Qual a diferença entre um disjuntor de alta tensão e uma chave seccionadora?

O disjuntor de alta tensão (ou chave de alta tensão) é o principal equipamento de controle de energia da subestação, com características de extinção de arco. Quando o sistema está em operação normal, ele pode interromper a corrente na linha e em diversos equipamentos elétricos, tanto em vazio quanto sob carga. Quando ocorre uma falha no sistema, ele atua como um relé de proteção, podendo interromper rapidamente a corrente de falha, evitando a expansão do acidente.

A chave seccionadora não possui dispositivo de extinção de arco. Embora as normas permitam seu funcionamento com corrente de carga inferior a 5 A, geralmente não é utilizada com carga. No entanto, a chave seccionadora possui estrutura simples e seu estado de operação pode ser identificado à primeira vista. Há um ponto de desconexão bem visível durante a manutenção.

O disjuntor em uso é chamado de "interruptor", enquanto a chave seccionadora em uso é chamada de "chave de segurança", sendo que os dois são frequentemente usados ​​em conjunto. As diferenças entre o disjuntor de alta tensão e a chave seccionadora são as seguintes:

1) O interruptor de carga de alta tensão pode ser interrompido com carga, possuindo função de arco autoextinguível, mas sua capacidade de interrupção é muito pequena e limitada.

2) O interruptor de desconexão de alta tensão geralmente não interrompe a carga, não possui estrutura de proteção contra arco voltaico. Existem também interruptores de desconexão de alta tensão que podem interromper a carga, mas sua estrutura é diferente da chave de carga, sendo relativamente mais simples.

3) A chave de carga de alta tensão e a chave seccionadora de alta tensão podem formar um ponto de interrupção óbvio. A maioria dos disjuntores de alta tensão não possui função de isolamento, e apenas alguns a possuem.

4) A chave seccionadora de alta tensão não possui função de proteção; a proteção da chave de carga de alta tensão geralmente se dá por meio de fusível, restringindo-se apenas à interrupção rápida e à sobrecorrente.

5) A capacidade de interrupção dos disjuntores de alta tensão pode ser muito alta durante o processo de fabricação. Dependem principalmente do transformador de corrente com equipamentos secundários para proteção. Podem ter proteção contra curto-circuito, proteção contra sobrecarga, proteção contra fuga de corrente e outras funções.

Classificação dos mecanismos de operação de interruptores

1. Classificação do mecanismo de operação do interruptor

Atualmente, os interruptores são geralmente divididos em três tipos: com óleo (modelos mais antigos, quase inexistentes), sem óleo (ainda presentes em algumas estações de serviço), SF6, a vácuo, GIS (aparelhos elétricos combinados) e outros. A classificação se refere ao meio de formação do arco elétrico. Para nós, um aspecto secundário, porém intimamente relacionado, é o mecanismo de operação do interruptor.

O tipo de mecanismo pode ser dividido em mecanismo de operação eletromagnética (relativamente antigo, geralmente utilizado em disjuntores a óleo ou com menor teor de óleo); mecanismo de operação por mola (atualmente o mais comum, geralmente utilizado em disjuntores SF6, a vácuo e GIS); e, recentemente, a ABB introduziu um novo tipo de operador de ímã permanente (como o disjuntor a vácuo VM1).

2. Mecanismo de operação eletromagnética

O mecanismo de operação eletromagnética depende completamente da sucção eletromagnética gerada pela corrente de fechamento que flui através da bobina de fechamento para fechar e pressionar a mola de disparo. O disparo depende principalmente da mola de disparo para fornecer energia.

Portanto, nesse tipo de mecanismo de operação, a corrente de disparo é pequena, mas a corrente de fechamento é muito grande, podendo atingir instantaneamente mais de 100 amperes.

Por isso, o sistema CC da subestação deve abrir e fechar o barramento para controlá-lo. O circuito de fechamento fornece a energia de fechamento, e o circuito de controle fornece energia ao circuito de controle.

O barramento de fechamento é conectado diretamente ao conjunto de baterias, e a tensão de fechamento é a mesma da bateria (geralmente cerca de 240V). O efeito de descarga da bateria fornece uma corrente elevada durante o fechamento, resultando em uma queda de tensão muito brusca. O barramento de controle é conectado através de um conversor abaixador de tensão em cadeia de silício (geralmente controlado a 220V), e o fechamento não afeta a estabilidade da tensão do barramento de controle. Como a corrente de fechamento do mecanismo eletromagnético é muito alta, o circuito de proteção de fechamento não passa diretamente pela bobina de fechamento, mas sim pelo contator de fechamento. O circuito de disparo é conectado diretamente à bobina de disparo.

A bobina do contator de fechamento é geralmente do tipo tensão, com um valor de resistência elevado (alguns kΩ). Quando a proteção é coordenada com este circuito, deve-se atentar para o fechamento, a fim de manter a partida geral. No entanto, isso não representa um problema, pois o disparo mantém o TBJ (Conversor de Tempo de Partida) em funcionamento geral, preservando assim a função anti-salto. Este tipo de mecanismo apresenta um longo tempo de fechamento (120 ms a 200 ms) e um curto tempo de abertura (60 a 80 ms).

