Aparelhagem usada no circuito de energia elétrica

Depois de ler este artigo, você aprenderá sobre os tipos e a manutenção dos painéis usados ​​no circuito de energia elétrica.

Tipos de Switchgear:

Aparelhagem desempenha um papel importante no circuito de energia elétrica.

Switchgear é usado:

(1) Para controlar o equipamento conectando-o ou desconectando-o da fonte,

(2) Para proteger circuitos e equipamentos contra falhas, principalmente sobrecargas e falhas à terra, e

(3) Para isolar seções de um sistema elétrico, quando as seções estão ociosas, se o trabalho é para ser executado nelas.

Três tipos de interruptores são usados ​​em circuitos de energia. Eles são chamados contratados, disjuntores, isoladores, de acordo com a função para a qual foram projetados.

1. Contatores:

Os contatores são usados ​​para controlar equipamentos, como motores elétricos. Quando um contratado é fechado, o circuito que fornece o equipamento é completado, a corrente começa a fluir e o equipamento opera. Quando o contator está aberto, o circuito é interrompido, a corrente pára de fluir e o equipamento deixa de funcionar.

Normalmente, os contatores são operados por controle remoto, ou seja, o mecanismo do contator é acionado pela armadura de um solenóide chamado de bobina de operação. Para fechar o contator, a bobina de operação é energizada por um interruptor ou relé que completa o circuito através dele.

O contator é aberto quebrando o circuito da bobina de operação, liberando assim o mecanismo do contator que permite que os contatos abram e quebrem o circuito de potência.

A maioria dos contatores, especialmente aqueles usados ​​em sistemas de by-bye, ou seja, em painéis de extremidade de porta, são operados por circuitos piloto de baixa tensão. O circuito piloto é usado para fechar um relé que, por sua vez, completa o circuito através da bobina de operação.

Um contator geralmente é equipado com dispositivos que fazem com que ele se abra automaticamente se ocorrer uma falha de aterramento ou se o circuito estiver sobrecarregado. O contator é então dito para desarmar.

2. Disjuntores:

Os disjuntores são projetados como chaves de distribuição. Eles são usados ​​para conectar a energia e desligar as seções do sistema elétrico. Um disjuntor é normalmente operado manualmente e é aberto ou fechado por meio de uma alavanca montada fora do gabinete, embora os disjuntores usados ​​para a partida de motores de alta tensão sejam normalmente equipados com mecanismos acionados por solenóide ou acionados por motor.

Um disjuntor está equipado com sistemas de proteção, isto é, proteção contra sobrecarga e proteção contra falta à terra, que são acionados automaticamente em caso de falha.

No entanto, quando uma seção começa a operar, os disjuntores que controlam essa seção são primeiramente fechados; A energia é então conectada aos barramentos na unidade contator que controlam os motores individualmente. Quando os disjuntores estão fechados, o circuito é preparado para os contatores iniciarem e pararem os motores, conforme necessário.

Um disjuntor pode ser necessário para interromper um circuito no qual a corrente está fluindo. Em caso de emergência, um operador pode interromper a corrente que flui no circuito, abrindo o disjuntor com o manípulo. Como alternativa, se houver uma falha, o disjuntor poderá desarmar enquanto a corrente estiver fluindo.

Os disjuntores não são projetados principalmente para completar um circuito e iniciar o equipamento. Este dever é normalmente realizado por contatores. No entanto, os disjuntores podem ser usados ​​para este propósito, e às vezes são usados ​​para controlar motores para os quais o controle piloto é necessário.

3. Isoladores:

Isoladores são fornecidos como uma medida de segurança. Eles são usados ​​para desconectar um circuito dos barramentos ativos quando o trabalho tiver que ser realizado no circuito e para garantir que a corrente não possa ser recomendada pela operação inadvertida do equipamento de manobra principal.

Os isoladores normalmente não são projetados para fazer ou romper um circuito de carga, e pode ser extremamente perigoso abrir alguns tipos de isoladores enquanto a corrente de carga estiver fluindo pelos contatos.

Alguns isoladores podem, no entanto, ser usados ​​para interromper o circuito em uma emergência quando o contator principal não abre. Estes são conhecidos como isoladores de interrupção de carga, que combinam funções de isoladores e algumas das funções dos disjuntores.

Muitas chaves seccionadoras são projetadas para serem usadas como meio de descarregar os condutores isolados; tais isoladores são fornecidos com uma posição para conectar os condutores diretamente à terra, os quais são chamados de isoladores de aterramento. Outros tipos de interruptores são usados ​​em circuitos de energia para fins especiais, por exemplo, chaves de reversão de fase para alterar a direção de rotação de um motor de corrente alternada.

Os interruptores reversíveis, como os interruptores de isolamento, normalmente não são destinados a serem operados enquanto a corrente está fluindo, pois, devido à sua operação lenta e geralmente manual, torna-se um exercício perigoso. Portanto, é aconselhável que o isolador seja intertravado com disjuntor e isolador de aterramento.

Isto é, ao abrir, o disjuntor deve abrir ”primeiro, depois o isolador, e somente depois disso o isolador de aterramento deve ser fechado. Ao fechar o circuito, o isolador de aterramento se abre, o isolador fecha e, finalmente, o disjuntor fecha.

