Manutenção e solução de problemas de disjuntores a vácuo externos | Poder DGG

Os disjuntores a vácuo externos são amplamente utilizados em subestações, redes de distribuição aéreas, sistemas de energia industriais e aplicações de proteção de alimentadores. Seu trabalho é simples em princípio: transportar corrente normal, responder a comandos de proteção ou controle e interromper a corrente quando necessário.

Na operação real, entretanto, um disjuntor não é apenas um interruptor a vácuo.

Seu desempenho depende da coordenação do mecanismo operacional, circuito condutor primário, sistema de isolamento, circuitos de disparo e fechamento, fonte de alimentação auxiliar, dispositivos sensores de corrente ou tensão, controlador e sistema de feedback de status.

É por isso que um disjuntor que “não fecha”, “não desarma” ou “mostra um sinal anormal” não deve ser tratado imediatamente como um interruptor a vácuo com falha.

Uma abordagem de manutenção mais útil é seguir toda a cadeia operacional e determinar onde começa a condição anormal.

Os procedimentos e intervalos reais de manutenção, entretanto, devem seguir o projeto específico do disjuntor, as instruções do fabricante, as tarefas operacionais e o ambiente de serviço.

O disjuntor não fecha

A falha no fechamento é um dos sintomas mais comuns encontrados durante a operação do disjuntor, mas pode ter diversas causas diferentes.

Se um comando de fechamento for emitido, mas nada acontecer, a primeira questão não deve ser se o interruptor a vácuo está danificado. Em vez disso, o problema pode estar relacionado à fonte de alimentação auxiliar, ao circuito de fechamento, ao relé de controle, à condição de intertravamento, ao mecanismo de energia armazenada ou à saída do controlador.

Para disjuntores operados por mola, o armazenamento insuficiente de energia pode impedir que o mecanismo conclua a operação de fechamento. Para equipamentos operados eletricamente, uma tensão de controle incorreta, um circuito secundário aberto ou um intertravamento que não foi liberado podem produzir um sintoma semelhante.

O importante princípio do diagnóstico é separar o problema em etapas:

O comando de fechamento foi gerado? Foi transmitido através do circuito secundário? O mecanismo operacional o recebeu? E o mecanismo completou o movimento mecânico necessário?

Depois que essas perguntas forem respondidas em sequência, a solução de problemas se tornará muito mais eficiente do que operar o disjuntor repetidamente sem compreender a causa.

O disjuntor não desarma quando esperado

Um disjuntor que não desarme requer uma investigação cuidadosa porque o problema pode existir em qualquer lugar entre a detecção da falta e a abertura mecânica.

Em um sistema VCB externo inteligente, os sinais de corrente ou tensão podem primeiro ser processados ​​por um controlador de proteção. Quando a condição de proteção configurada for satisfeita, o controlador envia um comando de trip através do circuito secundário para a bobina de trip ou mecanismo operacional.

Se o disjuntor não abrir, os técnicos precisam determinar se a função de proteção realmente funcionou, se o sinal de disparo foi emitido, se o circuito de disparo permaneceu contínuo e se o mecanismo respondeu corretamente.

Um problema mecânico e um problema de controle secundário podem produzir o mesmo resultado visível.

Por esta razão, testar apenas o corpo do disjuntor pode não identificar a falha real.

Isto é especialmente importante para VCBs inteligentes equipados com controladores de proteção, religamento automático ou funções de controle remoto, porque a cadeia de proteção completa inclui equipamentos primários e secundários.

Operação mecânica lenta, instável ou inconsistente

Um VCB externo ainda pode concluir uma operação de abertura ou fechamento enquanto mostra sinais de que o mecanismo requer atenção.

Mudanças na velocidade de operação, aumento da resistência mecânica, vibração incomum, movimento inconsistente ou dificuldade em completar o curso operacional completo podem indicar que o mecanismo de transmissão, articulação, condição de lubrificação, molas ou ajustes mecânicos devem ser verificados.

Os mecanismos operacionais são montagens de precisão. Pequenas alterações nas condições de deslocamento ou articulação podem afetar o movimento do contato e a consistência operacional.

A manutenção deve, portanto, concentrar-se não apenas em saber se o martelo pode mover-se, mas também em saber se completa o movimento necessário de forma correta e consistente.

As instruções do fabricante geralmente incluem a inspeção de componentes mecânicos, mecanismos operacionais, pontos de lubrificação e desgaste de acordo com o projeto específico do disjuntor. Alguns disjuntores a vácuo são projetados para longos períodos de operação sem manutenção sob condições normais de serviço, enquanto operações mais severas ou mais frequentes podem exigir inspeções mais frequentes.

