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7-Sistemas Distribuicao

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DISJUNTORES
disjuntores
São dispositivos automáticos para proteção
contra sobrecorrentes, podendo estabelecer,
conduzir e interromper correntes sob
condições normais, bem como anormais por
um tempo especificado, sob condições
determinadas.
O disjuntor é basicamente uma chave elétrica,
constituida de contatos e dispositivos
mecânicos, formada por molas e alavancas,
ficando a proteção sob responsabilidade de
relés e disparadores.
A definição exata do termo disjuntor pode ser
encontrada, entre outras, nas normas VDE
670 parte 1, na publicação 56 da IEC e na
norma NBR 7118 da ABNT, baseada na IEC.
DISPOSITIVOS DE MANOBRA - DISJUNTORES - PARTE 2
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disjuntores
DISJUNTORES
Classificação dos disjuntores
Podemos classificar os disjuntores em função de sua tensão de trabalho, tipo de
execução, mecanismo de operação e em relação ao princípio de extinção do arco
elétrico.
Tensão nominal
A norma NBR 7118, classifica disjuntores com tensão nominal
- até 1.000 Volts = Baixa Tensão
- acima de 1.000 Volts = Alta Tensão
Antigamente existiam outras faixas de classificação para tensão nominal, as quais
são utilizadas até hoje por facilitarem a identificação de equipamentos que
atualmente estão generalizados como Alta Tensão.
- até 1.000 Volts = Baixa Tensão
- de 1.000V até 38KV = Média Tensão
- de 38KV até 138KV = Alta Tensão
Tipo de execução
Os disjuntores podem ser de execução fixa ou extraível.
Os disjuntores fixos têm os terminais de entrada e saída fixados com parafusos
diretamente aos barrammentos do painel.
Os disjuntores extraíveis são inseridos em celas ou gavetas, e estas são fixadas
aos barramentos.
A cela possui buchas de passagem para os contatos de conexão e o disjuntor é
dotado de pinças (garras) que se acoplam aos contatos de conexão da cela quando
inserido.
A decisão sobre qual tipo de execução o disjuntor deverá ter, levará em conta não
apenas seu custo, mas, sua aplicabilidade, o tipo de programa de manutenção a
ser adotado e sua periodicidade e, até mesmo, a seletividade do circuito.
Mecanismo de operação
Podemos definir mecanismo de operação como sendo um subconjunto que
possibilita o armazenamento da energia necessária à operação mecânica do
disjuntor, bem como a liberação desta energia através de mecanismos apropriados,
quando do comando de abertura ou fechamento do mesmo.
Dentro de cada categoria, conforme veremos a seguir, existe uma variação imensa
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disjuntores
Mecanismo de operação com fechamento e abertura a molas
Neste tipo de acionamento, a energia para o fechamento é acumulada em uma
mola, que pode ser carregada manualmente ou através de um motor.
Quando o mecanismo de disparo é acionado, a mola é destravada, acionando os
contatos do disjuntor fechando-o, acontecendo nesta operação o carregamento
simultâneo da mola de abertura.
Cada fabricante tem o seu próprio arranjo para esse tipo de acionamento, porém,
o que acabamos de descrever é o princípio de funcionamento comum a todos
eles.
A grande maioria dos disjuntores de baixa e média tensão, utilizam estes modelos
de mecanismo de operação.
DISJUNTORES
de detalhes construtivos, característicos de cada fabricante, que não poderíamos
explicar no pequeno espaço deste item.
Nossa preocupação, portanto, é deter-nos nas categorias principais, seu princípio
de funcionamento e suas aplicações, dando alguns exemplos representativos.
Mecanismo do disjuntor tipo DS - Fabricação Westinghouse
5
3
1
2
8
4
6
7
8
4
10
9
1 - Botão de abertura
2 - Bobina de abertura
3 - Botão de fechamento
4 - Bandeirola de indicação
mola carregada/descarregada
5 - Haste de carregamento de mola manual
6 - Motor de carregamento de mola
7 - Bobina de fechamento
8 - Bandeirola de indicação
Ligado/Desligado
9 - Engrenagem de carregamento de mola
10 - Mola de fechamento
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disjuntores
DISJUNTORES
Mecanismo do disjuntor tipo 3AC - Fabricação Siemens
1
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4
10
11
5
12
6
13
14
7
8
1 - Contador de operações
2 - Fim de curso - Mola
carregada
3 - Mola de abertura
4 - Botão de fechamento
5 - Botão de abertura
6 - Bandeirola de indicação
Ligado/Desligado
7 - Bandeirola de indicação
Mola Carregada/Descarregada
8 - Placa de identificação
9 - Motor de carregamento da
mola de fechamento
10 - Mola de fechamento
11 - Contatos auxiliares
12 - Local para inserção de
alavanca de carregamento
manual
13 - Engrenagem de carregamento
14 - Came de acionamento
Mecanismo do disjuntor tipo DR - Fabricação Sace
1
6
7
2
3
4
5
16
8
1 - Botão de abertura
2 - Conjunto contatos
secundários
3 - Bandeirola de indicação
Ligado/Desligado
4 - Motor para carregamento
de molas
5 - Botão de fechamento
6 - Contador de operações
7 - Bandeirola de indicação
Mola Carregada/Descarregada
8 - Fim de curso - Mola carregada
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disjuntores
Neste tipo de acionamento, a energia necessária à operação do disjuntor é
armazenada em recipientes de ar comprimido e liberada através de disparadores
atuando sobre válvulas, que acionam os mecanismos dos contatos via êmbolos
solidários ou através de conexões pneumáticas.
Simultâneo ao acionamento dos contatos, ocorre o tensionamento das molas de
abertura e, como no mecanismo de operação a solenóide, ficam sustentados por
uma trava mecânica.
Este tipo de mecanismo é mais utilizado em disjuntores de alta tensão.
DISJUNTORES
Mecanismo de operação com fechamento a ar comprimido e
abertura a molas
Mecanismo de operação com fechamento a bobina solenóide e
abertura a molas
Neste sistema, uma bobina solenóide, que na maioria dos tipos de acionamento
é usada somente para disparo, é utilizada diretamente para acionar os contatos
na operação de fechamento e também para carregar a mola de abertura; aliás,
este é um princípio comum a todos os acionamentos, pois, o disjuntor na posição
fechado deverá estar sempre com energia armazenada para a operação de
abertura, que fica sustentada por uma trava mecânica.
O mecanismo de operação com acionamento a solenóide é encontrado
normalmente em disjuntores de média tensão.
Mecanismo do disjuntor tipo VGA - Fabricação Toshiba
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 - Conjunto de contatos secundários
2 - Êmbolo da bobina de fechamento
3 - Contatos auxiliares
4 - Bobina de fechamento
5 - Bandeirola de indicação
Ligado/Desligado
6 - Contador de operações
7 - Botão de abertura
8 - Engate de fechamento
9 - Bobina de abertura
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disjuntores
DISJUNTORES
Acessórios
O disjuntor é conceitualmente uma chave elétrica. Para que possa caracterizarse como dispositivo automático para proteção à sobrecorrente, faz-se necessária
a utilização de acessórios como os a seguir relacionados: bobina de abertura,
bobina de fechamento, bobina de mínima tensão, motor de carregamento de molas,
relé anti-religamento, relé de proteção contra sobrecorrentes, dentre outros.
A decisão sobre os acessórios que o disjuntor deverá possuir, deve ser determinada
em função do projeto elétrico do circuito, em razão da aplicação do disjuntor e da
seletividade das instalações.
Princípios de extinção do arco e detalhes construtivos
Disjuntor a seco
A extinção do arco elétrico durante a abertura rápida dos contatos é, em geral,
obtida através de lâminas radiadoras montadas em câmaras de extinção.
Este sistema provoca o resfriamento do arco elétrico e sua conseqüente extinção
que, por intermédio das referidas lâminas, seccionam o percurso do mesmo em
pequenos segmentos.
