Interruptores isolados a gás: pontos de referência e regras de conexão

O funcionamento das redes elétricas de alta tensão pelas características atuais não é comparável ao trabalho dos análogos domésticos. Consequentemente, em caso de emergência, são necessários dispositivos mais poderosos do que os dispositivos automáticos padrão para desligar o equipamento e extinguir o arco elétrico.

Como estruturas de proteção, são utilizados os disjuntores SF6 (EM), que podem ser controlados tanto no modo manual quanto na automação. Descrevemos em detalhes os recursos de design e o princípio de operação dos dispositivos. Eles deram recomendações para instalação, conexão e manutenção.

Definição e uso de gás SF6

O SF6 é o hexafluoreto de enxofre, classificado como gás elétrico. Devido às suas propriedades isolantes, é usado ativamente na fabricação de dispositivos elétricos.

No estado neutro, o gás SF6 é um gás não inflamável, sem cor e odor. Se o compararmos com o ar, podemos notar uma alta densidade (6.7) e uma massa molecular que excede a massa de ar em 5 vezes.

Uma das vantagens do gás SF6 é sua resistência a manifestações externas. Não altera as características sob nenhuma condição. Se ocorrer deterioração durante uma descarga elétrica, logo será necessária uma recuperação completa para o trabalho.

O segredo é que as moléculas SF6 ligam elétrons e formam íons negativos. A qualidade do "eletronegativo" conferia ao enxofre 6-fluoreto uma característica como força elétrica.

Na prática, a força elétrica do ar é 2-3 vezes mais fraca que a mesma propriedade do SF6. Entre outras coisas, é à prova de fogo, no que se refere a substâncias não combustíveis, e tem capacidade de resfriamento.

Quando se tornou necessário encontrar gás para extinguir o arco elétrico, eles começaram a estudar as propriedades do SF6 (hexafluoreto de enxofre), cloreto de 4-carbono e freon. Nos ensaios venceu o SF6

As características listadas tornaram o gás SF6 o mais adequado para uso na indústria elétrica, em particular nos seguintes dispositivos:

• Transformadores de potência que operam segundo o princípio de indução magnética;
• Aparelhos de distribuição do tipo completo;
• linhas de alta tensão conectando instalações remotas;
• disjuntores de alta tensão.

Mas algumas das propriedades do SF6 levaram ao fato de que era necessário melhorar o design do disjuntor. A principal desvantagem refere-se à transição da fase gasosa para o líquido, e isso é possível com certas proporções de pressão e temperatura.

Para que o equipamento funcione sem interrupções, é necessário garantir condições confortáveis. Suponha que, para a operação de dispositivos 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 isolados a gás com análogos de outros tipos, então, por design, eles são os mais próximos dos dispositivos a óleo. A diferença está no preenchimento das câmaras para extinção do arco.

Como enchimento em disjuntores a óleo Uma mistura de óleo é usada, enquanto para misturas SF6 - enxofre com 6 fluoretos. A vantagem da segunda opção é em durabilidade e manutenção mínima.

Esquema de um dispositivo do tipo coluna isolado a gás. Os módulos de arco montados em um rack alto estão localizados na parte superior, o gabinete de controle na parte inferior

Os métodos para extinção de um arco elétrico dependem de muitos fatores, entre os quais decisivos são a corrente e a tensão nominais, bem como as condições de uso do dispositivo.

No total, quatro tipos de VE são distinguidos:

• com explosão eletromagnética;
• com explosão no gás SF6 - com 1 estágio de pressão;
• com jateamento longitudinal - com 2 níveis de pressão;
• com explosão gerada automaticamente.

Se nos dispositivos de ar no processo de extinção do gás de arco entrar na atmosfera, no gás SF6 ele permanecerá em um espaço confinado preenchido com uma mistura de gás. Ao mesmo tempo, um leve excesso de pressão permanece.

Dispositivos de coluna e tanque

Na prática, dois tipos de plantas SF6 são usados:

• tanque;
• núcleo.