Contatos:

Material usado para contatos:

Os materiais mais comumente usados ​​para contatos em um circuito de energia são o cobre, já que o cobre é um condutor muito bom de eletricidade e sua superfície pode ser polida até um polimento fino.

Geralmente, a resistividade do cobre de alta condutividade recozida é 0. 17241 ohm / sq. milímetros. por metro a 20 ° C e o material com essa resistividade é descrito como tendo uma condutividade de 100%, conforme padrão internacional de cobre recozido, em resumo, SIGI

De fato, apenas a prata com 106% de IACS tem uma maior condutividade, mas seu alto preço e outros fatores limitam seu uso geral. Por outro lado, um material mais barato, o alumínio não pode ser usado como material de contato, já que sua condutividade é de apenas 62 por cento.

O cobre é, no entanto, um metal macio e superfícies de contato de cobre são geralmente danificadas no uso particularmente onde há freqüente ON / OFF operação. Portanto, as superfícies de contato de cobre são formadas por metais mais duros, como prata sinterizada ou tungstênio, capazes de resistir a danos e desgaste.

Quando um metal especial é usado para uma superfície de contato real, é prática usual fazer o corpo principal do contato de cobre e unir o material da superfície a ele.

Vários tipos de contatos, cada um com uma ação de fechamento diferente, estão em uso. Contatos de topo são usados ​​para todos os contatores de média e baixa tensão e disjuntores, e para alguns painéis de alta tensão. Contatos deslizantes serão encontrados no disjuntor principal de distribuição de alta tensão. Fig. 13.1. mostra vários tipos de contatos geralmente em uso.

Usos de contatos:

As partes essenciais de qualquer switch são seus contatos. Para cada linha elétrica a ser feita ou quebrada pelo interruptor deve haver pelo menos dois contatos, ou seja, um contato fixo e um contato em movimento. O contato fixo é geralmente montado em material isolante e conectado por um condutor sólido a um terminal de saída ou de entrada.

O contato móvel é transportado por um mecanismo de chave, que pode colocá-lo em contato com o contato fixo para fazer o circuito ou afastá-lo do contato fixo para interromper o circuito. O contato móvel é conectado ao seu terminal através de alguma parte do mecanismo de chave, ou por um conector flexível, como trança de cobre.

Alguns tipos de painéis, particularmente aqueles projetados para uso em circuitos de alta tensão, podem ter dois pares de contatos em série em cada linha.

Cada um dos dois contatos fixos está conectado a um terminal, enquanto os dois contatos móveis estão conectados um ao outro. No entanto, quando o comutador está fechado, os contatos móveis ligam os contatos fixos e concluem o caminho atual. Esse arranjo supera a dificuldade de fornecer um condutor flexível para uma corrente pesada e também interrompe o circuito em dois lugares ao mesmo tempo, ajudando assim a reduzir o arco.

Alguns interruptores usados ​​em circuitos de baixa tensão também possuem um único contato móvel que une dois contatos fixos. Switches projetados para transportar uma corrente pesada geralmente têm dois ou mais conjuntos de contatos em paralelo em cada linha, e assim a área de contato total em cada linha é aumentada.

Um interruptor que isola o circuito que ele controla, tem um lado vivo e um lado morto. O lado morto é aquele que é isolado da fonte, isto é, o terminal de saída; e o lado vivo é aquele ao qual o fornecimento está conectado, isto é, os terminais de entrada. No entanto, o lado vivo de um interruptor só pode ser desativado abrindo um interruptor mais para trás no sistema de distribuição.

Assim, o lado vivo, isto é, os barramentos de um contator de entrada de porta só podem ser isolados e tornados mortos abrindo o interruptor de seção apropriado. O lado vivo de um interruptor nunca deve ser exposto, a menos que o interruptor de isolamento seja conhecido como aberto e os passos corretos tenham sido tomados para evitar que o interruptor possa ser fechado por engano. Isso pode ser feito bloqueando todo o interruptor na posição OFF.

A questão de “lado vivo” e “lado morto” surge apenas quando o interruptor está aberto.

Deve-se ter em mente que quando o comutador é fechado, o caminho atual através dos contatos do comutador deve ter a menor resistência possível. Se a resistência de contato for alta, o equipamento não pode extrair todos os requisitos de corrente do suprimento, para que não funcione eficientemente. Alta resistência de contato também superaquece os contatos em si.

Num caso extremamente grave, o sobreaquecimento prolongado pode fazer com que os contactos se fundam, permitindo que o comutador interrompa o circuito, caso seja necessário. Um interruptor deve ser capaz de levar, pelo menos por um curto período de tempo, uma corrente muito mais pesada do que normalmente se espera que flua, sem sobreaquecimento sério.

Um forte surto de corrente pode fluir através dos contatos devido a um curto-circuito ou a uma falta à terra. A resistência de contato é determinada pela área de contato, a qualidade das superfícies de contato, a pressão de contato e a limpeza dos contatos. Portanto, um engenheiro meu deve dar atenção regular a estes quatro fatores importantes que são responsáveis ​​pelo aumento e diminuição da resistência de contato.

