Disjuntores SF6: diretrizes para seleção e regras de conexão
O funcionamento das redes elétricas de alta tensão em termos de características de corrente não é comparável ao funcionamento dos análogos domésticos.Assim, em caso de emergência, são necessários dispositivos mais potentes do que os dispositivos automáticos padrão para desligar o equipamento e extinguir o arco elétrico.
Os disjuntores SF6 (EGS) são utilizados como estruturas de proteção, que podem ser controladas manual e automaticamente. Descrevemos em detalhes os recursos de design e o princípio de operação dos dispositivos. Forneceu recomendações para instalação, conexão e manutenção.
O conteúdo do artigo:
Definição e Aplicação do Gás SF6
O gás SF6 é o hexafluoreto de enxofre, classificado como gás elétrico. Devido às suas propriedades isolantes, é ativamente utilizado na produção de dispositivos elétricos.
No seu estado neutro, o gás SF6 é um gás não inflamável, incolor e inodoro. Se compararmos com o ar, podemos notar sua alta densidade (6,7) e peso molecular, que é 5 vezes maior que o do ar.
Uma das vantagens do gás SF6 é a sua resistência às manifestações externas. Não altera as características sob nenhuma condição. Se ocorrer desintegração durante uma descarga elétrica, logo ocorrerá uma restauração completa necessária para a operação.
O segredo é que as moléculas de SF6 ligam elétrons e formam íons negativos. A qualidade da “eletronegação” dotou o fluoreto de 6-enxofre com uma característica como a resistência elétrica.
Na prática, a resistência elétrica do ar é 2 a 3 vezes mais fraca do que a mesma propriedade do gás SF6.Entre outras coisas, é à prova de fogo, pois é uma substância não inflamável e possui propriedades refrescantes.
As características listadas tornam o gás SF6 mais adequado para uso no campo elétrico, em particular nos seguintes dispositivos:
- transformadores de potência que funcionam segundo o princípio da indução magnética;
- comutadores de tipo completo;
- linhas de alta tensão conectando instalações remotas;
- interruptores de alta tensão.
Mas algumas propriedades do gás SF6 levaram à necessidade de melhorar o design do switch. A principal desvantagem diz respeito à transição da fase gasosa para a fase líquida, e isso é possível sob certas proporções de parâmetros de pressão e temperatura.
Para que o equipamento funcione sem interrupções, é necessário proporcionar condições de conforto. Suponhamos que para a operação de dispositivos de SF6 a -40º seja necessária uma pressão não superior a 0,4 MPa e uma densidade inferior a 0,03 g/cm³. Na prática, se necessário, o gás é aquecido, o que impede a transição para a fase líquida.
Projeto do disjuntor SF6
Se compararmos os dispositivos SF6 com análogos de outros tipos, então, em design, eles estão mais próximos dos dispositivos a óleo. A diferença está no preenchimento das câmaras para extinção do arco.
Como enchimento interruptores de óleo uma mistura de óleo é usada, enquanto os SF6 usam fluoreto de 6-enxofre. A vantagem da segunda opção é durabilidade e manutenção mínima.
Os métodos de extinção de um arco elétrico dependem de muitos fatores, entre os quais a corrente e a tensão nominais, bem como as condições de uso do dispositivo, são decisivas.
Existem quatro tipos de EVs no total:
- com explosão eletromagnética;
- com jato de gás SF6 – com 1 estágio de pressão;
- com jato longitudinal – com 2 níveis de pressão;
- com explosão autogerada.
Se nos dispositivos de ar o gás entra na atmosfera durante o processo de extinção do arco, nos dispositivos de SF6 ele permanece em um espaço fechado preenchido com uma mistura de gases. Ao mesmo tempo, permanece um ligeiro excesso de pressão.
Dispositivos de coluna e tanque
Na prática, são utilizados dois tipos de usinas de gás SF6:
- tanque;
- essencial.
As diferenças estão relacionadas tanto às características do projeto quanto ao princípio de extinção do arco elétrico. Em termos de estrutura externa, as hastes centrais assemelham-se a análogos com baixo teor de óleo: consistem em duas partes funcionais - extinção de arco e contato, e possuem as mesmas dimensões volumétricas.
Os dispositivos de desconexão são projetados para operar em rede de 220 V e pertencem a equipamentos monofásicos. Um exemplo de interruptor de gás SF6 tipo coluna é o LF 10 Schneider Electric.
Os aparelhos SF6 baseados em tanque são menores e estão equipados com um acionamento multifásico. Esta distribuição permite um melhor controle e ajuste suave dos parâmetros de tensão.
Um exemplo de dispositivo tanque é a instalação de gás DT2-550 F3 Alstom Grid. Tais dispositivos foram comprovados em sistemas elétricos com tensão de 500 kV.
A estrutura é montada e equipada de forma a funcionar sem falhas em baixas temperaturas (críticas), alta umidade, bem como em regiões com atividade sísmica e poluição atmosférica excessiva.
Princípio de extinção de arco
Vejamos como funciona o dispositivo usando o exemplo do switch LW36 do fabricante chinês CHINT.
Quando desconectada, a mola atua sobre os elementos dinâmicos do cilindro e eles caem. Todos os contatos, exceto os contatos de extinção de arco, estão abertos. Quando os contatos do arco que transportam corrente são desconectados, ocorre um arco elétrico.