Câmara para
disjuntor tipo DS
Disjuntor tipo DS - Westinghouse
Disjuntor tipo DM1 - Beghim
As câmaras de extinção são geralmente montadas e fixadas acima dos contatos
de arco de cada pólo em uma posição geometricamente favorável ao confinamento
do arco formado durante a interrupção de qualquer valor de corrente.
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disjuntores
Nas câmaras de extinção dos disjuntores de correntes mais elevadas, são
intercaladas placas de fibra de vidro aglomeradas em resina, para resistir a arcos
mais densos. Estas placas produzem turbulência na exaustão dos gases acima
das placas de aço, evitando assim, eventual descarga para terra, fora da câmara
de extinção.
DISJUNTORES
A caixa da câmara é construída em material de grande rigidez dielétrica. No seu
interior, estão montadas placas metálicas, espaçadas, que ficam logo acima dos
contatos do arco. O arco formado nos contatos é então atraído por estas placas e,
à medida em que for se estendendo, será fracionado e sofrerá resfriamento entre
as placas.
Disjuntor a óleo mineral isolante
Nos disjuntores a óleo podem-se distinguir dois efeitos principais de extinção do
arco voltaico:
- O efeito de hidrogênio
-O efeito de fluxo líquido
O primeiro consiste no fato de que a altíssima temperatura do arco voltaico
decompõe o óleo, liberando de tal modo vários gases onde o hidrogênio predomina,
a ponto de se poder dizer que o arco queima numa atmosfera de hidrogênio.
Como este gás tem uma condutividade térmica bastante elevada comparado ao
nitrogênio, por exemplo, a retirada de calor das vizinhanças do arco se processa
de maneira eficiente, resfriando o mesmo.
O segundo efeito, consiste em se jogar óleo mais frio sobre o arco dando
continuidade ao processo de evaporação aludido, de maneira que grandes
quantidades de calor possam ser retiradas pelos gases resultantes.
Existem dois tipos de óleos isolantes para disjuntores:
- Parafínico
- Naftênico
O óleo parafínico é proveniente de petróleo parafínico e pode ser empregado em
classe de tensão de até 145 KV. Como exemplo de óleo parafínico, podemos citar
o tipo “AV-10 - Petrobrás”.
O óleo naftênico é proveniente de petróleo naftênico e pode ser empregado em
qualquer classe de tensão. Como exemplo de óleo naftênico, podemos citar o tipo
“AV-58 - Petrobrás”.
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disjuntores
DISJUNTORES
Disjuntor a grande volume de óleo GVO
Este é o tipo mais antigo de disjuntores a óleo. No passado, consistia apenas de
um recipiente metálico com os contatos simplesmente imersos no óleo sem
nenhuma câmara de extinção. Hoje os disjuntores GVO possuem câmaras de
extinção onde se força o fluxo de óleo sobre o arco.
Em Média Tensão, normalmente as três fases estão imersas em um único recipiente
que contém de 50 a 100 litros de óleo isolante. No caso de Alta Tensão, o
encapsulamento é monofásico e cada tanque contém acima de 2.000 litros de
óleo isolante.
Disjuntor GVO
de Alta Tensão
Westinghouse
1
7
1 - Visor do óleo
2 - Transformador de corrente
3 - Haste dos contatos móveis
2
8
4 - Câmara de interrupção
9
5 - Posição fechada
6 - Posição aberta
3
7 - Bucha
4
10
8 - Indicador de posição
5
9 - Haste de acionamento
6
10 - Mola de abertura
Vista em corte de um disjuntor a grande volume de óleo do tipo TDO (Siemens-Allis)
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disjuntores
Disjuntor a pequeno volume de óleo
PVO
Quando utilizado em Média Tensão, contém
em média, de 2 a 5 litros de óleo isolante por
pólo. Para Alta Tensão, contém em média, de
50 a 100 litros de óleo isolante por pólo.
DISJUNTORES
Estes
disjuntores
representam
o
desenvolvimento natural dos antigos
disjuntores GVO, na medida em que se
procura projetar uma câmara de extinção com
fluxo forçado de óleo sobre o arco
aumentando-se a eficiência do processo de
interrupção da corrente e diminuindo-se
drasticamente o volume de óleo no disjuntor.
Disjuntor tipo HPTW - Sprecher
5 - Isolador superior
9 - Carcaça superior
9.5 - Vedação
11 - Válvula de expansão
13.3 - Visor de óleo
.5 - Vareta indicadora
.9 - Tubo de bóia
.11 - Bóia
17 - Flange superior
19 - Terminal superior
23 - Anel roscado
27 - Cabeçote SS
31 - Contato fixo
31.5 - Suporte estrela
31.13 - Dedos de contato
33 - Tubo distanciador
35 - Compartimento superior da câmara
37 - Tampa da câmara
39 - Canal anelar
41 - Base da câmara
43 - Tubo da câmara
45 - Compartimento inferior da câmara
49 - Contato móvel
53 - Pino isolante
57 - Placa de centragem
61 - Rolete de contato
63 - Colunas de guia
67 - Flange inferior com terminal
69 - Cruzeta
73 - Carcaça inferior
73.5 - Vedação
77 - Haste
81 - Alavanca interna
83 - Eixo estriado
91 - Terminal interior (apenas no tipo A)
95 - Amortecedor
97 - Bujão de drenagem
105 - Isolador inferior
Vista em corte de um pólo do disjuntor PVO tipo 3AC
para média Tensão da Siemens
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disjuntores
DISJUNTORES
A seguir, descreveremos a seqüência de extinção do arco do disjuntor tipo 3AC
de fabricação Siemens:
31
27
31.13
35
15
37
39
41
45
49
51
(a)
(b)
(c)
a) Contato móvel na posição LIGADO.
b) O fluxo de óleo através da haste oca do contato móvel atua sobre o arco.
c) O arco é submetido à ação combinada dos fluxos de óleo dependente e independente
da corrente.
Na abertura, o contato móvel (49), é deslocado para baixo, sendo que o arco que
se estabelece, quando os contatos se separam, é extinto pela ação combinada
de dois fluxos de óleo, um dependente e o outro independente da corrente.
A seqüência de extinção é ilustrada na figura acima.
Devido ao momento de abertura do contato móvel, parte do meio de extinção é
expulso da carcaça inferior (37), fluindo por dentro da haste oca do contato móvel
(49) e através do bocal injetor múltiplo atinge diretamente o arco. (Fig. b).
Pequenas correntes indutivas são interrompidas com segurança e correntes
capacitivas desligadas sem reacendimento.
Na interrupção de correntes de curto-circuito, o fluxo de óleo independente da
corrente, não é suficiente para extinguir o arco.
Através do movimento descendente do contato móvel (49), o arco se prolonga até
atingir a parte inferior da base da câmara (41). (fig. c)
Enquanto que os gases formados no compartimento superior da câmara (35), se
dirigem para cima atravessando o contato fixo (31), forma-se no compartimento
inferior da câmara (45), uma bolha de gás de alta pressão.
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Uma vez que a ponta de material isolante do contato móvel obstrui o furo da base
da câmara (41), a bolha pode se expandir somente para baixo. Com isso, o óleo
que aí se encontra, flui através do canal anelar (39), indo atingir o arco por todos
os lados.
Este é intensamente resfriado através desse potente jato de óleo quase radial e
extingue-se então na passagem seguinte da corrente pelo ponto zero.
Devido à injeção do óleo frio, a rigidez dielétrica da distância de abertura é
restabelecida muito rapidamente, evitando seguramente a reignição.
Disjuntor a sopro magnético
DISJUNTORES
disjuntores
Neste tipo de disjuntor, os contatos se abrem no ar, induzindo o arco voltaico para
dentro das câmaras de extinção, onde ocorre a interrupção, devido a um aumento
na resistência do arco e, conseqüentemente, na sua tensão.
