Para projetar derivações de linhas de transmissão de alta tensão, dispositivos de comutação especiais são tradicionalmente usados. Seu nome comum é disjuntor a vácuo, o que se explica pelas peculiaridades da câmara de extinção de arco. É possível familiarizar-se com esses dispositivos em detalhes somente depois de estudar a pré-história de seu aparecimento.
Referência histórica
Pela primeira vez, os disjuntores a vácuo foram mencionados no início dos anos 30 do século XX, quando dispositivos foram usados para desconectar circuitos de corrente relativamente baixa operando em tensões de até 40 kV. Para obter absorvedores de vácuo confiáveis, capazes de desligar correntes significativas em circuitos de alto potencial, foi necessária uma série de estudos. Quando foram realizados, aproximadamente em 1957, os processos observados durante a queima do arco de alta tensão foram totalmente estudados e sistematizados. Demorou mais duas longas décadas para passar de protótipos produzidos em cópias individuais para a produção em massa de dispositivos modernos.
Princípio de operação
O princípio de extinção de arco é baseado no fato de alta resistência elétrica e propriedades isolantes especiais do vácuo obtido artificialmente, conhecidas da física. Quando os contatores de potência são abertos na câmara onde são colocados, um arco elétrico é formado, sustentado por partículas metálicas que evaporam de sua superfície. A ausência de condições para sua estabilização impede o desenvolvimento do pico do processo devido às altas propriedades dielétricas do meio de vácuo.
Devido à significativa rigidez dielétrica do vácuo, o momento de extinção do arco se desloca para um ponto anterior ao máximo de seu desenvolvimento. Na engenharia elétrica, esse fenômeno é denominado "corte de corrente". Sua presença afeta negativamente as redes elétricas, uma vez que as sobretensões de chaveamento são consequência desse processo.
Características de aplicação e operação
A maioria das instalações de energia modernas abandonaram projetos desatualizados e finalmente mudaram para novos interruptores que são bastante compactos e não precisam de manutenção. Isso se deve aos seguintes motivos:
- o dispositivo de vácuo é despretensioso e não necessita de limpeza regular dos contatos ou renovação do meio;
- durante a operação do dispositivo de óleo, o enchimento vaza constantemente;
- de acordo com os dados do passaporte, a vida útil dos aparelhos a vácuo chega a 20 anos, valor muito superior ao mesmo indicador para outros tipos de disjuntores.
Durante a operação, o mecanismo de acionamento freqüentemente falha no momento mais inadequado para isso. Para mantê-lo em funcionamento, uma unidade especial para carregamento manual da mola é fornecida no dispositivo. Para estes dispositivos é obrigatória a presença de um botão de emergência, que permite desabilitar o mecanismo de bloqueio da rolagem dos módulos do quadro quando o gabinete estiver ligado.Este ponto diz respeito à segurança do pessoal que opera o equipamento e requer muita atenção.
Características de design
Cada modelo de vacuostato de alta tensão possui características próprias, uma vez que se destina à operação em redes com características elétricas distintas. Além disso, os fabricantes também fazem alguns ajustes no design de seus produtos. No entanto, em geral, a composição dos componentes desses dispositivos permanece inalterada. Elementos principais:
- Uma caixa feita na base de metal durável, dentro da qual um acionamento liga e desliga é montado (pode ser de mola ou de outro tipo).
- Coletor de corrente de 3 pólos projetado para conexão a uma rede de 380 volts e desconectado quando o quadro é transferido do modo de operação para a posição retirada.
- Um carrinho para colocação no interior da caixa, que difere de outras estruturas semelhantes na sua execução.
A parte elétrica do produto possui divisórias especiais que separam as seções de fase umas das outras. Ele também tem uma estrutura complexa e contém vários elementos descritos no passaporte.
Variedades de vacuostatos
Os produtos são geralmente classificados de acordo com a classe de potencial que alternam.
Dentre toda a variedade, destacam-se os seguintes tipos:
- Dispositivos para trabalhar com tensões de 6-10 kV.
- Dispositivos para comutação de níveis superiores - até 35 kV.
- Dispositivos projetados para extra-alta tensão 110-220 kV.
Outro critério de “trabalho” para classificar os disjuntores é a potência que eles podem transferir para a carga. De acordo com este parâmetro, a sua divisão é feita da mesma forma que a classificação do próprio consumidor.
Vantagens e desvantagens
As vantagens dos dispositivos incluem:
- tamanho pequeno;
- a capacidade de substituir rapidamente seções individuais;
- silêncio e independência da orientação no espaço;
- segurança para a saúde do pessoal de serviço.
Eles não precisam de reposição do ambiente de proteção e são altamente confiáveis. Mas mesmo esses produtos apresentavam problemas inerentes a muitos dispositivos elétricos. As desvantagens dos disjuntores a vácuo incluem:
- correntes de trabalho limitadas;
- "Tendência" à sobretensão;
- pequeno recurso de comutação.
Apesar das lacunas existentes, estes dispositivos têm assumido firmemente o seu lugar na lista dos mais modernos equipamentos de manobra de explosivos.
Características de seleção e instalação
Os seguintes pontos importantes são levados em consideração no processo de seleção:
- as características de proteção do dispositivo devem corresponder aos parâmetros da rede na qual ele deve ser operado;
- a chave é selecionada com base nas condições operacionais mais severas;
- a corrente nominal e a tensão devem exceder os parâmetros correspondentes da rede protegida;
- a corrente de interrupção não deve exceder o valor garantido pelo fabricante.
Antes de instalar o disjuntor a vácuo, você deve examinar cuidadosamente o local de sua instalação e certificar-se de que não haja danos ou defeitos. Em seguida, você precisará limpar as superfícies isoladas do poste com um pano seco.
Não é permitida a instalação de novos equipamentos em um sistema, em cujas superfícies isolantes existam cavacos, fissuras e áreas severamente deformadas.
O diagrama do circuito secundário com a conexão subsequente do barramento "terra" está sujeito a verificação obrigatória. O próprio disjuntor a vácuo é conectado diretamente à parte móvel do carrinho por meio de ferragens aparafusadas especiais.
Os modelos mais comuns
Dentre os modelos mais comuns de câmaras de vácuo, destacam-se os seguintes:
- VVE-M-10–20.
- VVE-M-10-40.
- VVTE-M-10–20.
Quase todas as amostras de produtos desta lista são um desenvolvimento posterior de antigos disjuntores de óleo e são capazes de operar em circuitos CA e CC. A instalação, o ajuste subsequente e o comissionamento de dispositivos de vácuo de alta tensão são procedimentos demorados que determinam sua funcionalidade adicional. Portanto, as operações listadas são confiadas apenas a especialistas com as qualificações adequadas.
Ao instalar o dispositivo, a seqüência de operações de configuração deve ser seguida. O cumprimento deste requisito é a base para a segurança do pessoal operacional ou de um eletricista de plantão autorizado a trabalhar com equipamentos de alta tensão.
Os produtos pertencentes à categoria de disjuntores a vácuo necessitam de seleção e avaliação profissional, pois seu funcionamento está associado a altas tensões.
