Com o desenvolvimento contínuo dos sistemas de potência, a aplicação de disjuntores a vácuo também está aumentando, o que é inseparável de suas vantagens.No entanto, sempre existem algumas desvantagens. Por exemplo, o problema de sobretensão dos disjuntores a vácuo afetou até certo ponto sua velocidade de desenvolvimento. Portanto, precisamos encontrar maneiras de mitigar ou prevenir sobretensões em disjuntores a vácuo. Abaixo, disjuntor a vácuo Huadian|O fabricante do disjuntor a vácuo VS1 explicará os tipos de sobretensão e medidas de proteção relacionadas aos disjuntores a vácuo.
I. Principais tipos de sobretensão de disjuntores a vácuo
As sobretensões operacionais de disjuntores a vácuo ocorrem principalmente durante o processo de abertura (quebra), e os três tipos a seguir são comuns:
1. Sobretensão de corte-de corrente
Mecanismo: Os disjuntores a vácuo têm capacidades de-extinção de arco extremamente fortes. Ao interromper uma pequena corrente CA (como a corrente de partida de um transformador ou motor sem carga), a corrente pode ser cortada à força (ou seja, corte-de corrente) antes de seu ponto de cruzamento natural-do zero. Neste momento, a energia magnética armazenada na carga indutiva (como os enrolamentos do motor) será convertida em energia do campo elétrico, carregando a capacitância equivalente da carga, gerando sobretensões extremamente elevadas.
Características: A amplitude da sobretensão está relacionada à magnitude do valor-de corte da corrente e à indutância da carga. Quanto maior o valor-de corte da corrente, maior será a sobretensão. Este é o tipo mais comum de sobretensão em disjuntores a vácuo.
2.Sobretensão de ignição múltipla-(sobretensão de ignição múltipla de alta-frequência-)
Mecanismo: Após o disparo do disjuntor, a distância entre os contatos é muito pequena. Se a tensão de recuperação (tensão de recuperação da frequência de energia) entre os contatos for maior que a resistência do isolamento do meio de contato durante a interrupção, a lacuna será quebrada novamente (re-ignição). Devido à recuperação extremamente rápida do meio de vácuo, esse processo pode ocorrer diversas vezes em microssegundos (reignição-de alta frequência-). Cada re{6}}ignição é acompanhada pela extinção de uma corrente-de alta frequência e pela reinjeção de energia, bombeando energia continuamente para a carga através de um efeito cumulativo, fazendo com que a sobretensão aumente passo a passo.
Características: Este tipo de sobretensão tem alta inclinação e grande amplitude, representando uma ameaça significativa ao isolamento entre-espiras e ao isolamento longitudinal dos motores. Ocorre principalmente durante a interrupção de motores de alta-tensão ou transformadores sem carga.
3. Sobretensão de interrupção de carga capacitiva
Mecanismo: Ao interromper um banco de capacitores, são geradas sobretensões de alta-amplitude e alta{1}}frequência devido à reacendimento-do arco. Se o disjuntor reacende-após a interrupção, isso equivale a um grupo de capacitores já carregados descarregando para outro grupo de capacitores através do arco, formando oscilações de{5}alta frequência, levando a um aumento acentuado na tensão.
Características: Esta situação pode gerar sobretensões extremamente elevadas (normalmente 2 a 3 vezes ou até superiores à tensão à terra), o que ameaça seriamente a segurança dos próprios condensadores e disjuntores.
II. Medidas de proteção contra sobretensão para disjuntores a vácuo
Para os tipos de sobretensão-mencionados acima, a proteção normalmente é obtida por meio de uma combinação de "bloqueio" (reduzindo o valor de corte-da corrente) e "drenagem" (fornecendo um caminho de descarga ou absorvendo energia). As medidas de proteção comuns incluem o seguinte:
1. Instalando um resistor-absorvedor de capacitor (dispositivo de absorção RC)
Princípio: Consiste em um resistor (R) e um capacitor (C) conectados em série e em paralelo no lado da carga.
Capacitor (C): Reduz a impedância de surto da carga, retarda o aumento da sobretensão e, assim, reduz o componente de alta-frequência da sobretensão de reignição.
Resistor (R): Dissipa energia, suprime a oscilação e evita ressonância entre o capacitor e a indutância de carga.
Cenários aplicáveis: Usado principalmente para proteger motores e transformadores, especialmente eficaz na supressão de múltiplas sobretensões de reignição e sobretensões de{0}corte de corrente.
Vantagens: Efeito de proteção estável, limitando a amplitude e a inclinação das sobretensões.
Desvantagens: tamanho maior, custo e consumo de energia mais elevados devido ao-aquecimento do resistor a longo prazo.