Este aumento na resistência do arco é conseguido através de:
a) aumento no comprimento do arco;
b) fragmentação do arco em vários arcos menores, em série, nas várias fendas
da câmara de extinção e;
c) resfriamento do arco em contato com as múltiplas paredes da câmara.
Disjuntor tipo DHP Westinghouse
Disjuntor tipo
Magne-Blast - GE
Disjuntor tipo DR - Sace
As forças que induzem o arco para dentro das fendas da câmara são produzidas
pelo campo magnético da própria corrente, passando por uma ou mais bobinas
(daí o nome de sopro magnético) e, eventualmente, por um sopro pneumático
auxiliar produzido pelo mecanismo de acionamento.
Este sopro pneumático, é muito importante no caso de interrupção de pequenas
correntes, cujo campo magnético é insuficiente para induzir o arco para dentro da
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disjuntores
DISJUNTORES
câmara, o que ocasionaria tempos de arcos muito longos.
Existem vários tipos e formatos de câmaras de extinção para disjuntores a sopro
magnético. As placas que formam a câmara podem ser de material isolante e
refratário ou de aço, ou ainda de uma combinação dos dois.
Em cada uma destas alternativas, encontramos vários tipos de configuração de
câmara, específicos de cada fabricante.
Os circuitos magnéticos de sopro também possuem várias configurações, sendo
as principais as do tipo de núcleo externo (onde o campo magnético é produzido
pela corrente a ser interrompida circulando através de bobinas) ou interno (onde
o campo é produzido pelo próprio arco voltaico através de um circuito magnético
formado pela própria câmara).
Câmara de extinção - disjuntor tipo DHP - Westinghouse
9
2
7
6
5
4
1
2
8
1 - Placa cerâmica com
1 3
zircônio para guia do arco
no início de sua formação
2 - Paredes laterais em
poliéster com fibra de
vidro
3 - Alongador anterior do
arco
4 - Alongador posterior do
arco
5 - Alongador intermediário ligado à bobina de campo
magnético
6 - Núcleo magnético
7 - Bobina de campo
magnético
8 - Pequena câmara de
extinção para inserção
de bobina de campo
magnético
9 - Paredes da câmara
principal de extinção
A foto mostra uma câmara de extinção de um disjuntor a sopro magnético com o
circuito magnético dentro da própria câmara. O arco, entre os contatos principais,
é induzido por efeitos térmicos e magnéticos na direção da câmara, guiado pelas
placas cerâmicas (1). Ao atingir as pré-câmaras de extinção (8) ele insere a bobina
geradora de campo magnético no circuito (7). Com o campo produzido por esta
bobina o arco é dividido em dois e induzido para dentro das paredes múltiplas (9)
da câmara, resfriando-se e extinguindo-se em subseqüente passagem da corrente
pelo zero.
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DISJUNTORES
disjuntores
Câmara do tipo “solenarc” para disjuntor a sopro magnético (Merlin Gerin)
A figura acima mostra um tipo de câmara onde o início do impulso sobre o arco é
dado apenas por um sopro pneumático.
O arco passa dos contatos principais (a) para os auxiliares (b) através do sopro
pneumático e destes para as inserções metálicas das placas (c). Neste ponto o
arco é dividido em vários arcos em série que, então, são induzidos por efeito
térmico e magnético para dentro das câmaras (d) e (e) alongando-se, resfriandose e se extinguindo-se na subseqüente passagem da corrente pelo zero.
Este tipo de disjuntor também pode ser provido de bobinas de campo magnético,
adicionalmente ao sopro pneumático.
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disjuntores
Disjuntor a gás hexafluoreto de enxofre - SF6
DISJUNTORES
Esta categoria pode ser dividida em dois
tipos principais:
- Disjuntor a dupla pressão
- Disjuntor a pressão única
Disjuntor tipo Fluarc - Merlin Gerin
1 - Isolador de porcelana
2 - Contato fixo
3 - Dedo de contato fixo
4 - Contato fixo de arco
5 - Terminal
6 - Cilindro de sopro
7 - Pistão fixo de sopro
8 - Articulação
9 - Haste de contato móvel
10 - Cilindro de sopro
11 - Dedo de contato móvel
12 - Contato móvel de arco
13 - Bocal de sopro
14 - Isolador de porcelana
15 - Haste isolante
Disjuntor a SF6 - pressão única
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DISPOSITIVOS DE MANOBRA - DISJUNTORES - PARTE 2
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disjuntores
A válvula de sopro é, em seguida, fechada e o compressor transfere o excesso de
gás da câmara para o reservatório de alta pressão, através de filtros de alumina
(Al2O3), que retiram do gás os produtos de sua decomposição e os resíduos
formados pela ação do arco sobre os contatos.
No disjuntor a pressão única, em uma operação de abertura, o contato móvel se
movimenta simultaneamente com um cilindro de sopro que tem, na sua parte
interna, um pistão sobre o qual desliza.
DISJUNTORES
No disjuntor a dupla pressão, em uma operação de abertura, quando o contato
móvel inicia o seu afastamento do contato fixo, a válvula de sopro é aberta e um
forte sopro de gás é dirigido contra o arco, esfriando-o, desionizando-o e acabando
por extinguí-lo.
O gás SF6 do interior do cilindro, é comprimido e acaba sendo lançado contra o
arco, através do bocal de sopro.
Disjuntor a vácuo
Disjuntor tipo VGA - Toshiba
Na abertura dos contatos, é iniciada pela corrente a ser interrompida, uma descarga
elétrica em forma de vapor metálico.
Através deste vapor metálico, flui uma corrente de arco até a próxima passagem
da corrente pelo zero.
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disjuntores
DISJUNTORES
O arco extingue-se próximo ao ponto zero de corrente e o vapor metálico condutivo
se condensa em poucos microsegundos sobre as superfícies de contato; desta
forma, a rigidez dielétrica entre contatos, se recupera rapidamente.
Para evitar sobreaquecimento localizado
nos contatos na interrupção de grandes
valores de corrente, elas são dirigidas de
forma que o arco não flua apenas sobre
um único ponto da superfície de contato,
mas se movimente por toda superfície
de contato por efeito do campo
magnético associado à estas correntes.
Para manter a descarga em forma de
vapor metálico, é necessário um valor
mínimo de corrente. Se o valor da
corrente for menor que este mínimo, ela
será cortada antes da passagem pelo
zero.
Deslocamento do arco contraído
Através da rápida recuperação da rigidez
dielétrica entre contatos, o arco é ainda interrompido com segurança, mesmo que
a separação dos contatos aconteça pouco antes de uma passagem da corrente
pelo zero.
O tempo de arco no último pólo a extinguir é no máximo de 15ms.
Em disjuntores de média tensão, a verdadeira função do meio de extinção é
desionizar a região entre contatos abertos, imediatamente depois da passagem
pelo zero.
Em todos os princípios de extinção tradicionais, isto significa que o arco elétrico
é resfriado antes de se atingir a mínima distância para a extinção e a próxima
passagem da corrente pelo zero. Com isso, a potência do arco cresce de forma
indesejável.
Nos disjuntores a vácuo, ao contrário, o arco não é resfriado. O plasma de vapor
metálico tem alta condutibilidade e, por esse motivo, temos como resultado, uma
tensão de arco extremamente pequena, que varia de 20 a 200V.
Por esta razão e pelo pequeno tempo de arco, a energia entre contatos é muito
pequena. A câmara de extinção é, devido a esta pequena solicitação, livre de
manutenção.
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DISPOSITIVOS DE MANOBRA - DISJUNTORES - PARTE 2
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Contatos de interruptor a vácuo
DISJUNTORES
disjuntores
Contatos de pétalas em espiral de
interruptor a vácuo
1 - Pino de conexão do contato fixo
2 - Disco de conexão
3 - Isolador de cerâmica
4 - Contato fixo
5 - Câmara
6 - Contato móvel
7 - Isolador de cerâmica
8 - Fole
9 - Haste móvel condutora
10 - Conexão mecânica para o
acionamento
Corte de uma câmara de disjuntor a vácuo
Siemens, de tensão nominal 15KV,
corrente nominal 1600A e
uma corrente de curto-circuito de 31,5KA.
