma base soldada sobre a qual estão localizados seus três pólos. Controle - acionamento por mola.

A foto mostra o switch VMT-110. A imagem à esquerda mostra os componentes que o compõem: acionamento por mola (1), isolador do poste de suporte do interruptor (2), dispositivo extintor de arco (3), base (4), mecanismo de controle (5)

O lado direito da foto mostra um módulo, onde: 1 é um condutor de descida, 2 é um contato móvel conectado ao condutor de descida através de coletores de corrente. A câmara de arco é designada pelo número 3, o contato fixo é 5. Todos os itens acima são colocados em um isolador oco (4) feito de porcelana. Dentro dele há óleo de transformador e uma tampa (6) na parte superior.

Este último está equipado com um manômetro para monitorar a pressão no módulo. Além disso, a tampa possui unidade para enchimento com mistura de gás comprimido, válvula de liberação automática e indicador de óleo (8). O contato móvel e o dispositivo de controle são conectados por hastes isolantes.

O design do poste é idêntico para toda a série de interruptores. Os tanques MT para classificações de corrente de 630 a 1600 A contêm 5,5 kg de óleo, acima de 1600 e até 3150 A inclusive - 8 kg.

Para aumentar a confiabilidade, o design dos interruptores individuais inclui elementos adicionais de controle e proteção:

• desconectar eletroímãs;
• relés operando instantaneamente e com atraso na corrente limite;
• relé de mínima tensão;
• contatos adicionais.

Dependendo do método de layout, existem disjuntores com baixo nível de óleo com a calha do arco localizada na parte inferior e o oposto na parte superior. No primeiro caso, o contato móvel realiza o movimento de cima para baixo, no segundo - vice-versa. A capacidade de ruptura deste último é maior.

Marcação de interruptores de óleo

Decifrar as marcações aplicadas pelo fabricante no interruptor de óleo permitirá que você se familiarize com informações básicas sobre ele. Vejamos as marcações do switch VMG-133 como exemplo. O primeiro caractere “B” indica que há um interruptor à sua frente.

Este diagrama mostra a composição do símbolo para interruptores de alta tensão, incluindo aqueles para equipamentos abastecidos com óleo

Segundo - "M" denota o tipo de interruptor, neste caso específico - baixo nível de óleo. Carta "G" determina pertencer a uma determinada espécie - vaso. 133 - Série MV.

Regras para operação do MV

O pessoal de reparo e operação, especialistas associados à manutenção e operação de chaves de óleo, são obrigados a conhecer as instruções, estrutura e princípio de operação relevantes do equipamento.

Durante a operação, os trabalhadores que atendem o MT são obrigados a monitorar:

1. Tensão efetiva, corrente de carga. Os indicadores não devem ultrapassar os valores da tabela.
2. A altura da coluna de óleo nos postes, ausência de vazamentos.
3. Presença de lubrificante nas peças em atrito.Os contatos podem perder mobilidade e congelar se o lubrificante dos elementos de fricção ficar espesso e sujo.
4. Poeira nas salas onde o painel está localizado.
5. Conformidade das características mecânicas das chaves operadas com os padrões tabulares.

Após cada disparo de curto-circuito, o equipamento deve ser inspecionado. As informações sobre essas interrupções são registradas em um log especial. Deve haver um registro de defeitos para registrar informações sobre defeitos identificados durante a operação da unidade. O interruptor onde ocorreu o desligamento por curto-circuito está sujeito a inspeção.

Verifique se há vazamento de óleo. Se isso acontecer, e em grandes quantidades, indica um desligamento anormal do curto-circuito. O equipamento é retirado de serviço e inspecionado. Quando o óleo escurecer, ele precisa ser trocado. A velocidade de abertura é afetada negativamente pela viscosidade do óleo, que aumenta à medida que a temperatura cai.

Às vezes é necessário substituir o lubrificante antigo por um novo durante os reparos: CIATIM-221, GOI-54 ou CIATIM-201.

Tabela com características técnicas das chaves a óleo. Caso os valores reais não correspondam aos valores de fábrica, o ajuste é realizado novamente

Após a retirada de operação do MT, os isoladores de suporte, hastes e isolamento do tanque são submetidos a uma inspeção minuciosa quanto à presença de trincas. O isolamento altamente contaminado é limpo. A necessidade de reparos emergenciais surge após um certo número de curtos-circuitos.

A inspeção periódica (PI) é realizada mensalmente. Neste caso, preste atenção ao grau de aquecimento do interruptor. TR (reparos atuais) são realizados anualmente. Inclui trabalhos como verificação e eliminação de defeitos em fixadores, cinemática de acionamento, nível de óleo e vedações.As peças isolantes também são verificadas quanto à sua integridade.

Após 3-4 anos após grandes reparos, um reparo médio (SR) é realizado. Inclui todo o conjunto de obras TR, além de medir adicionalmente a resistência de contato dos pólos e verificar os parâmetros mecânicos e de velocidade.

Se for detectada uma discrepância entre as características monitoradas e os dados tabulares, a chave é desmontada, ajustes e uma gama completa de testes de alta tensão são realizados.

Durante reparos extraordinários, geralmente tentam deixar o ajuste anterior inalterado. Por esta razão, o switch é desmontado ao mínimo. A frequência de grandes reparos é de 6 a 8 anos. Em seu escopo é realizada uma inspeção geral, os cilindros são retirados do chassi, os pneus são desconectados, o acionamento, os extintores de arco e os contatos do bloco são reparados.

Depois de tudo são feitos os ajustes, a pintura é feita, os pneus são conectados e os testes são feitos. A documentação é elaborada para todos os trabalhos.

Além das chaves do tipo óleo, outros dispositivos de desconexão também são utilizados em redes de alta tensão. Por exemplo, SF6 e vácuo. Temos outros artigos em nosso site que discutem detalhadamente as características e design desses tipos de switches, bem como as características de sua utilização:

• Vacuostato: dispositivo e princípio de operação + nuances de seleção e conexão
• Disjuntores SF6: diretrizes para seleção e regras de conexão

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Projeto, tipos, finalidade e operação de MT:

Revisão detalhada do VMP-10:

As chaves a óleo também atendem a todos os requisitos básicos para disjuntores que operam em condições de alta tensão.A maioria deles é segura e confiável em operação, fornece desligamento rápido e é fácil de instalar. Apesar disso, os fabricantes estão se esforçando para garantir uma conformidade ainda maior com os requisitos apresentados para MT.

Você tem conhecimento sobre interruptores de óleo e deseja complementar o material apresentado com informações úteis? Talvez você tenha notado uma discrepância ou erro? Ou ainda tem dúvidas sobre o tema? Por favor, escreva-nos sobre isso no artigo - ficaremos gratos a você.