As causas de falhas em disjuntores estão relacionadas aos pólos de acionamento e ao mecanismo de operação.
As falhas nos pólos de acionamento são devidas a:
• Disjuntor não tem capacidade de interrupção compatível com o nível de curto- circuito da barra.
Os níveis de curto circuito em uma barra podem aumentar com a entrada de novas unidades geradoras, entrada de novas linhas de transmissão ou com entrada de novos motores de grandes potências próximos à barra.
É necessário que a cada cinco ou dez anos seja rodado um estudo de curto circuito para verificação da capacidade dos disjuntores em operar com segurança para os novos níveis. • Disjuntor operar uma ou mais vezes abrindo correntes de curto-circuito com
intensidade de 70% ou maior da capacidade de interrupção.
É importante que, toda vez que um disjuntor interrompa correntes de curto-circuito próximas de sua capacidade de interrupção, que sejam executados testes de resistência de contato e de resistência de isolamento, para controle das condições mínimas de operação.
Constatado aumento da resistência de contato ou redução da resistência de isolamento, pode ser necessário uma manutenção para restabelecer as boas condições de operação.
• Deterioração das características do meio de extinção do arco.
O óleo mineral isolante e o hexafluoreto de enxofre (SF6), principalmente, podem se degradar, impedindo que a extinção do arco se proceda de forma adequada, ocasionando danos ao disjuntor.
Danos à ampola de vácuo e ao mecanismo de sopro pneumático e magnético e câmara de extinção dos disjuntores a ar, podem provocar sérios danos ao disjuntor.
• Controle das condições do óleo isolante
Nos disjuntores com grande volume de óleo recomenda-se efetuar, pelo menos, os testes de rigidez dielétrica e acidez do óleo isolante.
A rigidez dielétrica não deve cair para valores abaixo de 25kV. A acidez não deve ser superior a 0,4mg KOH/g. Neste ponto o óleo está oxidado suficientemente para produzir produtos ácidos insolúveis (borra), apresentando riscos operacionais. A cor do óleo (amarelo forte, tendendo para marrom) é indicador de alta acidez.
Nos disjuntores a pequeno volume de óleo o líquido isolante deve ser trocado e o pólo lavado com a passagem de uma pequena quantidade (cerca de 1 litro) de óleo novo, preferencialmente aquecido à 80ºC (ponto de anilina).
Manter o nível de óleo dentro da faixa de controle. • Controle da pressão de gás SF6
Controlar a pressão e demais parâmetros de acordo com as instruções do fabricante. • Aterramento da carcaça
Verificar se o aterramento está adequado.
O disjuntor deve ser inserido e removido sem exigir esforços, indicativo de que o sistema mecânico está em boas condições. Testar a sinalização e bloqueios nas posições inserido e teste.
• Teste do sistema de proteção.
Simule a operação das proteções e o efetivo desligamento do disjuntor . • Teste da proteção antibombeamento (antipumping)
Com um sinal de acionamento (por exemplo o botão liga comprimido), mantenha um sinal de desligamento. O disjuntor não deve ficar abrindo e fechando.
• Termovisão
Verificar possíveis pontos quentes. Comparar com termografias anteriores.
• Ensaios elétricos Efetuar os testes de:
1. Resistência de contatos 2. Resistência de isolamento
3. Tempo de abertura e fechamento dos contatos 4. Simultaneidade dos contatos
5. Fator de potência do isolamento
Consultar a apostila Dispositivos de Seccionamento e Comutação desta série e o capítulo 24 desta apostila.
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CONTATORES
Contatores são dispositivos destinados a comandar circuitos, acionados eletromagneticamente, capazes de suportar um número muito elevado de operações.
Na maioria das aplicações o contator é utilizado no acionamento de motores elétricos. Comparando com os disjuntores, o contator tem uma capacidade muito maior de operações, porém no quesito capacidade de interrupção, o contator só é capaz de interromper correntes de pequena intensidade.
Em razão da pequena capacidade de interromper correntes elevadas, o contator deve ser coordenado com a proteção de curto-circuito (fusíveis e disjuntores). Quando os elementos de proteção contra curto-circuito são sobre-dimensionados, os contatores são levados a abrirem correntes elevadas e se danificam, podendo chegar a colar os contatos.
A inspeção de contatores de baixa tensão se resume à verificações de limpeza, operação sem vibrações caracterizadas pela alta relutância do circuito magnético, termografia quando possível, observação de descolorações e sinais de desgastes e testes de resistência de isolamento e de resistência de contatos para as unidades de maior porte.
Para os contatores de média tensão extraíveis, deverá ser inspecionado o dispositivo de inserção/extração, guias e limites. Efetuar testes operacionais observando a correta operação de todos os dispositivos de alarme e proteção.
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CHAVES SECCIONADORAS DE MÉDIA TENSÃO
Chaves seccionadoras são dispositivos destinados a seccionar e isolar um circuito elétrico.
As seccionadoras para operação sem carga são capazes de interromper ou estabelecer correntes de magnetização de transformadores.
As seccionadoras para ação sob carga são capazes de estabelecer e seccionar circuitos sob condições de cargas limitadas.
A inspeção de chaves seccionadoras deve compreender, pelo menos: 1. Limpeza;
2. Pontos quentes através de termografia; 3. Oxidação e pintura;
4. Teste de resistência do isolamento;
5. Teste de resistência de contatos (na impossibilidade da termovisão).
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CUBÍCULOS E PAINÉIS ELÉTRICOS
É grande e diversificado o tipo, modelo, aplicação, custo e importância de cubículos e painéis elétricos em uma instalação industrial.