A indicação de posição não corresponde à posição real do disjuntor

Outro problema de manutenção ocorre quando a posição física do disjuntor e a indicação do status elétrico não coincidem.

Por exemplo, o disjuntor pode estar mecanicamente aberto enquanto o controlador ou sistema remoto ainda reporta uma condição fechada.

Isto não significa necessariamente que o mecanismo do disjuntor principal falhou.

A anormalidade pode estar relacionada a um contato auxiliar, chave de posição, fiação secundária, conector, entrada do controlador ou mapeamento de comunicação.

Este tipo de problema torna-se particularmente importante em sistemas de automação de distribuição.

Um centro de controle remoto depende de informações de campo precisas. Se o sinal de status estiver incorreto, os operadores poderão tomar decisões com base em uma condição que não corresponda ao estado real do equipamento.

Durante o comissionamento e a manutenção, a indicação mecânica da posição, o feedback do contato auxiliar e o status do controlador devem, portanto, ser verificados entre si.

Aquecimento anormal em terminais ou conexões condutoras

O aumento anormal de temperatura em torno de terminais, conectores ou juntas condutoras não deve ser ignorado.

O circuito primário transporta a corrente operacional do sistema. Se uma conexão ficar solta, contaminada, oxidada ou danificada mecanicamente, a resistência de contato poderá aumentar e criar aquecimento localizado.

Este problema pode não impedir imediatamente o funcionamento do disjuntor, razão pela qual pode passar despercebido até que a descoloração, o isolamento danificado ou a temperatura anormal se tornem mais evidentes.

Quando for detectado aquecimento anormal, os técnicos devem identificar o local exato e verificar a conexão condutora associada, em vez de presumir que o próprio interruptor a vácuo é o responsável.

A instalação correta, as condições de conexão e a fixação são, portanto, importantes tanto durante o comissionamento inicial quanto durante toda a vida útil do equipamento.

Contaminação de isolamento externo e condição de superfície

Ao contrário dos equipamentos internos, os disjuntores a vácuo externos estão diretamente expostos às condições ambientais.

Poeira, contaminação industrial, umidade, chuva, depósitos de sal e outros contaminantes podem acumular-se nas superfícies de isolamento. Sob certas condições, esta contaminação pode reduzir o desempenho do isolamento externo e contribuir para descarga ou rastreamento superficial.

A inspeção visual do isolamento externo deve, portanto, prestar atenção à contaminação, fissuras, galpões danificados, vestígios de descargas anormais e outras deteriorações visíveis.

Os métodos de limpeza e frequência de manutenção devem seguir o material de isolamento, a gravidade da contaminação e as instruções do fabricante.

O ambiente de serviço é importante. A documentação de manutenção da Eaton, por exemplo, recomenda inspeções mais frequentes para equipamentos que operam em ambientes empoeirados ou corrosivos do que em condições normais.

Para equipamentos externos, a inspeção ambiental deve, portanto, basear-se nas condições reais do local, e não em um intervalo de calendário universal.

Como o interruptor a vácuo deve ser verificado?

O interruptor a vácuo é o principal componente de interrupção de corrente de um VCB, mas sua condição interna não pode ser avaliada de forma confiável simplesmente observando sua aparência externa.

Como o interruptor é vedado, os operadores não devem tentar desmontá-lo como parte da manutenção de rotina.

Em vez disso, a sua condição deve ser avaliada utilizando os métodos de inspeção e teste especificados pelo fabricante do disjuntor. Dependendo do projeto do disjuntor e do procedimento de manutenção, isso pode incluir verificação de resistência elétrica, verificações de operação mecânica e outros testes prescritos.

Os interruptores a vácuo modernos podem oferecer longa vida útil e muitos projetos de disjuntores exigem pouca ou nenhuma manutenção direta do próprio interruptor em condições normais de serviço. A Siemens, por exemplo, especifica faixas definidas de ciclos de operação isentos de manutenção para diversas famílias de disjuntores a vácuo sob condições normais declaradas.

Isso não significa que todo o disjuntor deva ser ignorado até a falha.

O interruptor pode exigir pouca manutenção direta, enquanto o mecanismo, o isolamento, as conexões condutoras e o sistema secundário ainda exigem inspeção baseada na condição.

Os sinais do controlador inteligente ou do sensor tornam-se anormais

Para disjuntores a vácuo externos inteligentes, a solução de problemas envolve cada vez mais componentes eletrônicos secundários, bem como equipamentos mecânicos.

Um valor de corrente anormal, leitura de tensão incorreta, alarme inesperado ou falta de sinal de status podem ter origem no dispositivo sensor, na fiação, no conector, na fonte de alimentação auxiliar, na configuração do controlador ou no sistema de comunicação.