Vamos discutir estes quatro fatores em resumo:

(a) Área de contato:

Em qualquer contato, a área de um contato é a parte de cada superfície de contato que está realmente tocando a outra. A Fig. 13.3 ilustra o caso. Assim como um condutor, para transportar uma determinada corrente nominal de forma eficiente, deve ter uma área transversal mínima, de modo que um par de contatos deve manter uma área mínima de contato para transportar a corrente necessária.

A área de contato é determinada principalmente pelo tamanho e formato dos contatos. A área de contato pode, no entanto, ser reduzida por danos às superfícies de contato, como por exemplo a corrosão. Portanto, os contatos com cavidades devem sempre ser evitados, pois a qualidade das superfícies de acoplamento é de vital importância para a resistência de contato.

No entanto, nenhuma superfície é absolutamente lisa se vista sob um microscópio. Se vista sob um microscópio, mesmo uma superfície de metal altamente polida pode ser vista como irregular, com pontos altos. A área real de contato entre as superfícies é, portanto, menor do que parece ser a partir do exame visual normal.

Se as superfícies são relativamente ásperas, a área real de contato é muito menor do que parece ser, e os contatos são, portanto, menos eficientes. A figura 13.2 ilustra os contatos danificados.

No entanto, quando os contatos estiverem em uso por algum tempo, as superfícies ficarão desgastadas. Os contatos desgastados ainda serão desiguais, mas como os contatos se tocam continuamente nos mesmos lugares, há uma tendência de as superfícies de acoplamento se desgastarem juntas, de forma que a área de contato real delas aumente.

Os pontos altos em uma superfície de contato, por exemplo, tendem a coincidir com as cavidades na outra superfície. Mas, a menos que isso ocorra de maneira uniforme, a área de contato não aumenta na prática. Portanto, embora possa ser explicado teoricamente, mas na prática, descobriu-se que os contatos, uma vez erodidos, se tornam mais danificados gradualmente.

Portanto, se os contatos estiverem funcionando em condições normais, a eficiência dos contatos aumentará logo após o uso, mas após a eliminação de vários defeitos pelos contatos, eles se tornarão desigualmente erodidos criando intervalos em vez de área aumentada.

Portanto, como explicado anteriormente, quando ocorre faíscas, ou calor excessivo é gerado, os contatos não devem ser mantidos em serviço, caso contrário, eles ficarão superaquecidos e danificarão as outras partes, bem como o isolamento, no sistema.

(b) Pressão de contato:

A pressão de contato é mais importante para o funcionamento eficiente dos contatos em qualquer switch. Por mais suaves que sejam as superfícies de contato, se elas se tocam levemente juntas, apenas os pontos altos das superfícies de contato se tocam, de modo que a área de contato real é muito pequena e, portanto, causa calor excessivo.

Na prática, no entanto, os contatos são mantidos juntos sob pressão, de modo que os pontos altos de cada superfície tendem a se interligar com as cavidades da outra superfície. A área de contato real, sob pressão, é bastante aumentada. A pressão de contato geralmente é mantida por molas, como mola espiral, mola de lâmina, mola helicoidal, o que for útil em um requisito específico.

A pressão de contato necessária depende do projeto do interruptor e da pressão necessária. No entanto, em interruptores e contatores menores, os próprios contatos são feitos de material de mola, ou feitos de tal forma que a elasticidade pode ser alcançada para fornecer a pressão de contato necessária.

Mas no caso de interruptores de isoladores, ou contatores de maior classificação, digamos acima de 50A, um arranjo de mola separado deve ser dado. Abaixo, uma listagem para pressão de contato aproximada em Kg / M ² é dada com uma classificação de corrente diferente em média tensão.

c) Limpeza dos Contatos:

As superfícies de contato são mais eficientes quando estão brilhantes e limpas. Um filme sobre as superfícies de contato que pode, por exemplo, ser causado por oxidação tende a aumentar a resistência de contato pela introdução de uma fina camada de isolamento entre as superfícies de contato.

Outras formas de sujeira, como poeira ou areia podem, além de seu próprio efeito isolante, afetar ainda mais a resistência de contato, impedindo que as superfícies de contato se alinhem adequadamente. Isso é explicado na Figura 13.4.

A maioria dos contatos é, no entanto, projetada para ser autolimpante. Os contatos da faca de isoladores e contatos de cunha, como mostrado na Fig. 13.2. de painéis de alta tensão, tem uma ação de deslizamento óbvia que os ajuda a mantê-los livres de sujeira e filme.

Portanto, a maioria dos arranjos de contato são projetados para fechar com uma ação de limpeza e rolagem à medida que a pressão de contato é aplicada. A ação de limpeza ou rolagem é suficiente para manter a área de contato limpa em condições normais de operação, se a limpeza e a rolagem forem adequadamente projetadas.

Controle de Arco:

No momento em que um circuito de energia transporta corrente pesada, isto é, quando um circuito de motor de transporte é quebrado, a alta indutância do circuito tende a perpetuar o fluxo de corrente. À medida que os contatos se separam, um arco é retirado. Enquanto o arco persiste, a corrente está fluindo no circuito.

É possível que um aparelho continue trabalhando a partir da corrente fornecida através de um arco e, se o arco retirado quando os contatos separados não se extinguirem rapidamente, o controle do circuito seria perdido. O controle de arco também é importante porque o arco entre os contatos perde rapidamente as superfícies de contato.

