Diferença entre disjuntores a vácuoeDisjuntores SF6em armários de distribuição
1. Introdução
Disjuntores a vácuo e disjuntores SF6 são os principais componentes em armários de distribuição. Na Europa e na maioria dos países do Oriente Médio, os disjuntores SF6 são os preferidos; na China, Japão e Estados Unidos, os disjuntores a vácuo são os preferidos; em outras regiões, as duas tecnologias são quase igualmente populares. Tecnologias de alto e baixo nível de óleo ainda são usadas em pequenas quantidades na China, Europa Oriental, Índia e América Latina, mas a tendência é muito óbvia e em breve será substituída por disjuntores SF6 e tecnologias de vácuo. Dados relevantes mostram que empresas multinacionais na indústria elétrica, incluindo a ABB, são complementares no desenvolvimento das duas tecnologias. Nos últimos anos, o desenvolvimento mais recente e importante das duas tecnologias no país e no exterior é o uso de atuadores magnéticos permanentes e a integração de elementos sensores relevantes no armário de distribuição.
2 Características de interrupção do arco
2.1 Disjuntores SF6
Os disjuntores SF6 atualmente usam sistemas de auto-sopro. O disjuntor do tipo sopro automático tem energia operacional relativamente pequena, mas tem bom desempenho, como pequena energia de arco ao cortar corrente de curto-circuito e longa vida elétrica; ao quebrar pequenas correntes indutivas, seu múltiplo de sobretensão é menor que 2,5 vezes. 2.2 Disjuntor a vácuo
Os contatos dos disjuntores a vácuo devem ter alta resistência à corrosão do arco ao abrir e fechar; ao interromper pequenas correntes, eles devem ter baixo desempenho de corrente de arco. Pesquisas sobre materiais mostram que materiais compostos de cobre-cromo são os melhores e mais satisfatórios materiais de contato e materiais compostos de cobre-cromo com um teor de cromo de 20% a 60% são agora usados como materiais padrão para contatos. Inicialmente, contatos especiais eram usados para evitar o campo magnético radial na superfície de contato do arco, forçando a raiz do arco a girar continuamente ao longo da superfície de contato, evitando assim o superaquecimento local e o desgaste irregular. Uma melhoria adicional no formato do contato é o desenvolvimento de um campo magnético axial, que pode distribuir uniformemente a raiz do arco sobre toda a superfície de contato.
3. Tendência de desenvolvimento decircuito SF6disjuntores de ti e disjuntores a vácuo
3.1 Atuador magnético permanente
Na superfície, o mecanismo operacional do disjuntor realiza apenas uma função simples de "abrir-fechar" ou "fechar-abrir". Quando a posição necessária é alcançada, é necessário garantir que o contato permaneça nessa posição até que um comando para alterar a posição seja recebido. Portanto, o atuador é um atuador biestável típico, e seu desempenho deve ser altamente confiável. No passado, molas mecânicas e mecanismos de came foram usados por muito tempo.
O atuador magnético permanente inclui um núcleo laminado fixo, ímãs permanentes, bobinas de fechamento e abertura e dispositivos eletrônicos especiais, que podem fornecer todas as funções auxiliares eletrônicas, como intertravamento, abertura, fechamento, etc., e também inclui recursos de autodiagnóstico. Os capacitores eletrolíticos fornecem a potência de impacto necessária para as bobinas de abertura e fechamento. O sistema mecânico do atuador magnético permanente é bastante simplificado, e a grande redução em seus componentes reduz a probabilidade de falha de acordo, reduzindo assim o nível de manutenção do atuador[2]. Os novos disjuntores de atuador magnético a vácuo e SF6 são totalmente intercambiáveis entre si, assim como o projeto anterior. Essa intercambiabilidade permite que o gabinete de distribuição existente seja reequipado com investimento mínimo.
3.2 Integração de elementos sensores e dispositivos eletrônicos
Usando software apropriado e elementos sensores de corrente e tensão necessários, a função de proteção é integrada ao sistema de controle do disjuntor, tornando o disjuntor um dispositivo de automação inteligente completo com funções de proteção e comutação, e alcançando a meta de maior confiabilidade, a menor interface de componente, de modo a facilitar a aplicação no sistema de distribuição secundária de média tensão. Este também é o status de desenvolvimento atual do sistema de distribuição de baixa tensão.