As diferenças estão relacionadas às características estruturais e ao princípio de extinção de um arco elétrico. Em termos de arranjo externo, os principais são remanescentes de análogos de baixo teor de óleo: eles consistem em duas partes funcionais - arco e contato, têm as mesmas dimensões de volume.

Os dispositivos desconectados foram projetados para operar em uma rede de 220 V e se referem a equipamentos monofásicos. Um exemplo de um disjuntor SF6 do tipo coluna é o LF 10 Schneider Electric.

O equipamento pode ser controlado de duas maneiras diferentes: manualmente, quando o ajuste e o controle são realizados usando dispositivos mecânicos e remotamente, automaticamente

Os aparelhos a gás do tanque SF6 são menores e estão equipados com uma unidade multifásica. Essa distribuição permite controlar melhor e ajustar suavemente os parâmetros de tensão.

Uma das vantagens do tanque EV é a capacidade de suportar cargas aumentadas. Essa qualidade é garantida pelo transformador de corrente introduzido no projeto.

Um exemplo de dispositivo de tanque é a instalação de gás DT2-550 F3 Alstom Grid. Tais dispositivos provaram ser positivos em sistemas elétricos com uma tensão de 500 kV.

O projeto é montado e equipado de forma que funcione sem falhas a baixas temperaturas (críticas), alta umidade, bem como em regiões com atividade sísmica e poluição atmosférica excessiva.

Princípio da extinção do arco

Como o dispositivo funciona, considere o exemplo do comutador 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 do interruptor, estão abertos.Quando os contatos do arco, através dos quais a corrente passa, são desconectados, um arco elétrico surge.

O gás quente entra na câmara de calor, a válvula de retenção é ativada. Quando o gás da câmara de calor é soprado para o espaço, ocorre a extinção do arco.

Se pequenas correntes são desligadas, a pressão na câmara de calor não é suficiente; portanto, a pressão da câmara de compressão é atraída (é sempre maior). A válvula de retenção se abre, o gás flui sem impedimentos para o espaço e apaga o arco ao passar pelo zero.

Esquema da localização interna e operação de válvulas fixas móveis, descompressão, válvulas de retenção. Posição 1 - inclusão; posição 2 - desconexão de grandes correntes; posição 3 - desconexão de pequenas correntes; posição 4 - desligue o dispositivo

As unidades principais modernas melhoraram o desempenho. A manutenção é reduzida ao mínimo, o recurso de comutação é aumentado. Os disjuntores SF6 são diferenciados pelo baixo nível de ruído, mecânica confiável, facilidade de instalação e teste.

Os modelos de tanque são ajustados usando um inversor e transformadores. A mola ou o acionamento hidráulico da mola controla os processos liga / desliga, o nível de retenção do arco elétrico.

Para que serve uma unidade?

O inversor foi projetado para executar todas as operações associadas ao ligar / desligar ou manter a unidade em uma determinada posição. O diagrama mostra onde exatamente a unidade pode ser localizada. Geralmente, essa é a superfície da terra ou um suporte baixo, proporcionando ao pessoal de manutenção fácil acesso aos dispositivos de controle.

Projeto do disjuntor do tanque: 1 - módulos de porcelana ou polímero; 2 - transformadores; 3 - tanque com dispositivo de extinção de gás; 4 - uma câmara com gás; 5 - acionamento hidráulico; 6 - armação de metal; 7 - conector para introdução de gás

O acionamento consiste em um mecanismo de comutação, um dispositivo de travamento - uma trava, um mecanismo de disparo. O processo de inclusão deve ocorrer o mais rápido possível para evitar a soldagem dos contatos.

Durante a partida, eles fazem grandes esforços para superar as forças de atrito de todos os elementos envolvidos. Desabilitar é mais simples e consiste no movimento reverso da trava, o que garante a inclusão e a retenção.

Existem várias maneiras de ativar / desativar:

• mecânica;
• primavera;
• frete;
• pneumático;
• eletromagnético.