As superfícies de contato ficam desgastadas e a resistência de contato é aumentada. Portanto, os contatos tornam-se inúteis e precisam de substituição. Mas se o arco for controlado, os contatos podem ser salvos de danos prematuros.

No entanto, uma vez que geralmente não é possível evitar que um arco seja retirado no momento em que a parte dos contatos, um fator importante no projeto do conjunto de manobra é a eficiência com a qual o arco é derivado dos contatos principais e suprimido. Às vezes, para desviar a intensidade do arco dos contatos principais, é aconselhável usar contatos de arco ou pontas de arco.

Contatos de arco são usados ​​principalmente com contatos tipo butt. Eles consistem em pequenos contatos auxiliares fixados nos contatos principais e dispostos de tal forma que interrompem o circuito logo após os contatos principais se separarem. De fato, no momento em que os contatos principais se rompem, os contatos de arco ainda fornecem um caminho de corrente para que nenhum arco seja retirado dos contatos principais.

Logo depois de um momento, os contatos do arco se partem e o arco é aberto entre eles. Como tal, os contatos principais não são afetados pelo arco, embora os contatos de arco sejam danificados devido ao efeito de arco. Mas os principais contatos permanecem inalterados.

Os contatos de arco, no entanto, são projetados de tal forma que podem ser facilmente renovados e devem ser renovados / substituídos antes que sua resistência de contato se torne maior que a da abertura do arco, caso contrário eles não impediriam um arco entre os contatos principais.

Às vezes, dicas de arco são usadas em contatos de extremidade em vez dos contatos de arco. Neste caso, as pontas de arco não formam parte da área de contato. O arco é de fato desenhado entre os contatos principais, mas as pontas de arco fornecem o ponto focal para o arco, de modo que ele é imediatamente transferido para elas.

Supressão do arco:

1. Supressão de arco no painel de interrupção de óleo (OCB):

Vamos ver agora como ocorre a supressão de arco no painel de distribuição de óleo (OCB). Quando um circuito é rompido por contatos sob óleo, e um arco é retirado, o calor gerado pelo arco quebra imediatamente e vaporiza os gases de petróleo circundantes, e uma grande proporção de hidrogênio é liberada no caminho do arco.

Esses gases ocupam muito mais espaço do que o óleo do qual foram formados, de modo que eles forçam o óleo para longe dos contatos. Como os gases também são muito mais leves que o óleo, eles tendem a se elevar, de forma que, imediatamente após o óleo ter sido forçado a sair dos contatos, mais óleo é puxado sobre eles. A produção de gás pelo arco, portanto, cria perturbações consideráveis ​​no óleo.

A turbulência instalada no óleo esfria e dispersa o arco. Os contatos, geralmente, nesses OCBs, são colocados em uma caixa ou pote com tomadas muito restritas. As saídas são dispostas de modo que, quando o gás é formado por um arco, uma alta pressão é acumulada dentro do pote e à medida que o óleo é forçado através das saídas, uma corrente de óleo é puxada através do arco.

Na Fig. 13.5, vemos a seção de uma caixa fechada típica construída de material isolante fibroso. Agora explicamos como a supressão de arco ocorre quando um contato de pino e soquete é quebrado.

Quando os contatos são feitos, as saídas do pote são efetivamente bloqueadas pelos contatos móveis. À medida que o contato se rompe, um arco é puxado, fazendo com que parte do óleo gaseifique como mostrado na Fig. 13.5. Como o óleo não pode escapar imediatamente do pote, uma alta pressão se acumula no pote fazendo com que os gases expulsem o óleo, como mostrado na (Fig. 13.5b).

Quando o contato móvel é retirado através da panela até o ponto onde a primeira saída é aberta, o óleo escapa em um fluxo violento, dirigindo o arco contra o lado da panela. À medida que a segunda e a terceira saídas são expostas, o arco se torna mais atenuado.

A Fig. 13.5c mostra o efeito de resfriamento das correntes de óleo e o efeito perturbador do arco atingindo as bordas internas dos orifícios de ventilação que fazem com que o arco se extinga muito rapidamente, e isso é mostrado na Fig. 13.5.d.

É importante lembrar que um arco de corrente alternada geralmente se extingue perto do final de um meio ciclo, no instante em que pouca corrente está fluindo e o arco é, portanto, fraco. Um enturbulador eficiente extinguirá um arco após cerca de três semi-ciclos, o que significa que em menos de 1/25 de segundo após a quebra dos contatos, o arco será extinto.

Supressão 2.Arc no disjuntor do ar (ACB):

Quando um arco ocorre dentro de um campo magnético, o arco tende a ser desviado dos pontos entre os quais ele atingiu. Uma situação muito semelhante àquela que dá origem ao princípio do motor é criada, exceto que a corrente não está fluindo em um condutor sólido. O arco torna-se atenuado e é mais facilmente desintegrado e extinto.

O dispositivo de extinção de arco em um ACB consiste em uma bobina de sopro magnético, conectada em série com o circuito a ser quebrado, e um arco elétrico, que é um invólucro em forma de caixa contendo um número de aletas de resfriamento ajustadas em ângulos retos para o caminho do arco.

Essas alhetas podem ser feitas de materiais isolantes, onde atuam como divisores de arco, ou podem ser feitas de materiais condutores, onde formam uma grade de deion que rompe o arco desviando a corrente do caminho do arco principal.

