Como os seccionadores de alta tensão são organizados e funcionam

Dispositivos de alta tensão: como os seccionadores são organizados e funcionam Entre os equipamentos elétricos de alta tensão, vários dispositivos de comutação são usados. Um de seus grupos é chamado de "Disconnectors".

Encontro

Essas estruturas são usadas para criar uma interrupção no circuito elétrico, que não apenas desliga o fornecimento de tensão, mas também deve ser visualmente visível.

O fato é que ao longo da longa história de exploração da eletricidade, desenvolveram-se tradições para seu uso seguro. Interrupções de energia através de disjuntores de carga com dispositivos técnicos sofisticados estão escondidas da observação. Em caso de acidentes, a tensão permanece na área designada para descomissionamento. Isso é muito perigoso e é um pré-requisito direto para choque elétrico ou danos ao equipamento elétrico.

Por esses motivos, os seccionadores são instalados no circuito de alta tensão em série com os interruptores e, via de regra, após eles, para garantir a segurança da operação.

Para entender esse processo, apresentaremos uma parte do circuito elétrico quando a eletricidade da fonte da subestação transformadora nº 1 é transmitida através de uma linha de energia dividida em 5 seções de trabalho para as subestações nº 2 e nº 3.

Suponhamos que no troço nº 3 (assinalado a vermelho) seja necessário realizar trabalhos técnicos que requeiram, segundo as condições de segurança, alívio de tensões.

Para fazer isso, você precisará desligar os interruptores de energia:

• subestação de energia nº 1;

• as subestações consumidoras n.º 2 e n.º 3, que funcionam no lado de menor tensão e vão gerar eletricidade à linha, incluindo o troço n.º 3, devido ao efeito de transformação inversa.

Em caso de mau funcionamento de qualquer um dos interruptores ou erro ou seu acionamento espontâneo não autorizado, a tensão aparecerá na seção de trabalho nº 3, e isso é inaceitável.

Portanto, um seccionador é instalado após cada chave no circuito elétrico, o que cria adicionalmente uma interrupção segura e visível no circuito.

A imagem acima é um design simples de uma linha. Na prática, no entanto, as linhas de alta tensão usam um mínimo de três fases. Um diagrama mais preciso para o nosso caso de preparação do local de trabalho nº 3 para manutenção será o seguinte.

Nele, cada fase «A», «B», «C» da linha de energia é mostrada em sua própria cor: amarelo, verde e vermelho. Em todas as subestações ele é desconectado primeiro por sua própria chave e depois pelo seccionador. Só então cada fase da linha de energia para o local nº 3 é aterrada.

Nesta figura, a questão do aterramento não é mostrada por completo, mas apenas para demonstrar a necessidade de sua implementação.

A localização do seccionador no circuito determina seu design simplificado em comparação com o disjuntor. Isso se deve ao fato de que o interruptor deve interromper de forma confiável a eletricidade que passa por ele durante a operação normal e correntes de curto-circuito de emergência de grandes magnitudes que podem ocorrer em um momento imprevisto em qualquer lugar da seção do circuito protegido pelo interruptor.

Esses processos são muito complexos, estão relacionados com a ionização do meio ambiente e a ocorrência de um poderoso arco elétrico que pode queimar os contatos. Para prevenir este fenómeno, são utilizadas várias soluções técnicas, baseadas na utilização de suportes com propriedades isolantes. Eles preenchem a área de trabalho do disjuntor onde o circuito é interrompido.

A segunda direção de lidar com o arco é garantir a velocidade máxima do mecanismo de gatilho. Seu tempo de operação é comparável a uma explosão e ocorre em aproximadamente dois períodos de oscilação do harmônico da corrente senoidal.

O mesmo tempo é necessário para proteções modernas com meios automáticos de detectar uma falha no circuito e enviar um comando para o acionamento do disjuntor.

Portanto, o tempo de desligamento de emergência por proteção e automação é de cerca de 0,04 seg.

Para seccionadores, esses dispositivos complexos não são necessários. Eles são projetados para serem desligados pela mão do operador ou motores elétricos sem pressa. Como os seccionadores são instalados após as chaves, eles só funcionam depois que a tensão é removida, quando não pode haver arco voltaico.

A localização do seccionador e do disjuntor pode ser vista em um fragmento do diagrama operacional do despachante.

É assim que fica a imagem da localização desta subestação, transmitida pelo satélite.

Vista da mesma área do solo do lado do suporte principal.

Portanto, os seccionadores criam uma interrupção visível no circuito elétrico para sua manutenção segura após o interruptor desligar a tensão... Este é o seu principal objetivo.

Projeto do seccionador

O dispositivo de um seccionador de alta tensão é bastante complexo, mas ao mesmo tempo é muito mais simples do que um interruptor de energia da mesma tensão. Vejamos exemplos de sua implementação para equipamentos de 330 kV.

As únicas correntes disparadas por tais seccionadores são possíveis descargas capacitivas de tensões induzidas. Os contatos de potência dos seccionadores são projetados para interromper sua alimentação. Em condições de trabalho, a corrente de carga máxima passa por eles.

Os gabinetes de controle do inversor são projetados para controlar cada fase do seccionador individualmente ou em combinação.