3. Mecanismo de acionamento por mola

Este tipo de mecanismo é o mais comumente usado atualmente; seu fechamento e abertura dependem da mola para fornecer energia. A bobina de fechamento por salto fornece energia apenas para puxar o pino de posicionamento da mola, portanto, a corrente de fechamento por salto geralmente não é grande. A energia armazenada na mola é comprimida pelo motor de armazenamento de energia.

Operador de armazenamento de energia Spring, circuito secundário

No mecanismo de operação elástica, o barramento de fechamento fornece energia principalmente ao motor de armazenamento de energia, e a corrente não é alta, portanto não há muita diferença entre o barramento de fechamento e o barramento de controle. A proteção é feita de forma coordenada, geralmente não havendo necessidade de atenção especial quanto à localização.

4. Operador de ímã permanente

O atuador de ímã permanente é um mecanismo aplicado pela ABB no mercado interno, inicialmente utilizado em seu disjuntor a vácuo VM1 de 10 kV.

Seu princípio é basicamente semelhante ao do tipo eletromagnético, o eixo de acionamento é feito de material de ímã permanente, e um ímã permanente circunda a bobina eletromagnética.

Em circunstâncias normais, a bobina eletromagnética não está carregada. Quando a chave é aberta ou fechada, a polaridade da bobina é alterada pelo princípio da atração ou repulsão magnética, acionando o interruptor.

Embora essa corrente não seja pequena, o interruptor é "armazenado" por um capacitor de grande capacidade, que é descarregado para fornecer uma corrente elevada durante a operação.

As vantagens desse mecanismo são o tamanho reduzido, o menor número de peças mecânicas de transmissão, o que resulta em maior confiabilidade em comparação com o mecanismo de operação elástica.

Em conjunto com nosso dispositivo de proteção, nosso circuito de disparo aciona um relé de estado sólido de alta resistência que, na verdade, exige que lhe forneçamos um pulso de ação.

Portanto, o interruptor, mantendo o circuito fechado, certamente não poderá ser acionado, a proteção contra salto não será iniciada (o próprio mecanismo com salto).

No entanto, deve-se observar que, devido à alta tensão de operação do relé de estado sólido, o projeto convencional com o negativo TW conectado ao circuito de fechamento não fará com que o relé de estado sólido funcione, mas poderá impedir a partida do relé de posição devido à tensão parcial excessiva.

1. Cilindro de isolamento superior (com câmara de extinção de arco a vácuo)

2. Abaixe o cilindro de isolamento.

3. Alavanca de abertura manual

4. Chassi (mecanismo de acionamento por ímã permanente embutido)

Transformador de tensão

6. Por um triz

7. Transformador de corrente

8. Online

Essa situação encontrada em campo, bem como a análise e o processo de processamento específicos, podem ser vistos na seção de casos de depuração deste artigo, onde são apresentadas descrições detalhadas.

Existem também produtos com mecanismo de operação por ímã permanente na China, mas a qualidade não atendia aos padrões exigidos anteriormente. Nos últimos anos, a qualidade tem melhorado gradualmente no mercado. Considerando o custo, o mecanismo de ímã permanente nacional geralmente não possui capacitância, e a corrente é fornecida diretamente pelo barramento de fechamento.

Nosso mecanismo de operação é acionado por um contator liga-desliga (geralmente do tipo corrente selecionado), e as funções de retenção e anti-salto geralmente podem ser iniciadas.

5.FS tipo “switch” e outros

O que mencionamos acima são disjuntores (comumente conhecidos como interruptores), mas podemos encontrar o que os usuários chamam de interruptores FS na construção de usinas de energia. Interruptor FS é, na verdade, a abreviação de interruptor de carga + fusível rápido.

Como o interruptor é mais caro, este circuito FS é usado para economizar custos. A corrente normal é interrompida pelo interruptor de carga e a corrente de falha é interrompida pelo fusível rápido.

Esse tipo de circuito é comum em sistemas de usinas de 6 kV. A proteção em conjunto com tal circuito é frequentemente necessária para impedir o disparo ou permitir a rápida remoção da corrente fusível por retardo quando a corrente de falta for maior que a corrente de interrupção admissível da chave de carga. Alguns usuários de usinas podem não desejar proteger um circuito de retenção.

Devido à má qualidade do interruptor, o contato auxiliar pode não estar no lugar e, uma vez iniciado o circuito de retenção, ele depende da abertura do contato auxiliar do disjuntor antes de retornar; caso contrário, a corrente de fechamento por salto será adicionada à bobina de fechamento por salto até que a bobina queime.

A bobina de fechamento por salto foi projetada para ser energizada por um curto período. Se a corrente for aplicada por um longo tempo, ela pode queimar facilmente. E é fundamental que haja um circuito de retenção, caso contrário, os contatos de proteção também podem queimar com muita facilidade.

Claro, se o usuário de campo insistir, o laço de retenção também pode ser removido. Geralmente, o método mais simples é cortar a linha na placa de circuito que mantém o contato normalmente aberto do relé com o terminal fêmea de controle positivo.

Durante a depuração, é preciso prestar atenção se, ao ligar e desligar o interruptor, o indicador de posição estiver apagado (exceto quando a mola não armazena energia, caso em que o painel exibirá um alarme de falta de energia na mola). A alimentação de controle deve ser desligada imediatamente para evitar a queima da bobina do interruptor. Este é um princípio básico a ser lembrado no local.