Antes de substituir o controlador, os técnicos devem confirmar se o sinal de entrada que chega ao controlador está correto.

Essa distinção é importante porque a substituição de um controlador íntegro não corrigirá um problema de detecção ou fiação a montante.

Para sistemas equipados com TCs, sensores de tensão, detecção de sequência zero ou outros dispositivos de medição, a verificação do sinal deve, portanto, fazer parte do processo de solução de problemas.

O mesmo princípio se aplica a problemas de comunicação. Um disjuntor pode operar perfeitamente em nível local, mas não consegue transmitir as informações esperadas ao sistema remoto.

Nessa situação, o problema pode estar na interface de comunicação e não no dispositivo de comutação primário.

O religamento automático não funciona conforme esperado

Quando um VCB externo inteligente é configurado para religamento automático, a operação bem-sucedida depende de mais do que apenas o mecanismo do disjuntor.

O controlador deve detectar a condição de falha, emitir o comando de trip, completar a sequência de temporização programada e confirmar se as condições para religamento foram satisfeitas antes de enviar um comando de fechamento.

Se o religamento não ocorrer, o próprio disjuntor ainda poderá estar funcionando corretamente.

O problema pode estar relacionado às configurações de proteção, status de ativação/desativação de religamento, lógica de bloqueio, condições de tensão, programação do controlador, alimentação auxiliar ou fiação secundária.

Por outro lado, religamentos repetidos e inesperados não devem ser resolvidos simplesmente forçando o disjuntor a voltar a funcionar. A lógica de proteção e religamento deve primeiro ser revisada.

As estratégias de religamento automático dependem da rede e da aplicação. Devem, portanto, seguir a filosofia de protecção de projectos em vez de serem tratados como uma função padrão universal.

Equipamento que está fora de serviço há muito tempo

Um disjuntor que permaneceu sem uso por um longo período não deve retornar automaticamente ao serviço simplesmente porque funcionou corretamente antes do armazenamento ou desligamento.

Antes da reenergização, a condição do equipamento deverá ser verificada de acordo com as instruções de comissionamento e manutenção do fabricante.

Deve-se prestar atenção ao mecanismo operacional, limpeza do isolamento, conexões condutoras, fonte de alimentação de controle, fiação, indicação de posição e função operacional.

As condições de armazenamento também podem ser importantes. A umidade e a condensação podem afetar os componentes e contribuir para a corrosão, razão pela qual alguns projetos de quebra-vácuo incluem aquecedores ou medidas anticondensação para aplicações específicas.

Uma inspeção controlada antes da reenergização é, portanto, mais apropriada do que assumir que a inatividade significa que o equipamento não sofreu deterioração.

Com que frequência um disjuntor a vácuo externo deve ser mantido?

Não existe um intervalo de manutenção único correto para cada disjuntor a vácuo externo.

Este ponto é importante.

Diferentes fabricantes especificam diferentes requisitos de manutenção de acordo com o projeto do disjuntor, vida mecânica, serviço elétrico e ambiente operacional.

Portanto, o planejamento da manutenção deve considerar:

instruções do fabricante + número de operações + histórico de interrupções de falhas + ambiente operacional + condição do equipamento.

Um disjuntor que opera com frequência, interrompe correntes de falta significativas ou funciona em um ambiente externo poluído pode exigir atenção diferente de um disjuntor operado levemente em um local relativamente limpo.

Pontos de verificação práticos de manutenção

Esta tabela deve ser usada como referência geral de manutenção e não como substituto do manual de manutenção específico do fabricante.

Uma melhor lógica de solução de problemas: siga a cadeia operacional

Quando um VCB se comporta de forma anormal, a substituição imediata de peças raramente é o melhor primeiro passo.

Uma abordagem mais sistemática é seguir a operação do disjuntor em sequência:

Comando → Alimentação Auxiliar → Circuito Secundário → Controlador/Lógica de Proteção → Mecanismo de Operação → Ação do Disjuntor Primário → Feedback de Status

Suponha que o disjuntor não feche.

Se não houver comando de fechamento, a solução de problemas começa no sistema de controle ou proteção.

Se o comando existir mas não atingir a bobina de fechamento, o circuito secundário passa a ser o foco.

Se a bobina funcionar, mas o mecanismo não completar o movimento, a atenção se deslocará para o sistema mecânico.

Se o disjuntor fechar corretamente, mas a plataforma remota ainda reportar 'aberta', o problema deverá ser investigado na cadeia de feedback ou de comunicação.

Este método evita tratar todos os sintomas como uma falha no equipamento primário e pode restringir significativamente o escopo da solução de problemas.

A segurança vem antes da manutenção

Os trabalhos de manutenção em disjuntores de média e alta tensão só devem ser realizados por pessoal qualificado seguindo os procedimentos operacionais e de segurança aplicáveis.