Sempre que o circuito é energizado, a bobina de descarga magnética, estando no circuito principal, também é energizada. Quando os contatos quebram e um arco é retirado, a corrente continua fluindo no circuito, de modo que a bobina de descarga ainda esteja energizada.

O campo da bobina de sopro puxa o arco para dentro da calha do arco, onde é quebrado e extinto. A supressão do arco é auxiliada pelo efeito de resfriamento das correntes de convecção instaladas no ar.

À medida que o arco se extingue, a corrente pára de fluir e a bobina de descarga torna-se desenergizada. Toda a operação é explicada esquematicamente na Figura 13.6. Agora, como a força do campo magnético de descarga depende da corrente na bobina de blow-out, o efeito de blowout é muito mais forte quando uma corrente pesada é quebrada, ou seja, no caso de corrente de curto-circuito fluir no circuito .

Dentro dos limites do comutador, portanto, a supressão de arco é tão efetiva com correntes pesadas como com correntes de carga normais. Em alguns disjuntores de interrupção de ar de alta tensão (comutador Air Blast) são fornecidos com um sistema de ar comprimido para suprimir o arco. No momento em que os contatos se separam, uma rajada de ar dirigida a eles desvia e esfria o arco.

3. Supressão de Arco SF ₆ :

Embora o equipamento de manobra de supressão de arco SF ₆ esteja agora em produção na Índia, o gás SF6 é importado. Portanto, um pouco do seu funcionamento deve ser conhecido por um engenheiro elétrico em minas. O disjuntor é colocado em uma caixa totalmente estanque, subdividida em três compartimentos de paredes tubulares de aço, de modo que cada fase seja individualmente terra-blindada.

Cada compartimento contém contatos do tipo pino e soquete com um pistão disposto para direcionar um jato de gás SF6 através do arco quando o contato móvel é retirado do cluster fixo e, assim, auxiliando na rápida extinção do arco.

De fato, o gás SF ₆, a uma pressão de 45-50 psi, tem uma rigidez dielétrica semelhante à das propriedades de óleo isolante e de extinção de arco quase 100 vezes melhor do que o ar. De fato, a força dielétrica do gás SF6 à pressão atmosférica é de aproximadamente 2, 3 vezes a do ar. Além disso, não possui reação química com materiais estruturais. Também não se decompõe até 600 ° C.

Em temperaturas mais altas, ele se torna gradualmente SF ₄ e SF _2, mas estes novamente se combinam para formar SF ₆ . É um fato que, devido ao efeito de um arco, o gás se decompõe em SF ₄ e SF ₂ e um pouco de flúor metálico, que também é de boa dielétrica, e portanto vemos que a formação de arco na câmara de SF ₆ não maneira reduz a força dielétrica do gás.

Na Fig. 13.7, podemos ver um esboço para o dispositivo de supressão de arco SF6. Quando o contato móvel (7) é retirado do contato fixo (8) pela ação do vazamento do mecanismo, um arco é traçado entre os contatos fixos e móveis.

Enquanto o contato móvel está se movendo para cima, o gás está sendo comprimido entre a superfície superior do pistão móvel (4) e a parte superior do cilindro fixo (2). Este gás é forçado ao longo do centro oco do pistão (4) para o espaço anular entre o contato móvel (7) e o tubo isolante (6) e então axialmente ao longo do trajeto do arco, onde resfria o arco.

O caminho da corrente é do cilindro fixo (2) através dos contatos de passagem (5) para o contato móvel (7), do contato móvel para os contatos fixos (8) e depois para o suporte de contato. O cilindro fixo (2) e o suporte de contato fixo são conectados às hastes da bucha superior e inferior, respectivamente.

No entanto, um relé de pressostato é montado no tanque para tornar o interruptor inoperante se uma perda excessiva de pressão for detectada. As válvulas são montadas no invólucro para carregar gás SF ₆ e para testes periódicos de pressão de gás com um manômetro de pressão, e também para tirar amostras periódicas de gás para verificar a rigidez dielétrica.

4. supressão do arco em Interruptor de vácuo:

O interruptor a vácuo é um interruptor selado de polo único, no qual os contatos são colocados em alto vácuo. Três dessas unidades são operadas em conjunto para formar um contator trifásico ou disjuntor, conforme possa ser necessário.

Através de um design eficiente e adequado, o vapor de metal do arco pode ser difundido rapidamente e depositado na superfície da estrutura circundante, proporcionando um controle de arco muito eficiente, permitindo que a unidade opere em altas capacidades com uma separação de contato de apenas cerca de 2, 5 mm (0, 100 pol.)

Um interruptor de circuito de vácuo de até 33 KV é agora fabricado na Índia. Mas no Reino Unido e nos EUA, os interruptores do circuito de vácuo até 300 KV foram desenvolvidos com sucesso e já estão em uso. Por causa de seu excelente mérito, e uso em super alta tensão, bem como manutenção modesta, estes devem ser desenvolvidos na Índia.

Mas infelizmente, devido à falta de conhecimento técnico completo e pesquisa e desenvolvimento adequados pelos fabricantes indianos, estes ainda precisam ser desenvolvidos para atender ao padrão internacional de qualidade.