Se você observar atentamente as fotos acima, verá que os contatos de comutação da chave e do seccionador estão localizados a uma altura considerável. Isto é por razões de segurança para o resto do equipamento e pessoal de serviço.

Em quadros externos de 110 kV, a altura segura do seccionador é menor.

Portanto, é melhor mantê-los, mais fácil e barato de instalar. No entanto, isso requer atenção especial do pessoal de operação sob o seccionador comissionado. Na prática, houve casos em que trabalhadores em clima úmido eriçaram os cabelos, reduzindo a distância segura para equipamentos elétricos e caindo sob tensão de 110 kV.

Isso mais uma vez confirma que as medidas de segurança não devem apenas ser bem conhecidas, mas também executadas de maneira impecável.

A localização dos seccionadores da linha de transmissão aérea de 10 kV em postes próximos ao quadro interno com interruptores de energia da subestação é mostrada na foto.

A figura a seguir mostra como operar o seccionador de linha de 10 kV usando um acionamento manual. O transformador de energia está próximo.

Os seccionadores para linhas aéreas de 6 kV têm o mesmo dispositivo que para linhas de 10 kV.

Todas as fotos mostram que cada seccionador consiste nos seguintes elementos estruturais:

• estrutura de energia colocada em uma altura segura;

• apoiar os isoladores montados firmemente no quadro nas extremidades do vão formado para cada fase;

• um sistema de contato que garante a passagem confiável da corrente nominal da linha e desconecta a alimentação de tensão no estado aberto para a seção destinada ao serviço;

• sistemas de controle de movimento de faca.

Para seccionadores utilizados em circuitos com tensão igual ou superior a 110 kV, o sistema de contato é constituído por duas meias-facas móveis dobradas em direções opostas. Em outros projetos, uma faca móvel é mais usada, que é inserida em um contato fixo.

Os seccionadores são classificados de acordo com:

• o número de pólos;

• a natureza da instalação (interior ou exterior);

• o tipo de movimento da faca para gerar a quebra da corrente (rotativo, cortante ou balanço);

• métodos de controle: manualmente com uma haste de isolamento operacional ou sistema de alavanca, ou automaticamente por motores elétricos (hidráulicos e até mesmo pneumáticos podem ser usados) com um sistema de controle.

Todas as operações com seccionadoras no esquema de trabalho são classificadas como trabalho perigoso, são realizadas apenas por pessoal treinado e treinado, usando formulários especialmente projetados sob o controle direto do despachante.

Seccionadores de intertravamento

Uma característica dos seccionadores de alta tensão é que, junto com eles, na mesma plataforma, muitas vezes estão localizadas facas de aterramento em ambos os lados do vão criado. É conveniente manipulá-los para o pessoal operacional que realiza a comutação em circuitos de energia.

Ao ligar, é importante observar corretamente a sequência de aplicar / remover o aterramento e ligar / desligar o seccionador. O disjuntor não deve ser ligado enquanto o aterramento estiver instalado em ambos os lados do seccionador. Isso causará um curto-circuito.

Você também não pode forçar o aterramento quando o seccionador estiver ligado e a tensão for aplicada ao circuito, o que também criará um curto-circuito.

Para evitar situações erradas durante a comutação, o bloqueio técnico das ações do pessoal de serviço é usado com aterramentos, seccionadores e interruptores estacionários. Ela pode ser:

• puramente mecânico;

• elétrico (com base no uso de uma fechadura eletromagnética);

• combinado.

Os designs de bloqueio são diferentes. Sua complexidade e confiabilidade aumentam à medida que a tensão usada no loop primário aumenta.

Para controlar tipos elétricos de intertravamentos, contatos adicionais usados ​​em circuitos secundários são montados nos eixos rotativos das palhetas de contato. Estes são chamados de contatos de bloco KSA. Eles repetem completamente a posição do seccionador, ao mesmo tempo em que fecham ou abrem.Para ampliar as capacidades de circuitos de controle, proteções e automação de interruptores e linhas, esses contatos de bloco são projetados com posições normalmente abertas e fechadas.

Um bloco de contatos semelhante também é instalado nos acionamentos de facas de aterramento estacionárias e interruptores de carga.

Os circuitos de controle de bloqueio eletromagnético são baseados no princípio de criar circuitos em série e paralelo de circuitos elétricos a partir dos contatos dos repetidores da posição do equipamento principal: interruptores, seccionadores, facas de aterramento.

Quando a posição de um desses dispositivos de comutação é alterada pelo pessoal de serviço, seus contatos secundários, montados em um determinado esquema lógico, são comutados de acordo. Se os requisitos de segurança forem violados, o bloqueio eletromagnético proíbe outras ações com equipamentos de energia.

Nesse caso, é necessário entender a correção das ações realizadas e procurar o erro cometido.

Os circuitos de intertravamento para os seccionadores da subestação são alimentados por fontes dedicadas de tensão CC.

Requisitos obrigatórios para seccionadores:

• fornecer uma lacuna visível;

• resistência estrutural a efeitos dinâmicos e térmicos;

• confiabilidade do isolamento em todas as condições climáticas;

• clareza de trabalho em caso de deterioração das condições de trabalho durante chuva, neve, formações de gelo;

• simplicidade de design, proporcionando facilidade de uso e manutenção.

Para mais detalhes sobre as características de operação dos seccionadores, consulte Este artigo.