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disjuntores de Alta tensao e Baixa tensao; classificacao quanto ao nivel te estincao de arco.
Tipologia: Trabalhos
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Instituto Superior Universitário de Tete ISUTE
Disjuntores de Alta tensão e Baixa Tensão
Estudante: Docente:
Cesário Abelardo Nhabinde Eng°:Elton Ernestino
Tete, Setembro de 2019
Disjuntores de Alta tensão e Baixa Tensão
Trabalho apresentado na cadeira de Projecto de Projecto de Instalacoes Eletrica, no curso de eng. Eléctrica da Universidade Politécnica-A politécnica ISUTE. Docente: Eng° Elton Ernestino
Tete, Setembro de 2019
Objectivo Geral
Especificar os disjuntores da subestação e disjuntores de baixa tensão.
Objectivos Específicos Descrever os disjuntores quanto a tipo de extinção. Descrever o princípio de funcionamento.
Metodologia O presente trabalho foi executado mediante a consulta da biografia fornecida pelo docente e outras que serão citadas nas referências bibliográficas do presente trabalho.
2.Disjuntores de alta Tensão Os disjuntores são equipamentos destinados à interrupção e ao restabelecimento das correntes eléctricas em um ponto determinado do circuito e sempre devem ser instalados acompanhados de aplicação de relés para detecção das correntes eléctricas do circuito.
2.1.Características Principais de um disjuntor Tensão Nominal - É aquela para qual o disjuntor foi construído. Corrente Nominal – É o valor máximo da intensidade de corrente que pode circular por suas partes condutoras, sem aquecê-las. Capacidade de ruptura – É a propriedade que um disjuntor tem em poder interromper até correntes de curto-circuito. Capacidade de fechamento – É a propriedade que um disjuntor tem em poder efectuar o fechamento em presença de curto-circuito.
2.2.Condições de operação de um disjuntor Os disjuntores devem satisfazer as seguintes condições:
Abrir e fechar um circuito no menor tempo possível. Conduzir a corrente de carga das linhas. Deve suportar termicamente a corrente nominal de carga do sistema. Suportar térmica e mecanicamente a corrente de curto-circuito do sistema por um determinado tempo segundo especificações do fabricante. Isolar tensão do sistema, em relação a terra, e entre seus pólos, sob quaisquer condições do meio ambiente (sob chuva, a seco, em atmosfera poluída). Ter adequada resistência mecânica, não ser afectado por vibrações, ser compacto, requer pouca manutenção e ser de fácil montagem.
2.3.Tipos de Disjuntores
O que caracteriza um tipo determinado de disjuntor é maneira pela qual os arcos eléctricos extintos em seus contactos.
2.4.Tipos principais ● A óleo (câmara de extinção em pequeno e grande volume de óleo); ● Ar comprimido (sopro pneumático); ● Sopro Magnético; ● A gás (SF6 – Hexafluoreto de enxofre);
2.5.Disjuntor a óleo
São Aqueles Cujos contactos principais operam imersos em óleo isolante, o qual serve tanto para extinção de arco como para isolar as partes energizadas do contacto com o tanque.
A extinção do arco é devida à decomposição do óleo, provocada pela temperatura do arco, que a decompõe nos seguintes gases:
Hidrogénio (66%), acetileno (17%), metano (9%), outros gases (8%). A proporção de cada gás depende de cada tipo de óleo usado) O hidrogénio é o principal responsável pela extinção do arco, pois suas óptimas propriedades refrigerantes retiram o calor do arco, facilitando a extinção.
Os gases produzidos pela decomposição do óleo são soprados transversalmente ou ao longo do arco, dependendo do tipo da câmara do disjuntor (câmara axial ou transversal). Nesse Caso, a extinção é essencialmente um fenómeno termodinâmico onde a quantidade de gás (responsável pelo sucesso de extinção à proporcional à corrente de interrupção. Logo, esse tipo de disjuntor tem mais facilidade em interromper altas correntes que baixas correntes (15 a 150 A), devido a formação dos gases ser mais lenta (principalmente correntes capacitivas). Em geral, a extinção do arco ocorre na primeira passagem da corrente pelo zero, caso não haja extinção, na segunda pelo zero, os contactos já estarão mais afastados e haverá também maior quantidade de gases.
