Os disjuntores são, de longe, a maior fonte de incidentes numa subestação, e um disjuntor que não abre, ou que abre tarde, deixa exposto tudo o que protege. Este vídeo resume seis webinars técnicos sobre disjuntores e aparelhagem: o que falha, o que escapa à manutenção cíclica e o que um monitor em contínuo acrescenta realmente.
Ideias-chave
- Entre 83 e 90 % dos problemas registados são mecânicos, em todas as classes de tensão.
- Os defeitos surgem entre inspeções, e vários são invisíveis num ensaio com o disjuntor fora de serviço.
- A corrente da bobina de disparo retrata o mecanismo: o diagnóstico é uma comparação com a assinatura do equipamento em bom estado, não um limiar.
- O relé de proteção descreve o defeito; o monitor descreve o disjuntor.
- No SF6, um manómetro só dá alarme quando já se perdeu muito gás; na aparelhagem, o que falha é o isolamento, e são as descargas parciais que o detetam.
Porque é que o disjuntor é tão importante
Uma abertura lenta ou falhada expõe todo o sistema à corrente de defeito. O mau funcionamento do disjuntor é muitas vezes a causa raiz da falha de um transformador, pelo que um transformador só é tão fiável quanto o disjuntor que o protege. E um disjuntor que passa anos fechado não dá qualquer sinal do seu estado até ao dia em que lhe é pedido que dispare.
É quase sempre mecânico
Os valores citados ao longo das sessões provêm das diretrizes do EPRI para a extensão da vida útil de subestações:
| Origem do problema | Percentagem dos problemas registados |
|---|---|
| Mecânica | 83–90 % |
| Circuitos auxiliares e de comando | 8–15 % |
| Circuito elétrico principal | 1–5 % |
Os principais fatores são a perda de lubrificação, a falta de manutenção e o envelhecimento, e o sintoma que se pode efetivamente medir é um tempo de interrupção mais lento.
O que escapa à manutenção cíclica
Os problemas desenvolvem-se entre intervalos: a lubrificação que se degrada e alonga o tempo de interrupção, a avaria das resistências de aquecimento e a condensação no armário de comando, as fugas hidráulicas e pneumáticas que provocam arranques excessivos do motor, a perda de SF6 e a entrada de humidade por vedações deterioradas, as avarias das bobinas de disparo e de fecho, e os contactos auxiliares presos ou corroídos. O ensaio de tempos e de curso deteta-os, mas exige o disjuntor fora de serviço, pelo que se faz raramente.
Cada ensaio fora de serviço tem também um ponto cego. O ensaio de tempos e de curso exige um corte; a resistência de contacto não vê o desgaste dos contactos de arco, porque não são esses os contactos que se medem; o fator de potência é influenciado pelas condições ambientais e pela contaminação. O ensaio de primeiro disparo é o que apanha o que os outros não veem.
A corrente da bobina é o mecanismo a falar
Em linha, a medida central é a corrente da bobina de disparo. Cada inflexão da forma de onda é uma peça do mecanismo a mover-se: a corrente começa a circular pelo contacto 52a, o êmbolo ganha velocidade, o trinco é atingido, o amortecedor é atingido e, por fim, o 52a abre e o circuito é interrompido. Captada a 128 amostras por ciclo, é resolvida ao milissegundo e guardada como uma forma de onda que se pode sobrepor à anterior.
É por isso que o diagnóstico é uma comparação e não um limiar. Quando a lubrificação seca, a primeira metade da forma de onda é idêntica à referência em bom estado e tudo o que vem depois do trinco chega atrasado. Manobre-se o disjuntor uma segunda vez e o tempo de interrupção melhora, o que é, por si só, a assinatura de um problema de lubrificação e não de trinco. Se nada se fizer, vai piorando progressivamente.
Relé ou monitor: um descreve o defeito, o outro o disjuntor
O relé de proteção já regista o disparo; então, porquê acrescentar alguma coisa? Porque, a partir do mesmo disparo, o relé dá o tipo de defeito, a distância ao defeito, o tempo de interrupção desse evento concreto e o estado do disjuntor, enquanto o monitor acrescenta o que o relé não consegue ver: o tempo de arco e o tempo de abertura, a forma de onda da corrente da bobina, o I²t acumulado por polo (o desgaste dos contactos que se vai acumulando), o motor e a energia armazenada, e o estado das resistências de aquecimento e do armário.
De cada captura saem os valores pelos quais um disjuntor é avaliado: tempo de interrupção, tempo de abertura e de fecho por mecanismo de contacto, tempo de arco e reacendimentos.
O gás: um manómetro dá alarme quando o gás já se foi
Os manómetros e os densóstatos precisam de alguém que vá até eles para os ler, e só dão alarme depois de uma perda significativa. Um sensor regista a tendência da perda, prevê os dias até ao alarme e até ao bloqueio, e converte a perda de massa acumulada no relatório de emissões que é obrigatório apresentar. Deve medir a densidade e o ponto de orvalho em conjunto, e não apenas a pressão: a pressão varia com a temperatura, enquanto a densidade é aquilo de que o equipamento realmente precisa.
Quando o gás é analisado, e não apenas medido, as sessões apontam quatro motivos (receção, segurança, modos de falha, desgaste de componentes) e uma decisão final: o gás não contaminado é armazenado e reutilizado, o gás ligeiramente contaminado é filtrado e volta a ser analisado, e o gás muito contaminado é reprocessado ou destruído.
Aparelhagem: aqui o inimigo é o isolamento
Na aparelhagem, o modo de falha muda. Cerca de três quartos das falhas estão relacionadas com o isolamento, provocadas pela humidade, pelo pó, por contaminantes e pela idade. Os sintomas são o efeito coroa, a formação de caminhos condutores (tracking) nos barramentos e isoladores e, por fim, a descarga disruptiva. Os sensores de descargas parciais (condensadores de acoplamento e TC de radiofrequência) detetam estes problemas dielétricos numa fase incipiente. Eliminam também um perigo: menos motivos para extrair um disjuntor para ensaio significa menos exposição a arco elétrico e menos desgaste dos conectores.
Em que concordam as seis sessões
- A falha é mecânica e desenvolve-se entre visitas de manutenção.
- O relé descreve o defeito; só o monitor descreve o disjuntor.
- O diagnóstico é uma comparação com a referência do próprio disjuntor.
- O gás precisa de acompanhamento de tendência, não de um manómetro que alguém tem de ir ler.
- O valor está em programar as reparações em vez de ensaiar durante os cortes.
Equipamentos relacionados
O monitor de desempenho de disjuntores BPM da Dynamic Ratings capta as correntes das bobinas de disparo e de fecho em serviço. Para trabalho fora de serviço, veja os nossos analisadores de disjuntores, os detetores de fugas de SF6 e a gama de deteção de descargas parciais. Se quiser falar sobre a monitorização dos seus próprios disjuntores, contacte os nossos engenheiros.