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disjuntores
Aplicações - Benefícios - Comparativo
DISJUNTORES
Disjuntores a seco
Primeiro sistema existente de disjuntor, é adequado para utilização em Baixa
Tensão até os dias de hoje.
Devido à sua capacidade de interrupção em Média e Alta Tensão, não ser ideal,
iniciaram-se pesquisas e novos sistemas foram desenvolvidos.
Disjuntores a óleo mineral isolante
Esse é o primeiro sistema eficiente de interrupção de corrente desenvolvido para
Média e Alta tensão.
Disjuntores GVO (Grande volume de óleo)
No passado, consistia apenas de um recipiente metálico com os contatos
simplesmente imersos no óleo, sem nenhuma câmara de extinção.
Estes disjuntores são largamente encontrados em circuitos de Alta Tensão.
Atualmente os disjuntores GVO possuem câmaras de extinção onde se força o
fluxo de óleo sobre o arco.
São robustos, resistentes e normalmente necessitam de manutenção preventiva
periódica para controle da degradação do óleo isolante e dos contatos.
Disjuntores PVO (Pequeno volume de óleo)
Estes disjuntores representam o aperfeiçoamento natural dos antigos disjuntores
GVO, na medida em que se procura projetar uma câmara de extinção com fluxo
forçado de óleo sobre o arco, aumentando-se a eficiência do processo de
interrupção da corrente e diminuindo-se drasticamente o volume de óleo no
disjuntor.
De baixo custo inicial e rapidez na extinção do arco, apresenta como desvantagem,
a necessidade de manutenção imediata com possível substituição do óleo após
uma abertura sob curto-circuito.
Esse tipo de disjuntor não é recomendado para utilização em circuitos de frequentes
manobras sendo, porém, adequados para utilização em circuitos de Média e Alta
Tensão.
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disjuntores
Uma das principais características dos disjuntores a sopro magnético é a grande
resistência do arco elétrico.
Isto se deve ao fato de que nesses disjuntores o arco queima no ar e é levado a se
alongar consideravelmente, aumentando sua resistência.
Este modelo de disjuntor é utilizado em Média Tensão até 24KV, principalmente,
montados em cubículos.
O fato de não possuirem meio extintor inflámavel como o óleo, os torna seguros e
aptos para aplicações específicas.
DISJUNTORES
Disjuntores a sopro magnético
Por queimar o arco no ar, provoca a rápida oxidação dos contatos, necessitando
manutenções mais freqüentes.
Quando em operação, estes disjuntores produzem grande nível de ruído, o que
pode também, em certos casos, ser um fator de restrição ao seu uso.
Disjuntores a vácuo
O disjuntor a vácuo representa a tendência mais moderna na área de Média
Tensão até 38KV.
Vários pontos concorrem para a aceitação cada vez maior destes disjuntores no
mercado.
Podemos citar alguns pontos, tais como:
- Grande segurança de operação, pois, não necessitam de suprimento de gases
ou líquidos e não emitem chamas ou gases;
- Não requerem manutenção nas ampolas, possuindo uma vida extremamente
longa em termos de número de operações à plena carga e em curto-circuito;
- Devido ao pequeno curso dos contatos, requerem pouca energia mecânica para
operá-los tendo, conseqüentemente, acionamentos mais leves, duráveis e de
operação mais silenciosa;
- A relação capacidade de ruptura/volume, é bastante grande, tornando esses
disjuntores, adequados para o uso em cubículos;
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disjuntores
DISJUNTORES
- Devido à ausência de meio extintor gasoso ou líquido, podem fazer religamentos
automáticos ou múltiplos;
Em algumas circunstâncias, quando manobramos pequenas cargas indutivas ou
bancos de capacitores, os mesmos podem criar surtos de Alta Tensão. Sendo
assim, é recomendado o uso de supressores de surto.
Disjuntores a gás hexafluoreto de enxofre - SF6
Os disjuntores a gás SF6 representam, sem dúvida, a tendência mais atual nas
áreas à partir da alta tensão, por utilizarem gás SF6 que em condições normais é
altamente isolante, inerte, não inflamável, não tóxico e inodoro.
Esses disjuntores são altamente eficazes na interrupção de circuitos elétricos de
cargas indutivas e capacitivas, sem ter grandes desgastes dos contatos.
Utilizando seu equipamento
A operação e manutenção de equipamentos elétricos que constituem uma
subestação, devem obedecer a regras e normas de procedimento bem rígidas e
serem executadas por pessoa habilitada e autorizada, aquela reconhecida pela
empresa como possuidora de conhecimentos técnicos inerentes a subestações
elétricas, podendo ser responsável pela operação, inspeção ou pela execução
da manutenção dos equipamentos.
Operação de
inserção/extração de disjuntor
de Média Tensão a vácuo tipo
VCP-W-Westinghouse com
utilização de dispositivo
apropriado.
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disjuntores
A criação desses procedimentos deve ser executada à partir da consulta ao manual
de operação do equipamento, da experiência de campo e da observação das
normas existentes.
Como exemplo de problema ocasionado pela falta desses procedimentos, podemos
citar a grande quantidade de disjuntores que são danificados no momento de sua
inserção/extração em seus cubículos e até mesmo, no momento de sua operação.
DISJUNTORES
Tendo em vista a imensa variedade de modelos e fabricantes de disjuntores
existentes no mercado, há necessidade de que o operador ou inspetor tenha total
conhecimento do equipamento a ser operado, seguindo os procedimentos préestabelecidos.
Observados os procedimentos, entre eles: confirmar se o disjuntor está realmente
desligado antes de sua extração; verificar o alinhamento do disjuntor em relação
ao cubículo no momento da inserção e confirmar o correto acoplamento das garras
após a inserção, as operações deverão ser executadas dentro de parâmetros
básicos de aplicação de força, evitando-se, assim, danos comuns, tais como a
quebra de alavancas e de mecanismos de inserção/extração entre outros.
A segurança pessoal do operador/inspetor também não deve ser esquecida. Além
do perfeito conhecimento do equipamento a ser operado, deve-se considerar a
distância mínima de operação, de acordo com a tensão nominal do painel.
Podemos citar como exemplo, o procedimento adotado pela Eletropaulo que
estipula que:
Para a classe de tensão de 15KV, a distância mínima de operação com segurança
é de 1,25m do ponto energizado.
Inspeções e manutenções
É inegável que, atualmente, os processos produtivos vêm sendo compelidos a
atingir níveis crescentes de qualidade e eficiência, face aos grandes desafios de
um mercado consumidor cada vez mais competitivo.
Na esteira, e como fator de alavancagem do desenvolvimento, o Setor Elétrico,
evidentemente estará subordinado a metas envolvendo qualidade e produtividade.
Nesse cenário, as Inspeções e Manutenções adquirem dimensões
significativamente importantes, como elos da cadeia de procedimentos que
permitirá ao Setor atingir padrões adequados de desempenho exigidos pelos
consumidores.
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disjuntores
Inspeção - Conceito
DISJUNTORES
Exame visual periódico das características principais do disjuntor em serviço,
sem qualquer espécie de desmontagem.
Este exame é geralmente feito, verificando-se as pressões e/ou níveis dos fluidos,
as estanqueidades, as posições dos relés, a poluição das partes isolantes. Abrange
igualmente as operações de lubrificação, limpeza, lavagem etc., que podem ser
feitas com o disjuntor em serviço.
As observações feitas durante uma inspeção deverão instruir relatório técnico e
podem indicar a necessidade de manutenção preventiva e/ou corretiva.
Manutenção - Conceito
Conjunto de operações previstas pelas inspeções e revisões programadas.
A manutenção executada por técnicos experientes, contemplando medições
elétricas para avaliação funcional dos equipamentos, limpeza e lubrificação dos
pontos recomendados além das correções requeridas no relatório técnico das
inspeções e/ou manutenções anteriores, sugerem a forma indicada para evitar ou
diminuir a incidência de paradas não programadas.