Proteção de sobrecarga:

Em qualquer sobrecarga do sistema elétrico é quase um fenômeno regular. Como tal, para proteger o equipamento contra o efeito adverso da sobrecarga, é projetado um sistema de proteção. Uma sobrecarga ocorre quando a corrente de operação normal é excedida além do limite permitido. Isso pode ser causado devido a muitas razões, como o travamento de um motor, um curto-circuito entre duas linhas de energia, uma única fase, etc.

O efeito de uma sobrecarga é superaquecer os cabos e aparelhos através dos quais ela flui. Quando a sobrecarga é severa, existe o perigo de danos pesados ​​devido ao fluxo excessivo, causando até mesmo incêndio devido à queima de materiais isolantes ou qualquer outro material em contato com os condutores quentes. A sobrecarga também pode danificar o próprio equipamento se ele não estiver adequadamente protegido ao longo do tempo.

Existem muitos tipos de dispositivos de proteção contra sobrecarga. Um dispositivo comum de proteção contra sobrecarga é o fusível. Certos equipamentos elétricos nas minas são protegidos por fusíveis. Os fusíveis utilizados para esses fins consistem em um elemento fusível contido cuidadosamente dentro de um cartucho de vidro. No entanto, os fusíveis que podem ter de interromper os circuitos que transportam correntes pesadas devem ter uma elevada capacidade de interrupção.

Tais fusíveis (Fusíveis HRC) têm um tipo especial de enchimento de quartzo que reage com o elemento fusível no momento da queima, e formam um tampão de composto isolante que impede o arco entre as extremidades do fusível queimado. Fig. 13.8. explica a construção do fusível de HRC. No capítulo 21, uma discussão mais detalhada é dada sobre o fusível de HRC.

Mas um fusível não atende às necessidades operacionais de um circuito subterrâneo, onde é necessária uma resposta mais controlada. Muitas vezes é necessário refazer um circuito rapidamente após uma breve sobrecarga ter sido interrompida, e isso não poderia ser feito se um fusível fosse instalado, porque o gabinete do switch teria que ser aberto para se ajustar a um novo.

Os sistemas de proteção contra sobrecarga para um circuito de potência precisam distinguir entre um surto de corrente que pode ocorrer quando um motor de indução é iniciado, e uma sobrecarga mais sustentada que resulta de uma falha no circuito.

As características requeridas são obtidas conectando-se um relé de sobrecarga, com um ponto de traço, em cada linha da alimentação, que desarmará o contator ou o disjuntor no caso de uma sobrecarga, como mostrado na Fig. 13.9. Cada relé e dashpot consiste de uma bobina, em série com uma das linhas de energia, que opera um êmbolo.

O êmbolo da bobina é conectado a um pistão imerso em um cilindro cheio de óleo, que resiste ao seu movimento. Cada pistão de relé está ligado a uma barra de disparo comum, de modo que, quando qualquer pistão é acionado, ele desarma o circuito.

No entanto, quando uma corrente abaixo do máximo nominal está fluindo através da bobina do relé, a força eletromagnética criada é insuficiente para superar a resistência do pistão, de modo que a chave permaneça fechada. No caso de uma pequena sobrecarga, a força eletromagnética é suficiente apenas para superar a resistência mecânica do pistão; e o pistão se move lentamente contra o arrasto de óleo.

Se a sobrecarga for de curta duração, o pistão irá parar antes de o interruptor ser aberto, e a operação do circuito não será perturbada se a leve sobrecarga for mantida, no entanto, o pistão eventualmente atingirá o final de seu curso e desarmará o inversor. interruptor. Mas no caso de uma sobrecarga severa, a força eletromagnética será maior e o pistão se moverá mais rapidamente após um curto espaço de tempo.

Proteção contra sobrecarga térmica:

A outra forma de proteção contra sobrecarga emprega um elemento bimetálico. Um elemento bimetálico é uma tira composta de dois metais ligados entre si. Quando o elemento é aquecido, os dois metais expandem a taxas diferentes, de modo que o elemento se liga.

A unidade de proteção é projetada de forma que o elemento bimetálico seja aquecido pela corrente que flui na linha de energia, ou o próprio elemento está conectado em série com a linha de energia, ou é controlado por um enrolamento de aquecedor.

Se uma corrente de sobrecarga flui na linha, o elemento bimetálico é aquecido mais do que normalmente e se dobra além de sua posição normal. Este movimento extra é usado para operar um dispositivo de disparo para o circuito principal. A Fig. 13.10 explica o princípio da sobrecarga térmica.

De facto, o dispositivo de sobrecarga térmica tem uma característica de tempo semelhante ao dispositivo dashpot porque, no caso de uma ligeira sobrecarga, algum tempo irá decorrer antes do elemento bimetálico ter aquecido até à temperatura necessária para desarmar o circuito. Se a sobrecarga for severa, no entanto, o aumento de temperatura no elemento bimetálico será rápido e tropeçará rapidamente no interruptor.

Agora, se um starter for projetado para transportar uma corrente pesada, os relés de sobrecarga ou elementos bimetálicos podem não ser conectados diretamente às linhas de energia. Os transformadores de corrente serão conectados nas linhas de energia, e suas saídas secundárias são usadas para operar tanto relés com elementos de traço ou elementos bimetálicos.

