Análise de condição para disjuntores isolados a gás

Klaus Spitzenberg – Suporte Megger, Alemanha

Trabalhando com as concessionárias de distribuição de energia Syna e Westnetz, a Megger desenvolveu técnicas que permitem determinar a condição de disjuntores de média tensão fechados de maneira segura e econômica. Essas técnicas também possibilitam a realização de testes de primeiro disparo e são baseadas na conexão de um analisador de disjuntores Megger TM1800 ou TM1700 ao Sistema de detecção de tensão (VDS) por meio de um adaptador. Essas técnicas abrem uma gama completa de novas possibilidades para os operadores de sistemas, já que não é mais necessário isolar os disjuntores para realizar os testes.

Uma necessidade definitiva de testes

Como os sistemas de disjuntores de média tensão isolados a gás são alojados em invólucros, muitas vezes não é possível usar métodos tradicionais de análise de condições. O processo seria muito trabalhoso, demorado e antieconômico.  No entanto, existe uma necessidade imperativa de testar esses sistemas, pois até mesmo os componentes que são nominalmente livres de manutenção precisam ser avaliados.
A legislação de muitos países, incluindo a alemã, exige que todos os equipamentos de trabalho sejam testados regularmente, com base em uma avaliação dos riscos potenciais. E os disjuntores de média tensão isolados a gás certamente se enquadram na categoria de equipamento de trabalho. As novas técnicas de teste facilitam o cumprimento das obrigações legais pelos usuários de painéis de distribuição, além de fornecer informações valiosas para auxiliar no planejamento eficaz da manutenção.

O isolamento não é mais necessário

Com as novas técnicas, não é mais necessário isolar os disjuntores ao avaliar sua condição. O instrumento de teste é conectado ao sistema capacitivo de detecção de tensão através de um adaptador. Além disso, ele é conectado a uma caixa de disparo e, por meio de alicates de corrente, ao sistema de disjuntores de média tensão. Pode ser utilizado um analisador de disjuntores TM1700 ou um analisador TM1800, como mostrado nas Figuras 1 e 2. Todos os principais parâmetros podem ser medidos e registrados sem a necessidade dos demorados procedimentos de isolamento e aterramento exigidos por outros métodos de teste. Além disso, não são necessárias conexões com circuitos secundários.

Técnicas de teste atuais

Os métodos de teste mais comuns para disjuntores de média tensão incluem medições de temporização e resistência de contato, mas ambos os testes tradicionalmente exigem acesso elétrico às principais conexões de contato. Em sistemas isolados a ar, isso geralmente não é um problema. Além disso, os disjuntores isolados a ar podem ser retirados dos conjuntos dos quais fazem parte, permitindo que sejam desconectados com segurança de todos os componentes que transportam altas tensões. Nesses casos, a gama completa de opções de conexão está disponível.

Mesmo que o disjuntor não seja do tipo extraível, as tecnologias de teste modernas garantem que o dispositivo em teste possa ser aterrado em ambos os lados, não apenas durante a fase de conexão, mas, principalmente, durante o procedimento de teste. Essas tecnologias incluem a cronometragem usando o método DCM, que é uma das tecnologias DualGround™ disponíveis exclusivamente nos instrumentos Megger.
 

O desafio dos sistemas de média tensão isolados a gás

As opções de conexão direta disponíveis para disjuntores isolados a ar infelizmente não estão disponíveis para disjuntores em sistemas de comutação fechados e isolados a gás. Todos os componentes primários que entram em contato com as altas tensões estão envolvidos em um compartimento de gás hermeticamente fechado. Teoricamente, o acesso elétrico a esses componentes seria possível por meio de compartimentos de terminais de cabos, campos de reserva ou rotas semelhantes. No entanto, na melhor das hipóteses, esse acesso geralmente só está disponível durante as fases de configuração e comissionamento e, mesmo assim, está sujeito a várias restrições.

Essas opções não oferecem uma abordagem prática para testes rotineiros e periódicos, pois seria necessário isolar muito mais do sistema do que apenas o dispositivo em teste. Em muitos casos, o sistema inteiro precisaria ser isolado. Além disso, organizar o acesso para medições por meio das conexões de cabos consome muito tempo e, muitas vezes, traz mais riscos do que benefícios. O que os operadores de sistemas de média tensão realmente precisam são opções e conceitos práticos de teste que sejam compatíveis com a tecnologia de teste que utilizam atualmente. Não realizar testes ou realizar apenas testes limitados não são soluções satisfatórias!