As manutenções podem ser: preditiva, preventiva e corretiva
Periodicidade dos intervalos de inspeção e manutenção - Conceito
Os intervalos entre inspeções e revisões de disjuntores não devem ser tão longos
que coloquem em risco a sua confiabilidade e nem tão curtos que redundem em
despesas e trabalhos desnecessários.
Para se determinar os períodos das inspeções e revisões periódicas programadas
deve-se ter em vista as partes principais do disjuntor: câmara de extinção, ampolas
de vácuo, contatos, isolação, óleo isolante e mecanismo de operação.
Os períodos devem ser estabelecidos tendo-se em vista cada uma delas
separadamente.
Os períodos das inspeções e revisões comumente adotados são principalmente
das seguintes espécies: por tempo definido e pelo número de operações. Eles
são estabelecidos conforme as instruções do fabricante e a experiência adquirida
pelo usuário do disjuntor.
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disjuntores
Os intervalos entre as inspeções e revisões que dependem do número de
operações do disjuntor podem ser variáveis, uma vez que o número de operações,
em geral, depende de fatores muitas vezes aleatórios.
Independentemente do critério adotado, recomenda-se a intervenção técnica
sempre que se verificar a ocorrência de abertura do disjuntor por curto-circuito.
Trabalhando com segurança
DISJUNTORES
O período por tempo definido é aquele em que o intervalo de tempo entre as
inspeções e revisões é dado em semanas, meses ou anos.
Antes de dar início às rotinas de inspeções e manutenções, recomenda-se a
elaboração da Análise Preliminar de Riscos com vistas a garantir a máxima
segurança dos técnicos executantes.
Nesta análise, devem ser observados ao menos, os seguintes procedimentos:
1 - Verificar todos os equipamentos de proteção individual - EPI´s necessários
para garantir a integridade dos técnicos executantes.
2 - Impedimento do disjuntor.
3 - Remover o disjuntor do interior de seu cubículo (quando extraível).
No caso de disjuntores fixos, assegurar-se de que o mesmo esteja
desenergizado e isolado do sistema.
4 - Assegurar-se de que a fonte de energia dos circuitos auxiliares de comando,
esteja desligada.
5 - Certificar-se de que não haja nenhuma energia armazenada no mecanismo
de operação, como por exemplo, alguma mola tensionada ou circuito
pressurizado.
6 - Não utilizar ferramentas inadequadas e não padronizadas.
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disjuntores
DISJUNTORES
7 - Instrumentos e utensílios devem ser inspecionados antes do início dos trabalhos,
verificando-se seu estado, qualidade e quantidade.
8 - Delimitar e sinalizar a área de trabalho e/ou diferenciar os equipamentos
energizados, dos equipamentos desenergizados.
Após a conclusão dos trabalhos, também são necessários alguns
procedimentos mínimos de segurança:
1 - Remover todos os utensílios utilizados, tais como materiais de limpeza e
ferramentas.
2 - Limpeza do local, com a remoção de todos os detritos originados durante a
execução dos trabalhos.
3 - Inspeção final do equipamento e do respectivo painel.
4 - Desimpedimento do equipamento.
Identificando o disjuntor
Conhecer as informações contidas em uma placa de identificação é de fundamental
importância para a correta avaliação técnica do disjuntor.
Seguem alguns exemplos:
Tipo de equipamento
Máxima corrente de operação
Máxima tensão de operação
Freqüência de trabalho
Relação de transformação do sensor (TC) instalado
no disjuntor (1600/5A)
Capacidades de interrupção instantânea e de curta
duração (+/- 10 ciclos) relacionadas a tensão de
operação do disjuntor
Número do esquema elétrico empregado no
disjuntor
Tensão de operação dos acessórios (bobina de
fechamento, bobina de abertura, bobina de mínima
tensão e motor de carregamento de molas)
Ano e mês de fabricação, seguido do número de
série
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DISJUNTORES
disjuntores
Inspeção
Uma vez respeitadas as normas de segurança, recomendamos que sejam
inspecionados diversos itens, classificando-os da forma sugerida abaixo:
A = Em ordem
B = Com problemas, vide observação
C = Não tem
D = Não inspecionado
NA = Não aplicável
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disjuntores
Itens a serem inspecionados:
DISJUNTORES
1 - Nível de óleo
Fase - R
Fase - S
Fase - T
Amostra para teste
Vazamento
2 - Indicação
Placa de identificação
Aberto
Fechado
Posição da mola
3 - Mecanismo de carregamento da mola
Motor
Mecânico
4 - Acionamento manual
Abertura
Fechamento
Haste de acionamento
5 - Acionamento elétrico
Abertura
Fechamento
Mínima tensão
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disjuntores
6 - Intertravamento
Elétrico
DISJUNTORES
Mecânico
7 - Aterramento
Aterramento da carcaça
8 - Isolação
Barreiras isolantes
Isoladores
Garrafas de vácuo
9 - Conservação
Pintura/corrosão
Reaperto geral
Limpeza geral
Lubrificação
10 - Contatos
Contatos fixos
Contatos móveis
Contatos corta arcos
Contatos encapsulados
Contatos auxiliares
11 - Câmara de extinção
Integridade
Limpeza
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disjuntores
DISJUNTORES
12 - Extração
Dispositivo de extração
Contatos de conexão
(garras e tulipas)
Plug de comando
Registro das Anormalidades Encontradas
Após a avaliação dos tópicos acima sugeridos, recomenda-se o registro das
anormalidades encontradas e correções aplicáveis.
As anormalidades devem ser anotadas em livro de ocorrências e/ou relatório
técnico, com vistas à programação de manutenção corretiva ou preventiva futura.
Manutenção
Equipamento alvo
Em uma subestação existem disjuntores com diferentes níveis de manobra.
Há uma tendência natural das equipes técnicas em identificar como alvo da
manutenção os disjuntores freqüentemente manobrados, pois, tendem a
apresentar maior desgaste mecânico e dos contatos, deixando os disjuntores de
menor atividade, relegados a segundo plano.
Acontece, porém, que na experiência de campo, encontram-se comumente
disjuntores que, durante um longo período de tempo em repouso (abertos ou
fechados), apresentam falhas quando solicitados.
Por estarem em repouso e sem manutenção durante um longo período, também
estão sujeitos às seguintes situações:
A - Emperramento do mecanismo de operação devido a:
- Acúmulo de poeira
- Umidade (causando oxidação do mecanismo)
- Fadiga das molas
- Lubrificação ressecada
- Rolamentos e êmbolo de bobinas emperrados e outros.
B - Oxidação dos contatos, ocasionando aumento em sua resistência ôhmica.
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disjuntores
C - Baixa isolação provocada por acúmulo de poeira e absorção de umidade.
Conclui-se, assim, que devem ser alvo de manutenções programadas tanto os
disjuntores freqüentemente manobrados como os que repousam ligados ou não
(e os reservas).
Falta de manutenção
DISJUNTORES
D - Nos disjuntores a óleo, pode ocorrer a perda da rigidez dielétrica devido à
absorção de umidade.
A falta de manutenção pode acarretar desde pequenos problemas de acionamento
até a perda total de uma subestação.
A seguir relatamos alguns exemplos de fatos observados ao longo de experiências
vivenciadas:
Disjuntor PVO de Média Tensão - Siemens
O disjuntor encontrava-se em operação a cerca de três anos sem que fosse
realizada qualquer intervenção técnica ou mesmo manutenção preditiva, sendo
que para este tipo de disjuntor é recomendada a substituição do óleo por ocasião
da manutenção preventiva.
Detalhe dos
cabeçotes
derretidos
Disjuntor tipo 3AC - Siemens
Detalhe do
cárter da
fase “C”
derretido
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disjuntores
DISJUNTORES
A degradação natural do óleo decorrente das manobras com carga e a absorção
natural de umidade, resultou na redução da rigidez dielétrica.