Uma vez que as saídas das transformadas são proporcionais às correntes que fluem nas linhas de energia, os dispositivos de sobrecarga podem ser ajustados com precisão para desarmar o comutador quando qualquer corrente de corrente estiver fluindo na linha de energia.

Capacidade de ruptura:

Qualquer arranque equipado com um corte de sobrecarga pode ter que interromper seu circuito quando uma corrente muitas vezes a corrente normal está fluindo. Este fato é levado em conta quando o starter é projetado. A corrente máxima que um comutador pode interromper a uma tensão de restabelecimento de referência declarada, sem danos a si próprio, é denominada como sua capacidade de interrupção.

Na verdade, essa capacidade de interrupção é expressa de duas maneiras:

(1) Simétrico e

(2) capacidade de interrupção assimétrica.

Ou seja, a corrente simétrica máxima e a corrente assimétrica que o disjuntor é capaz de interromper em uma tensão de restabelecimento de referência declarada. No entanto, a capacidade nominal de interrupção é expressa em MVA como o produto da capacidade nominal de interrupção, ou seja, a corrente de ruptura em KA, a tensão nominal em KV e um fator de multiplicação, dependendo do número de fases.

Agora, qual é a corrente de ruptura de um disjuntor? A corrente de interrupção em um pólo particular de um disjuntor é a corrente no momento da separação dos contatos do disjuntor.

É expresso como:

1. Corrente de Quebra Simétrica:

Este é o valor rms do componente ac da corrente, em um determinado pólo, no instante da separação dos contatos.

2. Corrente de Quebra Assimétrica:

Este é o valor efetivo dos componentes ac e dc totais da corrente em um polo particular no momento da separação do contato:

Agora, qual é a corrente de fabricação do disjuntor? Quando um disjuntor é fechado ou “feito” em um curto-circuito, então a corrente em KA é o valor máximo da onda de corrente máxima, incluindo o componente dc no primeiro ciclo da corrente, depois que o disjuntor é fechado.

Então, o que está fazendo a capacidade de um disjuntor?

Essa é a corrente que o disjuntor é capaz de fazer na tensão nominal declarada. Esta capacidade de produção também é expressa em MVA.

Capacidade de produção nominal = 1, 8 ×

Manutenção de Switchgear:

As operações para manutenção regular são dadas abaixo. O cronograma de manutenção para cada peça individual do equipamento, dando a freqüência de inspeção e as verificações que devem ser feitas em cada ocasião, será definido pelo engenheiro elétrico de mina de carvão, deve ser seguido de perto, se a segurança deve ser assegurada. No entanto, um cronograma é dado pelo autor para facilitar a orientação, com base na experiência.

1. Isole o circuito:

Antes de qualquer cobertura de qualquer interruptor ser removida, os condutores dentro do gabinete devem ser isolados. A maioria dos comutadores, por exemplo, todos os contatores de extremidade de porta, tem um interruptor de isolamento que pode ser usado para isolar os condutores no invólucro do contator. A tampa é sempre intertravada com o isolador, para que não possa ser removida ou aberta quando o interruptor do isolador estiver fechado.

Alguns tipos de painéis de alta tensão são projetados de modo que a unidade inteira possa ser desengatada da seção do barramento. A conexão entre as unidades do disjuntor e o barramento é feita por uma forma de plugue e soquete, estando os pinos do plugue na unidade do disjuntor.

Quando o disjuntor estiver totalmente desacoplado, um obturador de supressão cai, ou é parafusado sobre o soquete de barramento. Às vezes, uma chave de aterramento separada é usada para descarregar o circuito controlado pelo disjuntor. Isso não pode ser fechado até que a manopla principal do disjuntor tenha retornado à posição desligada.

2. Examine os contatos:

Depois que o circuito estiver isolado, examine cuidadosamente os contatos de tempos em tempos, para garantir que estejam em boas condições de operação, limpos e livres de corrosão ou queima. Quando os contatos estiverem sujos, eles devem ser limpos com um pano limpo ou ferramenta de polimento. Mas os contatos que estão gravemente queimados ou desgastados devem ser substituídos sem mais demora.

Não é de todo aconselhável tentar remover as queimaduras ou covas, pois é impossível manter a forma de contato, pois a cama de contato é perdida, criando mais resistência de contato e causando calor. No entanto, contatos levemente queimados ou com caroços podem ser tratados com sucesso por meio de polimento com uma escova de aço, mas em nenhum caso abrasivos duros devem ser usados.

3. Examine o alinhamento do arranjo de contato:

O alinhamento de cada par de contato deve ser verificado para assegurar que a área de contato total esteja sendo obtida e que sua ação de fazer e quebrar seja satisfatória. Ao fazer isso, o alinhamento do eixo de contato e os movimentos devem ser verificados cuidadosamente. Alguns contatos, como contatos de cunha, são auto-alinhados, ou seja, um ligeiro desalinhamento é acomodado pela ação dos contatos em si.

4. Examine as pressões de contato:

De tempos em tempos, a pressão de contato deve ser verificada com um equilíbrio de mola perfeito. Os contatos são mantidos na posição fechada com o imã fechado. O equilíbrio da mola é então ligado ao contato móvel e o contato móvel é puxado para longe do contato fixo pelo equilíbrio da mola.