Figura 2 Vista de corte de um polo do disjuntor PVO 3AC MT Siemens
Figura 3 Sequencia de extinção na câmara do disjuntor 3AC Siemens
Usualmente, os disjuntores PVO cobrem a media tensão em praticamente toda a gama de capacidades disruptivas até 63kA. Em níveis de 138kV, a sua capacidade de ruptura por câmara esta limitada normalmente em 20kA. Desta forma, fica claro que para correntes de curto-circuito superiores a este padrão (até 50kA são comuns), devem ser empregadas varias câmaras em série com o uso obrigatório de capacitores de equalização e accionamentos mais potentes e consequentemente o uso de equipamentos mais complexos.
Seu uso também se limita a tensões máximas de 60 a 65 kV por câmara quando em bancos de capacitores e linhas em vazio. Da mesma maneira, se faz necessário, dependendo das características do disjuntor e do circuito a ser chaveado, ter varias câmaras em série.
Os disjuntores GVO são usados em média e alta tensão até 230 kv. Apesar de serem tecnicamente ultrapassados em relação a outros tipos de disjuntores, o seu uso é ainda muito difundido nos E.U.A., devido ao seu custo local competitivo e devido aos critérios de aplicação selectiva das concessionárias americanas para os equipamentos de manobra.
2.8.Disjuntor a ar comprimido
No disjuntor a ar comprimido, o meio de extinção é basicamente o nitrogénio contido no ar, o qual também é responsável pela isolação interna do disjuntor.
O gás de extinção é propelido em um jato de alta velocidade em geral na direcção transversal do arco, sendo a velocidade função de pressão do ar na câmara de extinção, a qual varia de 16 a 30 kg/cm².
Desta forma, a extinção do arco é independente da corrente a ser interrompida. O jato de gás, resfria o arco e sopra os gases quentes para fora da área de contacto. Sendo o curso dos contactos móveis relativamente pequeno, estes disjuntores tem menor tempo de extinção do arco, sendo o seu tempo de interrupção da ordem de 2 ciclos. A poluição dentro da câmara é baixa. O ar comprimido não é usado somente como meio de extinção, mas também para accionamento de mecanismo dos contactos e dos contactos auxiliares. A regeneração da rigidez dielétrica entre os contactos é pequena nos primeiros instantes, aparecendo na curva um patamar, sendo a duração deste, directamente proporcional à corrente. Após o patamar, a rigidez dielétrica cresce rapidamente. Em geral este tipo de disjuntor não encontra maiores dificuldades para interromper altas correntes. Entretanto, devido a necessidade de altíssimas pressões no seu esquema de controlo de sistemas de compressores adequados, o seu custo final é elevado, tornando o pouco competitivo com outros tipos de disjuntores.
Figura 5 disjuntor a ar comprimido
2.9.Disjuntor a sopro magnético
Esse tipo de disjuntor, devido ao seu tipo de construção são mais utilizados em sistemas industriais e são disponíveis para tensões de até 24 KV. Apresentam a vantagem de necessitar pouca manutenção e suportar um número elevados de ciclos de operação
Em sistema de potência são utilizados em distribuição ou em serviços auxiliares das subestações. Nesses disjuntores, o arco é interrompido no ar, em presença de um intenso campo magnético das ranhuras da câmara de extinção, onde ele é resfriado em contacto com as paredes da câmara. O arco é submetido a uma violenta queda de tensão, geralmente da mesma ordem e grandeza de tensão da fonte. Nestas circunstâncias o arco se resfria, devido ao alongamento de seu comprimento em contacto com a parede da câmara.