Na ocorrência de um curto-circuito quando o disjuntor deveria interromper a
corrente sem que ocorressem maiores danos, não foi possível a extinção do arco
elétrico.
Isso provocou o aumento excessivo da temperatura nos pólos e,
conseqüentemente, uma explosão seguida de incêndio, danificando todo o painel
e interrompendo a produção da área, devido ao sinistro.
Disjuntor PVO de Média Tensão - Inoue Electric
A falta de manutenção (limpeza), ocasionou a elevação excessiva da resistência
ôhmica dos contatos, originando a elevação da temperatura dos mesmos, a tal
ponto que comprometeu os contatos e todos os componentes isolantes integrantes
dos pólos das fases “A e C”.
Termografia do disjuntor
Pólo com
componentes isolantes
e contatos comprometidos
Disjuntor tipo 6IS
Inoue
Nesse caso específico, essa anormalidade foi identificada por termografia, à tempo
de evitar uma possível explosão decorrente de um curto-circuito, o que ocasionaria
a possível perda do painel.
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disjuntores
Disjuntor com característica de abertura ultra-rápida e acionamento motorizado.
Decorrido um período de tempo em operação normal, esse disjuntor passou a
apresentar falha no acionamento motorizado.
Sem efetuar qualquer tipo de manutenção, o usuário passou a utilizá-lo acionandoo manualmente.
Após um breve período de tempo, ocorreu o travamento do mecanismo de
acionamento, onde em uma operação de desligamento, os contatos não abriram
totalmente, ocasionando o derretimento dos contatos e a conseqüente perda do
disjuntor.
DISJUNTORES
Disjuntor Mey Rapid - AEG
Detalhe dos contatos
derretidos
Disjuntor tipo
Mey Rapid - AEG
Disjuntor DHP - Westinghouse
De grandes dimensões e peso, este disjuntor possui mecanismo de inserção/
extração bastante exigido em seus acionamentos.
Dada a falta de manutenção, (limpeza e lubrificação) foi necessária a aplicação
de força excessiva na alavanca de extração, provocando a quebra de uma chaveta
e o conseqüente travamento do disjuntor no cubículo.
Para solucionar o problema, foi necessário desenergizar todo o painel, que teve
sua parte traseira desmontada, bem como a parte traseira do cubículo, para que
se pudesse, com um maçarico, cortar o fuso para a extração do disjuntor.
A falta de manutenção pode acarretar prejuízos materiais de grande
importância, não só devido à perda dos equipamentos, como também, devido
à paralisação da produção, trazendo inclusive, riscos à segurança pessoal
dos operadores.
DISPOSITIVOS DE MANOBRA - DISJUNTORES - PARTE 2
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disjuntores
DISJUNTORES
Manutenção Preditiva
São técnicas preditivas as atividades de inspeção, controle e ensaio, realizadas
em um item, sem indisponibilidade operativa, com o objetivo de se predizer /
estimar o ponto ótimo para intervenção da manutenção preventiva.
São exemplos mais freqüentes de técnicas preditivas as inspeções termográficas
e a análise físico-química do fluido isolante.
Através das inspeções termográficas, é possível detectar a existência de eventual
ponto quente que sugere uma necessidade de intervenção que vai desde um
reaperto de conexão, até o alinhamento e/ou substituição dos contatos.
Por exemplo, na termografia apresentada acima, um disjuntor tipo Magne-Blast
GE apresentava elevação do valor de resistência de contato na fase “C” gerando
aumento da temperatura. A equipe de manutenção retirou o equipamento de
operação para execução de manutenção preventiva/corretiva, onde foi suficiente
apenas uma limpeza dos contatos para retorno das condições normais de operação
do equipamento.
Recomenda-se a inspeção termográfica periódica em intervalos de 4 a 6 meses,
de acordo com as características dos circuitos e/ou do local onde estão instalados,
tais como; indústrias químicas, siderúrgicas e áreas litorâneas (maresia).
Através da análise fisico-química do óleo isolante, é possível se determinar seu
nível de rigidez dielétrica.
No entanto, recomenda-se esse tipo de análise apenas para os disjuntores a
grande volume de óleo (GVO).
Nos disjuntores a pequeno volume de óleo (PVO), com cerca de 3 a 5 litros de
óleo por pólo na Média Tensão - devido ao custo benefício, é recomendada a
substituição total do óleo periodicamente.
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disjuntores
Parte das operações de inspeção e revisão, compreendendo a substituição de
peças que tenham atingido ou ultrapassado os limites de desgaste estabelecidos,
com exceção da substituição de peças devido a uma falha ou defeito;
Esse tipo de manutenção visa manter o funcionamento satisfatório do disjuntor e
prevenir contra possíveis ocorrências que acarretem a sua indisponibilidade.
DISJUNTORES
Manutenção Preventiva
São itens básicos a serem observados durante a manutenção preventiva:
- Limpeza geral do equipamento
- Substituição do óleo isolante
- Lubrificação dos pontos de articulação
- Reaperto de conexões elétricas
- Ajuste e limpeza dos contatos principais, corta-arcos e pinças, com ênfase
na verificação da qualidade das pastilhas
- Lubrificação e regulagem do mecanismo de acionamento, com ênfase na
inspeção das molas de abertura e fechamento
DISPOSITIVOS DE MANOBRA - DISJUNTORES - PARTE 2
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disjuntores
DISJUNTORES
- Inspeção e testes do circuito de acionamento (bobinas e motor de
carregamento de mola)
- Inspeção e testes do circuito de sinalização (contatos auxiliares)
- Lubrificação e regulagem do mecanismo de inserção/extração
- Inspeção e ajustes dos limites de inserção/extração
- Realização dos ensaios elétricos:
Resistência ôhmica dos contatos
Resistência ôhmica da isolação dos contatos principais
Resistência ôhmica da isolação do circuito de acionamento
Tempo de fechamento e abertura dos contatos
Simultaneidade dos contatos
Fator de potência do isolamento
Testes operacionais
Manutenção Corretiva
Parte das operações de inspeção e revisão, compreendendo, unicamente, a
substituição de peças por causa de um defeito ou de uma falha revelada ou em
estado latente;
Pode também ter como objetivo a operação de modificação de uma parte do
aparelho ou de uma peça, aplicada sistematicamente a uma categoria de
disjuntores, tendo em vista evitar que ocorra nesses disjuntores, uma possível
falha ou defeito.
Em outras palavras, é todo serviço efetuado em disjuntores, com a finalidade de
corrigir as causas e efeitos motivados por ocorrências constatadas que acarretem,
ou possam acarretar, sua indisponibilidade em condições quase sempre não
programadas. A manutenção corretiva pode ser de emergência ou programada.
Exemplo de
manutenção
corretiva em
disjuntor tipo DHF
Magrini Gallileo
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disjuntores
É todo serviço de manutenção corretiva executado com a finalidade de se proceder
de imediato o restabelecimento das condições normais do disjuntor, sempre
observando as regras de segurança total do equipamento e do técnico executante.
Manutenção corretiva programada
É todo serviço de manutenção que tem por objetivo, corrigir defeitos de menor
influência no desempenho funcional do disjuntor, e que possa ser postergado
com o objetivo de ser inserido em programa de manutenção para restabelecimento
das condições normais de operação.
DISJUNTORES
Manutenção corretiva de emergência
É recomendado que se aproveite o tempo de parada do disjuntor quando da
realização da manutenção corretiva para aplicação também do conteúdo descrito
para manutenção preventiva, com o objetivo de se obter a máxima confiabilidade
do equipamento.
Ensaios
São medições elétricas realizadas com o objetivo de efetuar avaliação funcional
dos equipamentos.
Resistência ôhmica dos contatos
Aplicado a todas as classes de tensão, este ensaio é destinado a constatar a real
condição dos contatos principais do disjuntor.