O gás quente entra na câmara térmica e a válvula de retenção é ativada. Quando o gás da câmara de calor é soprado para dentro da abertura, o arco é extinto.
Se pequenas correntes forem desligadas, a pressão na câmara térmica não é suficiente, então a pressão da câmara de compressão é atraída (é sempre maior). A válvula de retenção abre, o gás flui livremente para o vão e, ao cruzar o zero, extingue o arco.
As instalações centrais modernas têm características melhoradas. A manutenção é reduzida ao mínimo e a vida útil da comutação é aumentada. Os disjuntores SF6 são caracterizados por baixos níveis de ruído, mecânica confiável e facilidade de instalação e teste.
Os modelos de tanque são ajustados por meio de um drive e transformadores. Um acionamento por mola ou mola-hidráulica controla os processos de ligar/desligar e o nível de retenção do arco.
Para que serve a unidade?
O drive foi projetado para realizar todas as operações relacionadas ao ligar/desligar ou manter a instalação em uma determinada posição. O diagrama mostra exatamente onde a unidade pode ser localizada. Geralmente é a superfície do solo ou um suporte baixo que fornece ao pessoal de manutenção fácil acesso aos dispositivos de controle.
A unidade consiste em um mecanismo de ativação, um dispositivo de travamento - uma trava e um mecanismo de liberação. O processo de comutação deve ocorrer o mais rápido possível para evitar soldagem dos contatos.
Durante a ligação, são feitos grandes esforços para superar a força de atrito de todos os elementos envolvidos. A desativação é mais simples e envolve o movimento reverso da trava, o que garante o acionamento e a retenção.
Existem várias maneiras de ativar/desativar:
- mecânico;
- primavera;
- carga;
- pneumático;
- eletromagnético.
Para sistemas de baixa potência, o controle manual é usado. Neste caso, a força de um operador é suficiente. Os mecanismos manuais geralmente são desligados automaticamente. O acionamento por mola também é acionado manualmente, mas às vezes são usados motores elétricos de baixa potência.
A operação do atuador magnético requer mais energia e uma fonte de corrente constante de aproximadamente 58 A a 220 V. Uma alavanca manual é fornecida como mecanismo de desligamento de backup. Dispositivos eletromagnéticos Eles são confiáveis, por isso são usados com sucesso em áreas com invernos rigorosos. A desvantagem é a necessidade de uma bateria potente.
O acionamento pneumático difere porque, em vez de um eletroímã, o principal elemento de trabalho é um par cilindro/pistão. Graças ao ar comprimido, a velocidade de ativação é muito mais rápida que os modelos anteriores.
Vantagens e desvantagens de usar VEs
Os disjuntores SF6, como outros tipos de dispositivos de distribuição elétrica, apresentam uma série de vantagens e desvantagens. Na escolha de uma instalação são feitos os cálculos necessários e, além das características técnicas e características de design, são levados em consideração os prós e contras dos modelos.
Os interruptores do tipo SF6 operam em condições difíceis com vibrações periódicas, baixas temperaturas (com aquecimento) e em áreas com risco de incêndio.
As desvantagens incluem o alto custo do filler - SF6, as especificidades de instalação em painel ou fundação e a necessidade de certas qualificações do pessoal operador.
Regras para conexão e manutenção de VEs
Todas as ações relacionadas à instalação, ativação/desativação, reparo e manutenção de dispositivos SF6 estão sujeitas a regras estritas regulamentadas pela PUE 1.8.21.
Para conectar a instalação é necessário verificar a presença de pressão mínima na câmara cheia de gás, caso contrário a chave falhará. Para evitar danos, é instalado um alarme que é acionado quando os parâmetros de pressão caem criticamente. O nível de pressão pode ser monitorado usando um manômetro.
O gabinete do acionamento está equipado com elementos de aquecimento que evitam efetivamente a formação de condensação nos elementos do mecanismo. O operador deve garantir que os aquecedores estejam sempre ligados.
Durante a inspeção do disjuntor é necessário verificar a proteção externa, remover sujeiras e corrigir danos. Se os contatos esquentarem, você deverá descobrir o motivo.
Se houver estalos ou ruído suspeito, é necessário identificar a origem. A estrutura metálica de montagem também faz parte circuito de terra, portanto sua integridade deve ser verificada.
As leituras do manômetro devem ser feitas. A pressão deve corresponder à norma calculada pelo fabricante.É necessário verificar a operacionalidade dos dispositivos de regulação e monitoramento e, caso um ou mais elementos falhem, agir - substituí-los ou enviá-los para reparo.
Se a pressão do gás diminuir, a câmara deverá ser reabastecida com gás SF6. O isolamento não precisa ser limpo, pois a estrutura está totalmente vedada.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Você pode aprender como as chaves SF6 são projetadas, em que princípio o arco é extinto e que tipos de dispositivos existem em um vídeo útil e informativo.
Vídeo nº 1. Revisão dos interruptores SF6 com descrição do dispositivo e princípio de operação:
Vídeo nº 2. Características do projeto de instalação:
Vídeo nº 3. Como instalar o interruptor:
Os disjuntores SF6 saem da linha de montagem da fábrica em plena prontidão operacional e são projetados para operar em diversas zonas climáticas, do tropical ao frio, e por isso são ativamente utilizados por empresas industriais em diversos países.