4. Desempenho técnico
4.1 Vida elétrica e mecânica
A experiência de uso mostra que tanto os disjuntores a vácuo quanto os disjuntores SF6 podem ser livres de manutenção. Os disjuntores SF6 de alta qualidade e os disjuntores a vácuo atendem totalmente aos requisitos padrão dos disjuntores Classe B na IEC60056. Ou seja, os disjuntores Classe B não exigem manutenção nos componentes do disjuntor dentro da vida útil esperada, mas exigem manutenção apenas em outros componentes. A IEC estipula o número de operações que o disjuntor deve ser capaz de concluir com base nas condições de uso, como a rede de linha de exaustão conectada ao disjuntor e se o interruptor de religamento é usado.
4.2 Sobretensão de operação
Os disjuntores SF6 têm um baixo nível de sobretensão operacional sem nenhum dispositivo externo.
Disjuntores a vácuo com materiais de contato modernos também mostram baixos níveis de corrente de interrupção. No entanto, em aplicações especiais, um estudo detalhado dos parâmetros do sistema pode ser necessário para determinar se um dispositivo limitador de sobretensão especial é necessário, o que depende principalmente das características da instalação industrial.
5. Exemplos de aplicação
(1) Linhas e cabos de exaustão: Quando usados para cortar e proteger a rede de distribuição da linha de exaustão, os disjuntores a vácuo e SF6 atendem aos requisitos.
(2) Transformadores: Os modernos disjuntores a vácuo e disjuntores SF6 são adequados para cortar a corrente de excitação de transformadores descarregados com um múltiplo de sobretensão menor que 3.0.
Em alguns casos especiais, como quando disjuntores a vácuo são usados para desligar transformadores do tipo seco em equipamentos industriais, para-raios são recomendados.
(3) Motores: Quando disjuntores são usados para cortar motores, deve-se prestar total atenção à questão do manuseio de sobretensão. O limite alvo de sobretensão é menor que 2,5 vezes, o que pode ser alcançado por ambos os disjuntores. Quando disjuntores a vácuo são usados para cortar motores pequenos (corrente de partida menor que 600A), medidas para limitar a sobretensão podem ser necessárias devido a múltiplas reignições do arco, o que é um fenômeno de probabilidade muito baixa.
(4) Bancos de capacitores: Ambas as tecnologias são aplicáveis à comutação de bancos de capacitores sem reignição. Ao comutar em grupos, pode ser necessário instalar reatores para limitar a corrente de impacto. A tecnologia de controle síncrono de disjuntores é uma solução eficaz para esse problema. Os disjuntores SF6 são particularmente recomendados para aplicações com tensões nominais acima de 27 kV.
(5) Fornos a arco: A comutação de fornos a arco é caracterizada por operação frequente, alta corrente e intervalos curtos. Disjuntores a vácuo são particularmente adequados para tais aplicações.
(6) Reatores de derivação: Os disjuntores SF6 são adequados para comutar reatores de derivação, que geralmente têm um múltiplo de sobretensão menor que 2,5. Medidas adicionais para limitar a sobretensão podem ser necessárias ao usar disjuntores a vácuo.
(7) Tração ferroviária eletrificada: Em princípio, ambos os disjuntores podem ser usados, mas em algumas aplicações de alimentação de baixa frequência (como 16,67 Hz), disjuntores a vácuo são recomendados.
6. Conclusão
Do ponto de vista do uso, disjuntores SF6 e disjuntores a vácuo são tecnologias complementares. Fatores econômicos, preferências do usuário, hábitos no país, capacidades de fabricação e requisitos especiais de comutação são os principais fatores para os tomadores de decisão ao determinar o tipo de disjuntor. Requisitos especiais, como combinar o disjuntor com as condições de trabalho e comutação frequente, podem ser fatores adicionais que afetam a seleção do tipo de disjuntor. Neste momento, um estudo abrangente pode ser necessário para fazer a melhor escolha.
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