Neste ensaio, verificam-se também:
- Qualidade do tratamento de prateação dos contatos
- Qualidade das molas de pressão dos contatos
- Desgaste das pastilhas de prata
- Estado das conexões
Por exemplo, para a realização deste
ensaio podemos utilizar um instrumento
chamado Microohmímetro, que mede a
resistência de contato através da
avaliação da corrente e da queda de
potencial na resistência.
A medição é realizada a quatro fios,
Microohmímetro tipo ODI 100 - Nansen
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disjuntores
para se eliminar as resistências de conexão e dos cabos de medição.
DISJUNTORES
Deve-se tomar por base como referência, os resultados obtidos no ensaio realizado
pelo fabricante quando do fornecimento do equipamento novo ou, principalmente,
em experiências vivenciadas em manutenções.
Medição de resistência Ôhmica dos contatos de disjuntor tipo DS - Westinghouse
Nota: A pressão das molas dos contatos é inversamente proporcional à resistência
dos mesmos.
Em caso de resistências elevadas ocorrerá, simultaneamente, um aumento da
temperatura que, em circuitos de baixa tensão, pode ocasionar um derretimento
dos contatos e, a partir de média tensão, pode propiciar condições favoráveis a
ocorrência de explosões.
É extremamente importante que disjuntores com elevada resistência ôhmica de
contatos sejam retirados de operação para uma manutenção corretiva.
Resistência ôhmica da isolação dos contatos
A medição da resistência de isolamento de disjuntores (de qualquer classe de
tensão) é de grande valor para detectar, diagnosticar e prevenir falhas de sua
isolação.
O ensaio é realizado aplicando-se à isolação uma tensão contínua e medindo-se
a corrente elétrica que se escoa através ou por sua superfície.
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DISPOSITIVOS DE MANOBRA - DISJUNTORES - PARTE 2
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disjuntores
É um teste não destrutivo e por isso não é
uma medição da rigidez dielétrica da isolação.
DISJUNTORES
Os instrumentos utilizados neste tipo de
medição são conhecidos pela denominação
de Megôhmetros, pois, a resistência de
isolamento costuma ser dada em
mega-ohm (Μ Ω).
Megôhmetro tipo MI-5500 - Megabras
Registros periódicos são fundamentais para uma boa avaliação dos componentes
isolantes empregados em um disjuntor. Quando encontrados valores
excessivamente baixos, estes geralmente são indicativos de acúmulo de poeira,
isolantes úmidos e/ou danificados.
Equipamentos instalados em ambientes com elevada umidade relativa do ar, requerem periodicidade mais freqüente para este ensaio.
Medição de resistência ôhmica da isolação dos contatos de disjuntor
tipo DS - Westinghouse
Nota: Valores baixos de resistência ôhmica da isolação dos contatos, propiciam
condições favoráveis para ocorrência de curto-circuito, podendo acarretar até a
perda do equipamento.
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disjuntores
DISJUNTORES
Resistência ôhmica da isolação do circuito de acionamento
Destina-se a verificar a integridade dos isolantes das bobinas de acionamento,
motor e fiação, com o objetivo de garantir o perfeito funcionamento dos mesmos.
Utiliza-se um Megôhmetro com tensão de teste de 500V
Tempo de fechamento e abertura dos contatos
Ensaio aplicado em disjuntores de Média e Alta tensão. Para sua realização, utilizase um oscilógrafo.
Oscilógrafo
tipo OR 100E
Yokogawa
Medição do tempo de
fechamento/abertura
dos contatos de
disjuntor tipo DR
Sace
O tempo de fechamento é medido do instante de acionamento da bobina de
ligamento até o instante de fechamento dos contatos.
Oct. 17.04 10:35:57 (Logic)
CLOSE
CLOSE
OPEN
-60.000ms
OPEN
-50.000ms
-40.000ms
-30.000ms
-20.000ms
-10.000ms
Tempo e simultaneidade do fechamento
50
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T
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0.0ms
disjuntores
O tempo de abertura é medido do instante do acionamento da bobina de
desligamento até o instante da abertura dos contatos.
DISJUNTORES
Oct. 07.04 11:33:06 (Logic) T
CLOSE
OPEN
-40.000ms
-30.000ms
-20.000ms
-10.000ms
0.0ms
Tempo e simultaneidade da abertura
Os tempos de fechamento e abertura estão diretamente ligados à pressão das
molas de fechamento e abertura respectivamente e, também, às condições das
bobinas de operação (liga e desliga).
Portanto, conclui-se que qualquer variação demasiadamente discrepante com os
dados do fabricante está relacionada com as peças mencionadas anteriormente
e devem ser corrigidas.
Notas:
1- É importante salientar que, ocorrendo atraso no tempo de fechamento
dos contatos decorrente de fadiga das molas, pode acarretar o fechamento
incompleto dos contatos (pouca pressão) favorecendo a elevação da resistência
ôhmica dos contatos.
2- Inversamente, o atraso no tempo de abertura poderá expor em demasia
os contatos à ação do arco elétrico, reduzindo sua vida útil.
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disjuntores
DISJUNTORES
Simultaneidade dos contatos
Também aplicado em disjuntores de Média e Alta Tensão e também obtido por um
oscilógrafo, este ensaio verifica se no momento de fechamento/abertura, os
contatos do disjuntor fecham/abrem simultaneamente.
A discrepância dos contatos é obtida através da diferença entre a fase que
fechou/abriu primeiro com a que fechou/abriu por último.
A norma NBR7118 recomenda que a discrepância máxima admitida não deve
exceder meio ciclo de freqüência nominal do disjuntor em teste.
Oct. 27.04 15:39:27 (Logic)
-40.000ms
-30.000ms
-20.000ms
T
-10.000ms
0.0ms
10.000ms
Simultaneidade do fechamento
Oct. 30.04 16:59:07 (Logic)
-20.000ms
-10.000ms
T
0.0ms
10.000ms
20.000ms
Simultaneidade da abertura
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disjuntores
Tensão aplicada
DISJUNTORES
O equipamento utilizado para este
ensaio é chamado de “High-Pot”.
Consiste em aplicar tensão contínua ou
alternada nos pólos do disjuntor com o
intuito de registrar a corrente de fuga
circulante através dos componentes
isolantes do disjuntor.
Este ensaio é recomendado somente para
equipamentos de média tensão ou
acima, que apresentarem valores de
resistência ôhmica da isolação
duvidosos, pois, este teste é destrutivo.
High-pot - Associated Research
Nota: É imprescindível que na
realização deste ensaio, sejam
observadas todas as normas de
segurança, pois os níveis de
tensão que são aplicados
oferecem risco de morte por
Ensaio de tensão aplicada em disjuntor tipo PVO 15 - Beghim
aproximação.
Nota: É imprescindível que na realização deste ensaio, sejam observadas todas
Jamais
deixar de
cercar
as normas de segurança, pois, os níveis de tensão
quedeve-se
são aplicados
oferecem
a área de ensaios com fita
risco de morte por aproximação.
Jamais deve-se deixar de isolar a área de ensaios com fita ou corrente de
segurança.
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disjuntores
DISJUNTORES
Testes operacionais
Aqui são verificados desde o funcionamento do mecanismo de operação, até o
comportamento das bobinas de acionamento e do motor de carregamento de
molas.
A princípio, deve-se operar o disjuntor manualmente:
-05 fechamentos
-05 aberturas
-05 “trip-free” (acionar o botão de fechamento mantendo apertado
previamente o botão de abertura)
Concluídos os testes com acionamento manual, procede-se então os testes para
verificação da operação com comando elétrico (quando aplicável), realizando os
acionamentos através das bobinas e do motor de carregamento de molas:
-05 fechamentos
-05 aberturas
-05 “trip-free” (acionar a bobina de fechamento com bobina de abertura
previamente acionada)
Fonte Universal de tensões AC e DC
Ensaio operacional de comando elétrico em
disjuntor tipo DS - Westinghouse
Obs.: As bobinas de acionamento e o motor de carregamento de molas devem
operar com tensão de comando variando +/- 10% de suas tensões nominais, ou
verificar no manual do fabricante o desequilíbrio permitido.