2. Instalação de pára-raios de óxido de zinco (MOA)
Princípio: Utilizando as excelentes características não lineares de volt-ampere dos varistores de óxido de zinco. Sob tensão operacional normal, o pára-raios está em um estado de alta-resistência (corrente de fuga de nível-de microampere); quando ocorre uma sobretensão e excede o limite operacional, ele conduz rapidamente, descarregando a energia da sobretensão para o terra, fixando assim a tensão dentro da faixa que o isolamento do equipamento pode suportar.
Diferenciação de tipo:
Pára-raios do tipo distribuição comum: usados principalmente para limitar sobretensões de raios.
Pára-raios tipo máquina rotativa dedicados: Projetados especificamente para proteger motores, apresentando menor tensão residual e melhor correspondência ao nível de isolamento do motor.
Cenários aplicáveis: usados principalmente para limitar sobretensões de{0}corte de corrente. Deve-se notar que os pára-raios comuns têm uma velocidade de resposta lenta a múltiplas sobretensões de reativação em bordas de onda íngremes, e o efeito de proteção pode ser limitado; eles geralmente precisam ser usados em conjunto com RC (pára-raios de corrente resistentes).
3. Instale um filtro indutor-capacitor (L-C)
Princípio: Um indutor (L) é conectado em série com um capacitor (C) em paralelo no lado da carga. O indutor bloqueia a corrente-de alta frequência e o capacitor reduz a taxa de mudança de tensão (du/dt). A combinação filtra efetivamente os componentes de oscilação de alta{3} frequência, retardando fundamentalmente o processo de acúmulo de sobretensão.
Cenários aplicáveis: Locais com requisitos de proteção contra sobretensão extremamente elevados (por exemplo, motores especiais, equipamentos críticos).
4. Selecione um disjuntor a vácuo com valor de corte-de corrente baixo
Princípio: Abordar a sobretensão na sua origem. O valor atual-de corte de um disjuntor a vácuo está intimamente relacionado ao material do contato. O uso de materiais de contato com baixo valor de-corrente-de corte-(por exemplo, material de CuCr (cobre-cromo) com processamento especial) pode reduzir o valor de-corte de corrente para um nível muito baixo (por exemplo, 0,5A - 2A), reduzindo significativamente a amplitude da sobretensão em sua fonte.
Avaliação: Esta é a medida de proteção ideal, mas devido ao processamento do material e às limitações de custo, às vezes precisa ser usada em conjunto com outros dispositivos de proteção.
5. Instale um resistor ou capacitor paralelo
Princípio: Conecte um resistor ou capacitor em paralelo aos contatos do disjuntor.
Resistor paralelo: Reduz a taxa de aumento da tensão de recuperação durante a reignição, diminuindo a probabilidade de reignição.
Capacitor paralelo: Reduz a inclinação da tensão de recuperação entre os contatos.
Avaliação: Este método é normalmente integrado ao projeto interno do disjuntor; a instalação em campo é rara.
Resumo e recomendações de seleção
Em aplicações práticas de engenharia, uma única medida muitas vezes não é usada isoladamente. Em vez disso, é utilizada uma combinação de medidas de proteção com base no valor e na importância do objeto protegido:
Para transformadores/linhas comuns: normalmente são selecionados disjuntores a vácuo de baixo valor de-corrente-de corte-, com pára-raios de óxido de zinco de uso geral-instalados no lado do barramento para proteção de backup.
Para motores de alta-tensão: os motores têm níveis de isolamento mais baixos e são sensíveis a surtos acentuados. Recomenda-se um esquema de proteção combinado usando absorvedores RC (para suprimir sobretensões de reacendimento e reduzir a inclinação) e pára-raios dedicados para máquinas elétricas rotativas (para limitar sobretensões do tipo{2}}de energia).
Para bancos de capacitores: Recomenda-se a instalação de pára-raios de óxido de zinco sem folga (dedicados à proteção dos capacitores) no lado do disjuntor, preferencialmente próximo aos capacitores. Às vezes, reatores em série também são necessários para suprimir correntes de partida e sobretensões.
Shaanxi Huadian Electric Co., Ltd., fundada em 2007, está profundamente envolvida na área de equipamentos de controle de interruptores de distribuição de energia há quinze anos. Não apenas participamos da pesquisa e desenvolvimento do principal disjuntor a vácuo de ímã permanente doméstico VS1/VEGM, mas também investimos quase 7%-8% de nossa receita anual em pesquisa e desenvolvimento, exclusivamente para superar os pontos problemáticos da indústria e salvaguardar a operação segura dos sistemas de energia. Nossa principal série VEGM adota um design de pólo{10}sólido e selado. Utilizando a tecnologia APG, o interruptor a vácuo e os terminais de saída superior e inferior são completamente embutidos em resina epóxi de alto desempenho. Isto não apenas resolve completamente o problema da erosão do isolamento por poeira e umidade, mas também aumenta a resistência do disjuntor a choques mecânicos. Seja no frio extremo de grandes altitudes ou no ambiente empoeirado de plantas industriais, os disjuntores Shaanxi Huadian podem operar de forma estável. Entre em contato conosco:pannie@hdswitchgear.com.