Para sistemas de baixa potência, é usado controle manual. Nesse caso, a força de um operador é suficiente. As engrenagens manuais geralmente são desligadas automaticamente. O acionamento por mola também é acionado manualmente, mas, às vezes, motores de baixa potência estão envolvidos.

O arranjo tradicional da unidade é próximo à estrutura metálica de montagem. A integridade e o funcionamento do mecanismo são garantidos por uma forte caixa de metal - uma caixa com uma porta conveniente para o trabalho do operador

O uso de um acionamento eletromagnético requer mais energia, portanto, uma fonte de corrente constante de aproximadamente 58 A com uma voltagem de 220 V. Aparelhos eletromagnéticos eles são confiáveis, portanto, são operados com sucesso em áreas com invernos severos. Menos - a necessidade de uma bateria poderosa.

O acionamento pneumático é caracterizado pelo fato de que, em vez de um eletroímã, o principal elemento de trabalho é um par de cilindro / pistão. Graças ao ar comprimido, a velocidade de comutação é muito maior que a dos modelos anteriores.

Vantagens e desvantagens do uso de EV

Os disjuntores SF6, como outros tipos de aparelhagem, têm várias vantagens e desvantagens. Ao escolher uma planta, são feitos os cálculos necessários e, além das características técnicas e dos recursos do projeto, levam em consideração os prós e os contras dos modelos.

Os disjuntores SF6 operam em condições difíceis com vibrações periódicas, baixas temperaturas (com aquecimento), em áreas de risco de incêndio.

As desvantagens incluem o alto custo do gás de enchimento - SF6, os detalhes de montagem em uma blindagem ou fundação, a necessidade de uma certa qualificação da estrutura do operador.

Regras para conectar e manter EV

Todas as ações relacionadas à instalação, ativação / desativação, reparo e manutenção de dispositivos isolados a gás estão sujeitas a regras estritas regulamentadas pela PUE 1.8.21.

Para conectar a instalação, é necessário verificar a pressão mínima na câmara cheia de gás, caso contrário, o interruptor falhará. Para evitar danos, é definido um alarme, que é acionado quando uma diminuição crítica nos parâmetros de pressão. O nível de pressão pode ser monitorado usando um manômetro.

Os elementos de aquecimento são instalados no gabinete do inversor, o que evita a ocorrência de condensação nos elementos do mecanismo. O operador deve garantir que os aquecedores estejam constantemente ligados.

A inspeção da instalação é realizada todos os dias durante o dia e cerca de 2 vezes por mês no escuro. Se ocorrer um desligamento de emergência por um dos motivos, é necessária uma inspeção não programada.

Durante a inspeção do disjuntor, é necessário verificar a proteção externa, remover a sujeira e corrigir os danos. Se os contatos esquentarem, você deve descobrir o motivo.

Se houver bacalhau, ruído suspeito, você precisará identificar a fonte. A estrutura de montagem metálica faz parte simultaneamente do loop de terra, portanto, sua integridade deve ser verificada.

Certifique-se de remover o manômetro. A pressão deve estar de acordo com a norma calculada pelo fabricante. É necessário verificar a capacidade de manutenção dos dispositivos de regulamentação e controle e, em caso de falha de um ou vários elementos, tomar medidas - faça uma substituição ou envie-a para reparo.

Se a pressão do gás diminuiu, reabasteça a câmara com gás SF6. O isolamento não precisa ser limpo, pois a estrutura é completamente selada.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Como os interruptores isolados a gás são organizados, por que princípio ocorre a extinção de arco e quais tipos de dispositivos, você pode aprender com um vídeo útil e informativo.

Vídeo nº 1. Visão geral dos disjuntores SF6 com uma descrição do dispositivo e o princípio de operação:

Vídeo # 2. Recursos de design:

Vídeo nº 3. Como instalar o switch:

Os disjuntores SF6 saem do transportador de fábrica com total prontidão operacional e são projetados para operar em uma variedade de zonas climáticas, de tropical a frio, portanto, eles são usados ​​ativamente por empresas industriais em vários países.