O equipamento deve ser colocado em condições seguras antes da inspeção ou manutenção. As instruções do fabricante geralmente exigem que o disjuntor e o equipamento associado sejam desenergizados e aterrados antes do início do trabalho de manutenção.

As funções de controle remoto e religamento automático também necessitam de atenção especial. Os técnicos devem garantir que a operação remota ou automática não intencional não possa ocorrer enquanto o pessoal estiver trabalhando no equipamento.

Os procedimentos exatos de isolamento, aterramento, bloqueio e verificação devem seguir os requisitos de segurança da concessionária, do projeto e do local.

Suporte de energia DGG para disjuntores a vácuo externos

A DGG Power fornece disjuntores a vácuo externos de média e alta tensão para redes de distribuição, subestações, sistemas de energia industriais, projetos de infraestrutura e aplicações de energia renovável.

Para aplicações baseadas em projetos, o suporte ao equipamento não termina com a entrega do produto.

Dependendo do escopo do projeto, a DGG Power pode apoiar os clientes na seleção de equipamentos, revisão de documentos técnicos, testes de fábrica, coordenação de comissionamento, verificação de funções operacionais e comunicação de solução de problemas.

Para aplicações inteligentes de VCB externas, as discussões técnicas também podem abranger o corpo do disjuntor, mecanismo de operação, TC ou configuração de detecção, funções do controlador, religamento automático e requisitos de comunicação.

O objetivo é ajudar os clientes a avaliar o sistema completo do disjuntor, em vez de tratar o dispositivo primário e o equipamento de controle secundário como componentes não relacionados.

Perguntas frequentes: Manutenção de disjuntores a vácuo externos

Por que um disjuntor a vácuo externo não fecha?

A falha no fechamento pode estar relacionada à fonte de alimentação auxiliar, circuito de controle, intertravamento, condição de energia armazenada, bobina de fechamento, mecanismo de operação ou comando do controlador. A cadeia operacional deve ser verificada passo a passo antes de concluir que o disjuntor primário está com defeito.

Um interruptor a vácuo requer substituição regular?

Não simplesmente porque um período fixo de calendário já passou. A vida útil do interruptor a vácuo depende do projeto do disjuntor, da carga elétrica e do histórico de operação. Os critérios de inspeção e substituição devem seguir as instruções do fabricante.

A contaminação do isolamento externo pode afetar a operação do disjuntor?

A contaminação pode afectar o desempenho do isolamento externo, particularmente sob condições ambientais adversas. A superfície de isolamento deve, portanto, ser inspecionada e mantida de acordo com o ambiente real do local e as orientações do fabricante.

Por que meu controlador está mostrando a posição errada do disjuntor?

As possíveis causas incluem problemas de contato auxiliar, interruptores de posição, fiação secundária, entradas do controlador ou mapeamento de comunicação. A posição mecânica real deve primeiro ser comparada com o feedback elétrico local.

Com que frequência um VCB externo deve ser inspecionado?

Não existe um intervalo universal para todos os VCBs. A frequência das inspeções depende do projeto do disjuntor, dos requisitos do fabricante, dos ciclos operacionais, do histórico de interrupções por falha e das condições ambientais.

O que deve ser verificado antes que um disjuntor com longa inatividade retorne ao serviço?

A inspeção deve seguir o procedimento de comissionamento do fabricante e normalmente considera a condição do mecanismo, o isolamento, as conexões primárias, os circuitos de controle, a alimentação auxiliar e as funções operacionais antes da energização.

Conclusão

A manutenção do disjuntor a vácuo externo não é simplesmente uma questão de limpar o equipamento ou verificar se ele pode abrir e fechar.

Um VCB moderno é um sistema coordenado que envolve componentes condutores primários, interrupção de vácuo, isolamento, operação mecânica, circuitos secundários, lógica de proteção e feedback de status.

Quando ocorre uma condição anormal, a abordagem mais eficaz é, portanto, identificar onde toda a cadeia operacional deixa de se comportar conforme o esperado.

A manutenção correta também significa evitar dois extremos: esperar até que o equipamento falhe ou aplicar o mesmo cronograma rígido de manutenção a todos os disjuntores, independentemente do seu projeto e condição operacional.

Se você estiver enfrentando operação anormal com um disjuntor a vácuo externo ou precisar de suporte técnico para um novo projeto de distribuição, subestação ou alimentador, envie à DGG Power o modelo do disjuntor, tensão do sistema, sintoma operacional, configuração do controlador, condições do local e informações de teste disponíveis. Nossa equipe técnica pode ajudar a avaliar as próximas etapas de solução de problemas ou suporte ao projeto.