O balanceamento da mola registrará a pressão de contato no momento em que o contato móvel se separar do contato fixo. A pressão de contato correta deve ser obtida dos fabricantes. Isso será essencial para manter as pressões de contato. Deve ser lembrado que a vida dos contatos depende muito da pressão de contato.

5. Verifique a conexão flexível:

As conexões flexíveis aos contatos principais são inspecionadas quanto a sinais de desgaste e abrasão. Os pontos nos quais as conexões são ancoradas são verificados quanto à estanqueidade e segurança e isolamento.

6. Verifique os dispositivos de controle de arco:

Os contatos ou dicas de arco são examinados quanto a sujeira e queimaduras. Geralmente é necessário limpar e polir. Qualquer pequena queimadura e bolha deve ser removida por raspagem. Contatos de arco que foram queimados além do reparo devem ser renovados.

As conexões para as bobinas são examinadas por segurança. As próprias bobinas são examinadas para condições gerais. Os chutes do arco também são examinados para condições gerais. Qualquer broto, ou depósito de cobre, é removido e quaisquer barbatanas de resfriamento queimadas são substituídas por novas.

7. Verifique a câmara do barramento:

As conexões de busbur são examinadas por segurança, e os barramentos por sinais de descarga. Os isoladores são cuidadosamente examinados para garantir que estejam bem presos. Quaisquer bases isolantes soltas ou quebradas ou descoloridas devem ser renovadas sem mais demora, caso contrário, isso pode ser uma causa de descarga séria.

8. Verifique o Isolador e o Intertravamento Mecânico:

Quando uma chave seccionadora é instalada, seus contatos são examinados quanto a limpeza e ausência de queimaduras por picada, etc. Se houver um intertravamento mecânico entre o isolador e o mecanismo do contator principal, ele é examinado completamente para assegurar que esteja funcionando corretamente. Qualquer dúvida deve ser removida, atendendo ao mecanismo.

9. Verifique o isolador e a condição geral:

O mecanismo ON-OFF, e trip, e O / L, são geralmente examinados quanto à condição e liberdade de movimento. Em particular, todos os cortadores, pinos, alavancas de parafusos, escovas, molas são examinados para garantir que eles estejam presos e devidamente ajustados. Todas as conexões internas e fiações são examinadas para as condições corretas. O interior de todos os compartimentos deve estar limpo e seco.

Um teste de resistência de isolamento é realizado com um testador de resistência de isolamento de voltagem adequada, como Megager de 500 volts ou 1000 volts, ou Metro entre todas as partes energizadas e terra, e entre cada linha de fase. Todos os materiais de isolamento dentro do invólucro do interruptor devem ser examinados em busca de sinais de rachaduras ou deterioração e por sinal de enxágue.

10. Verificação especial para engrenagens cheias de óleo:

Além dos testes e inspeções mencionados acima, o óleo no conjunto de manobra preenchido com óleo deve ser examinado em intervalos regulares, digamos, a cada três meses para a taxa normal de falhas de limpeza. No entanto, é aconselhável verificar o óleo após cada falha grave eliminada pelo disjuntor.

O nível do óleo é anotado e óleo fresco é adicionado, se necessário, para manter o nível de óleo correto. Se o nível do óleo tiver diminuído sensivelmente, o recipiente deve ser examinado quanto a vazamentos.

Qualquer alteração marcada na cor ou cheiro do óleo deve ser cuidadosamente anotada. Tal mudança pode indicar que o óleo se tornou ácido, e as condições do óleo devem ser testadas quanto à rigidez dielétrica.

E se o teste mostrar óleo ácido, todo o óleo deve ser substituído por óleo novo após a limpeza do recipiente antes de encher com óleo novo. De fato, se o óleo ácido puder permanecer nos contatos e nas outras partes, elas serão corroídas.

Deve-se ter certeza de que não há lodo no recipiente de óleo. O lodo pode ser visto como um depósito pegajoso nos contatos, nas laterais e no fundo do contêiner. Sua presença tende a aumentar a resistência de contato e causa superaquecimento. Se for encontrado lodo, o óleo deve ser drenado e o contêiner e os contatos devem ser limpos completamente antes que um novo óleo seja adicionado.

Portanto, é mais desejável que, para um serviço longo sem problemas, a cada três meses, três amostras de óleo possam ser enviadas a um laboratório para testar a rigidez dielétrica e a acidez. Abaixo, valores importantes de limitação do óleo do transformador usados ​​no disjuntor do óleo são fornecidos para orientação da equipe de manutenção elétrica.

As amostras retiradas da parte superior e inferior dos tanques devem atender aos seguintes requisitos:

(1) As amostras devem permanecer no mínimo 40 KV por um minuto.

(2) No teste de acidez, as amostras devem ter valores abaixo de 0, 5mg KOH / gm.

(3) O lodo deve estar abaixo de 1, 5%.

(4) Viscosidade a 70 ° F deve ser em torno de 3 / cs.

(5) O teste de ação de descoloração de cobre deve ser negativo.

No entanto, nas minas ou em qualquer local, o primeiro teste é geralmente realizado por meio de um conjunto de teste de flash portátil com centelhador fixado em 2, 5 mm / 4 mm, entre os eletrodos.