Novas possibilidades

A abordagem mais adotada para medições de tempo em sistemas fechados de média tensão isolados a gás é utilizar o ponto de medição capacitivo para medidores de tensão ou um medidor de tensão capacitivo integrado, conforme a norma IEC 61243-5 VDE 0682-415. Esse método foi desenvolvido e amplamente testado pela Syna e Westnetz, em colaboração com a Megger. Os pontos de medição capacitivos, também conhecidos como Sistema de detecção de tensão (VDS), são uma interface segura para os componentes de alta tensão. Eles representam a única conexão com a parte ativa do sistema, caso não haja um transformador de tensão presente.

Várias versões do VDS, incluindo os tipos HR (Alta resolução), MR (Média resolução) e LRM (Medida de baixa resistência), estão em uso, mas as propriedades elétricas de todos os tipos foram padronizadas. Existem adaptadores disponíveis para todos os sistemas, a fim de adequá-los ao moderno padrão LRM. Ao desenvolver a nova tecnologia de análise para disjuntores de média tensão isolados a gás, foi necessário apenas criar um adaptador de medição (Fig. 4) para se adequar ao VDS LRM.

Para medir os tempos de comutação do disjuntor, as operações de teste são realizadas no campo relevante sem carga, mas com a tensão operacional normal. Os medidores de tensão capacitivos também são usados em sistemas isolados a ar, o que facilita a validação da nova técnica, comparando as medições de tempo convencionais com as medições obtidas por meio do VDS. As variações encontradas estão de acordo com as tolerâncias normais para medições convencionais realizadas várias vezes no mesmo disjuntor.

A Fig. 5 mostra um exemplo dessa comparação para uma operação de abertura e fechamento.

Como mostrado no gráfico, parâmetros como a corrente de disparo e a operação dos contatos auxiliares podem ser registrados da mesma forma ao medir os tempos de comutação por meio do VDS. Também é possível realizar medições síncronas de tempo de percurso.

Um benefício importante das medições de tempo feitas por meio do VDS é a possibilidade de realizar medições de primeiro disparo. O "primeiro disparo" refere-se à primeira operação de interrupção que o disjuntor realiza depois de permanecer fechado por muitos anos. Essa operação de interrupção agora pode ser registrada, permitindo a identificação de problemas como os causados pelo envelhecimento do lubrificante (resinificação).

Isso não era possível com as técnicas convencionais de medição de tempo, pois com elas era necessário isolar o interruptor antes que a medição fosse realizada. Isso significava que, no passado, as medições de primeiro disparo só podiam ser feitas registrando as correntes secundárias do transformador, utilizando alicates de corrente. A configuração do teste com os adaptadores de medição VDS é significativamente mais rápida, fácil e segura.

Comutação segura

Ao realizar medições usando o VDS, o sistema permanece energizado. Isso tem a vantagem de não ser necessário realizar o isolamento de acordo com as cinco regras de segurança. No entanto, todos os procedimentos de bloqueio e funções de proteção ainda devem ser observados.

Como as medições de tempo convencionais eram realizadas apenas em disjuntores isolados, os comandos de comutação eram emitidos pelo dispositivo de teste. Entretanto, é muito mais eficiente que o analisador de disjuntores atue como um dispositivo de registro passivo, que não emite comandos de comutação. Em vez disso, esses comandos vêm do sistema de controle local ou da sala de controle – o analisador simplesmente recebe os sinais de acionamento do sistema.

Para garantir a realização do teste com segurança e a exibição clara dos resultados, foi desenvolvida uma caixa de disparo.  Ela pode ser vista ao lado do conjunto de teste na Fig. 6. Todos os comandos de comutação do sistema, como seccionadores, chaves de aterramento, chaves de várias posições, disjuntores e motores acionados por mola, são roteados pela caixa de disparo e enviados para a entrada de acionamento no analisador de disjuntores como um comando agrupado. As correntes de disparo e do motor são registradas pelo analisador usando alicates de corrente. Isso significa que a análise baseada em campo de todos os dispositivos de comutação pode ser realizada de maneira rápida, conveniente e segura.

Conclusão

As medições de tempo para disjuntores em sistemas fechados de média tensão podem agora ser feitas de forma rápida, segura e com o mínimo de esforço usando o VDS. O adaptador de medição econômico – a caixa de disparo – é o único dispositivo necessário, além dos analisadores de disjuntores TM1800 e TM1700 existentes. Agora, as medições de primeiro disparo também podem ser realizadas automaticamente. A medição VDS, combinada com o acionamento do sistema em teste, permite uma avaliação abrangente dos dispositivos de comutação em sistemas MV-GIS e já está demonstrando seu valor na prática.

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