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disjuntores
O ensaio do Fator de Potência do isolamento, quando realizado periodicamente
nos disjuntores de Alta Tensão, pode revelar a existência ou a evolução de um
defeito ou ainda a deterioração da isolação permitindo a prevenção de uma falha
total da mesma.
As condições de uma isolação são avaliadas, medindo-se o seu fator de potência,
que dá uma idéia do valor das perdas e do seu comportamento.
Fator de potência de uma isolação é a relação entre o número de Watts dissipados
no material isolante e o produto da tensão aplicada, pela corrente que a percorre,
em valores eficazes.
DISJUNTORES
Fator de potência do isolamento
Em definição, fator de potência é o cosseno do ângulo ϕ, portanto é interessante
que este ângulo esteja o mais próximo possível de 90º, para que,
conseqüentemente, seja pequena a potência dissipada no isolante (W).
A deterioração do isolamento é diretamente proporcional à quantidade de Watts
dissipados.
Medidor de fator de potência de isolamento tipo MP 2500D
Nansen
Exemplo de Relatório de Inspeção e Ensaios
A seguir, um exemplo de relatório preenchido de acordo com as condições do
disjuntor de Média Tensão, tipo DR - Sace.
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DISJUNTORES
disjuntores
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DISJUNTORES
disjuntores
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disjuntores
DISJUNTORES
Retrofit
Retrofit para disjuntor tipo DHP - Westinghouse
Entende-se retrofit como uma modificação construtiva efetuada no disjuntor, com
o objetivo de modernizar suas características funcionais.
O retrofit do disjuntor, aplicável normalmente na média tensão, pode ser efetuado
de duas maneiras distintas, a saber:
a) Construindo um novo disjuntor compatível com as características
nominais e dimensionais do cúbiculo do disjuntor antigo;
b) Aproveitando-se o carrinho e partes estruturais do disjuntor antigo,
descartando as peças do circuito de potência e do mecanismo de operação,
instalando em seu lugar um disjuntor a vácuo ou SF 6 com as mesmas
características nominais.
A tomada de decisão sobre a aplicabilidade do retrofit, no entanto, requer o estudo
criterioso de seu custo-benefício.
Os disjuntores a vácuo e SF6 ainda têm preços elevados no mercado e a esses
devem-se agregar os custos de adequação para intercambialidade com o cubículo
onde será utilizado.
Assim, nos casos de substituição de um disjuntor fora-de-linha sinistrado ou ainda
de ampliação do painel, ou simplesmente para se obter um disjuntor reserva,
viabiliza-se, pois, ter-se-á um disjuntor aplicável a qualquer cubículo do painel
existente.
Por outro lado, optar pelo retrofit somente para se obter equipamentos com
concepção mais moderna certamente acarretará despesas excessivas, tornando
mais viável gerir adequadamente um bom programa de manutenção com o objetivo
de obter a maior confiabilidade possível dos disjuntores existentes.
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disjuntores
Sistemas de proteção
Direto
É o sistema de concepção mais antigo, que consiste na utilização de relés
geralmente termomagnéticos instalados fase-a-fase.
Em sobrecargas, um elemento bi-metálico deforma-se com o aumento da
temperatura, provocando o disparo de abertura do disjuntor.
DISJUNTORES
Existem basicamente dois tipos de sistemas de proteção: direto e indireto.
Já na ocorrência de um curto-circuito, um núcleo móvel é magnetizado disparando
a abertura do disjuntor.
Com o surgimento de novas tecnologias, este sistema torna-se cada vez mais
obsoleto, principalmente pelo nível de imprecisão e confiabilidade oferecidos.
Relé de proteção de
sobrecorrente direto
tipo KSI - Sace
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disjuntores
DISJUNTORES
Este sistema foi largamente utilizado em disjuntores de baixa tensão.
Outra concepção de relé direto, aplicado em média tensão, é constituído de uma
bobina e, na ocorrência de curto-circuito ou sobrecarga, um campo magnético é
formado, movimentando um êmbolo que dispara a abertura do disjuntor. Esta
concepção hoje é obsoleta, devido à sua elevada margem de erro, em torno de
20%.
Relé de proteção de sobrecorrente primário - Westinghouse
Relé de proteção de sobrecorrente
primário - Magrini Gallileo
60
Relé de proteção de sobrecorrente
primário - Sprecher & Schuh
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disjuntores
Este sistema caracteriza-se pelo emprego de transformadores de corrente (TC´s)
que transforma a corrente circulante no disjuntor, em um sinal equivalente que é
monitorado por um relé de proteção (eletromecânico, eletrônico ou
microprocessado) que, na ocorrência de uma falha (sobrecarga ou curto-circuito)
provoca o fechamento de um contato deste relé que energiza a bobina de abertura
do disjuntor.
Atualmente os relés, além de proteção dos circuitos, fazem o monitoramento,
gerenciamento e até mesmo registros de eventos ocorridos, com grande precisão.
DISJUNTORES
Indireto
Relé tipo Amptector Eletrônico - Westinghouse
e sua curva característica
Corrente e múltiplos da característica nominal do sensor (xIs)
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disjuntores
segundos
DISJUNTORES
Relé tipo CO Eletromecânico - Westinghouse
e sua curva característica
Múltiplos da corrente da derivação
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disjuntores
DISJUNTORES
Relé tipo MV Microprocessado - Westinghouse
e algumas curvas características
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disjuntores
DISJUNTORES
Retrofit da proteção
Para disjuntores de baixa tensão, é usual optar-se pelo retrofit da proteção, que
consiste em substituir relés geralmente térmicos por outros de concepção mais
moderna, como os eletrônicos ou microprocessados, com instalação de sensores
(TC´s) e disparadores que permitam a abertura do disjuntor em situações anormais,
indicando o motivo de abertura.
Disjuntor tipo BR-AK - GE
com relé de proteção tipo
CT - Beghim
Disjuntor tipo Otomax - Sace
com relé de proteção tipo
Digitrip - Westinghouse
Disjuntor tipo DS - Westinghouse
com relé de proteção tipo
Digitrip - Westinghouse
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disjuntores
É de fundamental importância acondicionar o disjuntor para o transporte de forma
a protegê-lo contra impactos que possam danificá-lo.
Para os disjuntores de média tensão, em especial os do tipo “Sopro-Magnético”,
recomenda-se efetuar o acondicionamento do disjuntor em engradado de madeira
separando-se em partes, a saber:
-Disjuntor;
-Câmaras de extinção;
-Barreiras isolantes.
DISJUNTORES
Transporte e Armazenagem
BARREIRAS
ISOLANTES
DISJUNTOR
CÂMARAS
DE
EXTINÇÃO
O transporte desse tipo de disjuntor montado pode provocar a quebra da base
isolante dos pólos, principalmente nos pontos de articulação das câmaras de
extinção, devido ao peso destas e à trepidação do caminhão.
É também impor tante que o disjuntor, as câmaras e barreiras sejam
cuidadosamente envoltas em plástico antes de serem colocadas no engradado,
protegendo, assim, o equipamento contra o acúmulo de poeira e absorção de
umidade, fatores que podem prejudicar seu funcionamento e suas características
de isolação. O disjuntor deve permanecer embalado enquanto estocado.
Nota: Jamais deve-se permitir o transporte de disjuntores na posição horizontal.
Deitá-los para transporte, certamente provocará a quebra de isolantes, além do
derramamento do óleo (no caso dos disjuntores PVO).
Assim, sempre a embalagem
deverá conter a sinalização
de instruções para transporte.
IMPORTANTE!
Todo equipamento elétrico, novo ou recondicionado, ao ser retirado do estoque,
deve ser cuidadosamente inspecionado, limpo e ensaiado (comissionado) por
equipe técnica especializada, antes de ser colocado em operação.
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disjuntores
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