Figura 6 Disjuntor a sopro magnético
Esses disjuntores são projectados de maneira a aumentar a resistência do arco de modo a manter em cerca de 1/3 o valor da corrente nominal de curto-circuito, para finalmente extingui-la em
Figura 7 Corte de uma câmara de vácuo
Um critério decisivo é o comportamento de chaveamento previsível e estável. Isso requer um princípio de chaveamento que não permita nem alterações do meio de extinção nem do sistema de contacto.
Em disjuntores convencionais, como disjuntores a PVO ou a SF6, um movimento relativo entre o arco eléctrico e o meio de extinção deve ser produzido para a extinção do arco eléctrico. Dependendo do modo de chaveamento podem ocorrer falhas na capacidade de chaveamento de alguns disjuntores. Em disjuntores a vácuo, essas falhas no comportamento de extinção não ocorrem, pois aqui não é esperada nenhuma influência do arco eléctrico. Uma qualidade uniforme do vácuo, um material de contacto apropriado, assim como um sistema de contacto suficientemente dimensionado, garante um comportamento de chaveamento seguro em toda faixa de corrente.
O vapor metálico gerado em uma câmara de vácuo no processo de desconexão tem uma tensão de manutenção tão baixa que a energia ali liberada quase não desgasta o material de contacto, que simplesmente se recombina com a superfície após a extinção do arco.
As propriedades necessárias do material de contacto para um comportamento de chaveamento seguro são mantidas. Além disso, o disjuntor a vácuo ainda demonstra uma particularidade que é única nos aparelhos de chaveamento: devido à acção de chaveamento
em si melhora-se a pressão interna em uma câmara a vácuo. Isso significa um vácuo perfeito mesmo no fim da vida útil mecânica de uma câmara a vácuo.
3.1.Disjuntores a gás (SF6)
Nesse tipo de disjuntor, a interrupção do arco é, feito de maneira semelhante ao ar comprimido, onde o meio isolante e extintor é o gás SF6, que por suas melhores propriedades isolantes e extintoras, permitem o uso de pressões mais baixas na câmara de interrupção.
Os modernos disjuntores a SF6 utilizam do sistema a pressão única na câmara de extinção, a qual é hermeticamente selada.
Nesse caso, o fluxo de gás é dirigido ma direcção do arco pelo próprio movimento dos contactos móveis do disjuntor. Os primeiros disjuntores a SF6 fabricados, utilizaram sistema de dupla pressão: alta pressão na câmara de interrupção e baixa pressão na parte de isolamento.
Devido às suas características e à não decomposição em componentes condutores, a manutenção
das características em contacto com o arco, a câmara de um disjuntor a SF6 praticamente não necessita de manutenção, além de permitir uma maior liberdade no seu projecto.
Por ter um gás com alta propriedade isolante, o disjuntor a SF6 estável o seu isolamento, mesmo à pressão atmosférica, facilitando assim o sistema de controlo da pressão do gás.
Figura 9 Unidade interruptora
3.2.Manutenção de Disjuntores
A manutenção de um disjuntor de alta tensão requer os seguintes passos:
Limpeza dos equipamentos; Lubrificação dos contactos; Reaperto geral; Calibração dos relés de protecção; Troca de óleo isolante dos pólos; Testes e ensaios diversos de acordo com cada caso Megger, Hipot, Altas correntes, polaridade, curto-circuito proporcional de Transformadores, resistências de contactos, relação de transformação; Simultaneidade de contactos.
4. Disjuntores Baixa Tensão
Oferecem protecção aos fios do circuito desligando automaticamente quando da ocorrência de uma sobrecorrente provocada por um curto circuito ou sobrecarga.
Permitem manobra manual–operando-o como um interruptor, secciona somente o circuito necessário numa manutenção.
Figura 10 disjuntor termomagnético
4.1.Disjuntor Diferencial Residual É um dispositivo constituído de um disjuntor termomagnético acoplado a um outro dispositivo: o diferencial residual. Sendo assim, ele conjuga as duas funções:
A do disjuntor termomagnético, que protege os fios do circuito contra sobrecarga e curto- circuito. A do dispositivo diferencial residual, que protege os usuários contra choques eléctricos provocados por contactos directos e indirectos (desliga correntes de pequena intensidade).