Os cubículos de potência (metal enclosed power switchgear) englobam os cubículos de média e baixa tensão, blindados, completamente fechados em todos os lados e no topo, com chapas de aço, com dispositivos de interrupção e seccionamento, barramento e conexões, associados com dispositivos para controle, medição, proteção e auxiliares, com acesso às partes interiores através de portas ou coberturas removíveis.
Fig 90 Cubículo de média tensão
Por estes cubículos transitam potências de até dezenas de MVA em baixa e média tensão, sendo o coração do sistema elétrico de potência. Uma pane que paralise um destes cubículos pode provocar a parada de toda uma unidade industrial com prejuízos enormes.
Os Centros de Controle de Motores (CCM) em baixa e média tensão são cubículos com gavetas contendo contatores e proteção (disjuntores, fusíveis e relés), além de acessórios para medição comando e controle. Com a finalidade de comandar e proteger motores elétricos.
Fig 91 Centro de Controle de Motores de Média Tensão
Os CCMs são também vitais para a operação de uma plana industrial e uma falha pode comprometer a produção, com grandes prejuízos.
Os painéis de iluminação e tomadas, comando local, mesas de comando e auxiliares têm importância limitada e uma falha provoca geralmente prejuízos de pequena monta, com raras perdas de produção.
O grande desafio da manutenção é manter os painéis isentos de contaminantes. Contaminantes sólidos (poeira) e umidade são as maiores fontes ou causas de falhas. Os painéis externos devem ter grau de proteção adequado ao nível e tipo de contaminantes presentes (normalmente IP65) e as entradas de cabos, portas e carcaça devem estar em perfeitas condições para que o grau de proteção seja preservado.
A inspeção destes painéis se resume às seguintes atividades: 1. Verificação da estanqueidade.
2. Verificação da proteção anticorrosiva. 3. Limpeza interna.
4. Reaperto das conexões.
6. Inspeção de pontos quentes com termômetro infravermelho. 7. Identificação de defeitos incipientes.
A inspeção dos cubículos de potência e dos CCMs de baixa e média tensão exige outras ações, além daquelas recomendadas para painéis elétricos:
• Termografia
O levantamento da temperatura das conexões elétricas e do corpo de componentes (pólos de disjuntores, câmaras de contatores, lâminas de chaves seccionadoras, transformadores de corrente e potencial) é capaz de identificar pontos com temperaturas elevadas, sinal de defeitos incipientes que podem evoluir para falhas operacionais.
Tabela 19 Limite de temperatura máxima para conexões internas e barramentos (ANSI C37.20-1969) Limite de pontos quentes
Tipo de barra ou conexão
Elevação máxima [ºC] Temperatura máxima [ºC]
Barras de cobre e conexões de
cobre com cobre 30 70
Barras e conexões com superfícies
prateadas 65 103
Conexões de cabos isolados, cobre
com cobre 30 70
Conexões de cabos isolados com superfícies prateadas ou equivalente
Fig 92 Exemplo de termografia
• Avaliação das condições de isolamento
O sistema de isolamento dos cubículos e CCMs é projetado e especificado para suportar as tensões de operação por 20 ou 30 anos. Durante este período o isolamento será submetido a condições que degradam a capacidade de suportar as tensões que tinha quando novo.
Umidade, junto com sujeira, é o grande fator de deterioração. Esta combinação resulta em fugas superficiais no material isolante e possíveis arcos voltaicos.
É muito importante para a manutenção conhecer as condições do material isolante submetido às médias tensões. Isto é fundamental em instalações que estão operando por muitos anos e naquelas em que as condições de degradação são mais severas.
O método de teste do isolamento como parte do processo de manutenção é importante. Os testes de isolamento mais comuns são:
1. Teste de resistência de isolamento com tensões reduzidas (500 a 5.000 Vcc), utilizando megôhmetro.
2. Teste de alto potencial com corrente contínua. 3. Teste de alto potencial com corrente alternada. 4. Teste do fator de potência.
O teste com megôhmetro realizado com tensões abaixo da nominal pode fornecer informações importantes sobre a degradação dos materiais isolantes. Valores continuamente decrescentes indicam a degradação total ou parcial do isolamento.
O teste do fator de potência mede a potência em watt dissipada no isolamento pelo produto da tensão e corrente (VA) aplicadas. Os valores medidos neste teste tal como no teste de resistência de isolamento são influenciados fortemente pela temperatura e umidade relativa do ar.
Os valores obtidos no teste do fator de potência devem ser comparados com os anteriores depois de corrigidos para uma temperatura padrão. Valores continuamente crescentes do fator de potência indicam degradação do isolamento.
Os testes com alto potencial de corrente contínua não são recomendados para acompanhamento da degradação do isolamento, podendo ser um fator de aceleração desta degradação.
Os testes devem ser realizados com os disjuntores, fusíveis e seccionadoras conectadas. Todos os outros equipamentos (TC’s, TP’s, reatores, capacitores, etc) deverão ser desconectados e testados separadamente. Equipamentos eletrônicos só devem ser testados se recomendado pelo fabricante.
• Mecanismo e limites de inserção/extração.
O mecanismo de inserção, as guias metálicas e os limites de inserção/extração são de fundamental importância para a correta e segura operação dos disjuntores e contatores.
O mecanismo de inserção/extração e as guias são responsáveis pela inserção/extração alinhada destes equipamentos e o correto acoplamento dos contatos (tulipas) fixos e móveis. Nas posições inseridas e de teste, o equipamento deve ser travado e os limites devem estar acionados, permitindo a operação.
A permissão para um disjuntor ser extraído com os contatos na posição fechado ou a possibilidade de ser inserido desalinhado, sem um perfeito acoplamento dos contatos fixos e móveis, e uma posterior energização, são capazes de provocar um grave acidente com perdas materiais e humanas.
A observação, regulagem e ajustes das condições operacionais destes dispositivos são itens importantes da inspeção elétrica.