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DISJUNTOR DE ALTA TENSÃO Professora : ANTÔNIA CRUZ DISJUNTOR DE ALTA TENSÃO Definição • Disjuntores são equipamentos de manobra cujo objetivo é de estabelecer, conduzir, interromper e suportar correntes elétricas sob sua tensão máxima de rede nas condições normais de serviço (por exemplo, para conectar ou desligar uma linha em uma rede elétrica) e nas condições anormais especificadas (em especial para eliminar um curto-circuito ). • Esses dispositivos eletromecânicos são essenciais em qualquer sistema elétrico, seja uma simples instalação residencial ou um sistema de grande porte como subestações e redes de transmissão. • Os disjuntores devem sempre ser instalados associados aos relés específicos para o projeto em questão, que são os responsáveis pelo seu acionamento na ocorrência de correntes elétricas acima do permitido. DISJUNTOR DE ALTA TENSÃO A proteção dos sistemas é realizada através de Relés que comandam a abertura de disjuntores. Os disjuntores são responsáveis por interromper a circulação de corrente e fazer a extinção do arco elétrico. Os disjuntores podem ser acionados por três tipos de comando Manual - realizado no próprio disjuntor, através de botões. Elétrico - realizado por painéis de comando, que podem ser instalados dentro ou fora das subestações. Automático - através de relés de proteção parametrizados, sem nenhuma intervenção humana. DISJUNTOR DE ALTA TENSÃO • Os disjuntores operam , continuamente , sob tensão e corrente de carga muitas vezes em ambientes muito severo no que diz respeito a e outros. condições temperatura , umidade , poeira Porém este equipamento deve operar com todas nestas suas funções , realizando tarefas tecnicamente difíceis , em questão de decimo de segundos DISJUNTOR DE ALTA TENSÃO • Principio de interrupção da corrente elétrica • A operação de qualquer interruptor se faz separando –se os seus respectivos contatos , que permitem, quando fechados , a continuidade eletrica do circuito. Durante essa separação , devido a energia armazenada no circuito , há o surgimento do arco eletrico , que precisa ser prontamente eliminado , sob pena de consequencias danosas ao sistema . • Como principio básico para a extinção de um arco elétrico qualquer , é necessário que se provoque o seu alongamento por meios artificiais , se reduza a sua temperatura e se substitua o meio ionizado entre os contatos por um meio isolante eficiente que pode ser o ar , óleo ou gás , o que permite, assim, classificar o tipo do meio extintor , consequentemente , as características construtivas dos disjuntores . DISJUNTOR DE ALTA TENSÃO DISJUNTOR DE ALTA TENSÃO • ARCO ELETRICO ? Fenômeno que ocorre quando se separam dois terminais de um circuito que conduz determinada corrente de carga , sobrecarga ou de defeito ou seja canal condutor formada num meio fortemente ionizado , provocando um intenso brilho e elevando , consideravelmente , a temperatura do meio em que se desenvove Princípio de funcionamento. • Ao detectar um curto, ou qualquer outro tipo de falta no sistema, será emitido, a partir do circuito de controle do disjuntor, um comando para que sejam abertos seus contatos, seja eliminado o componentes do sistema. abertura também pode Um comando ser emitido defeito, e protegida a integridade dos de pelo operador sem que tenha ocorrido qualquer tipo de defeito, no caso de manutenção programada, por exemplo. Classificação dos disjuntores Classificação dos disjuntores Pode-se classificar os disjuntores em função de sua tensão de trabalho, tipo de execução, mecanismo de operação e em relação ao princípio de extinção do arco elétrico. Classificação dos disjuntores Tensão nominal A norma NBR 7118, classifica disjuntores com tensão nominal – até 1.000 Volts = Baixa Tensão acima de 1.000 Volts = Alta Tensão Antigamente existiam outras faixas de classificação para tensão nominal, as quais são utilizadas até hoje por facilitarem a identificação de equipamentos que atualmente estão generalizados como Alta Tensão. até 1.000 Volts = Baixa Tensão - de 1.000V até 38KV = Média Tensão - de 38KV até 138KV = Alta Tensão Classificação dos disjuntores Tipo de execução Os disjuntores podem ser de execução fixa ou extraível. Os disjuntores fixos têm os terminais de entrada e saída fixados com parafusos diretamente aos barramentos do painel. Os disjuntores extraíveis são inseridos em celas ou gavetas, e estas são fixadas aos barramentos. A cela possui buchas de passagem para os contatos de conexão e o disjuntor é dotado de pinças (garras) que se acoplam aos contatos de conexão da cela quando inserido. A decisão sobre qual tipo de execução o disjuntor deverá ter, levará em conta não apenas seu custo, mas, sua aplicabilidade, o tipo de programa de manutenção a ser adotado e sua periodicidade e, até mesmo, a seletividade do circuito. Classificação dos disjuntores Mecanismo de operação Pode definir mecanismo de operação como sendo um subconjunto que possibilita o armazenamento da energia necessária à operação mecânica do disjuntor, bem como a liberação desta energia através de mecanismos apropriados, quando do comando de abertura ou fechamento do mesmo. Dentro de cada categoria, conforme a seguir, existe uma variação imensa de detalhes construtivos, característicos de cada fabricante. Classificação dos disjuntores Mecanismo de operação com fechamento e abertura a molas Neste tipo de acionamento, a energia para o fechamento é acumulada em uma mola, que pode ser carregada manualmente ou através de um motor. Quando o mecanismo de disparo é acionado, a mola é destravada, acionando os contatos do disjuntor fechando-o, acontecendo nesta operação o carregamento simultâneo da mola de abertura. Cada fabricante tem o seu próprio arranjo para esse tipo de acionamento, porém, o que acaba de descrever é o princípio de funcionamento comum a todos eles. A grande maioria dos disjuntores de baixa e média tensão, utilizam estes modelos de mecanismo de operação DISJUNTORES DISJUNTORES DISJUNTORES Mecanismo de operação com fechamento a bobina solenóide e abertura a molas Neste sistema, uma bobina solenóide, que na maioria dos tipos de acionamento é usada somente para disparo, é utilizada diretamente para acionar os contatos na operação de fechamento e também para carregar a mola de abertura; aliás, este é um princípio comum a todos os acionamentos, pois, o disjuntor na posição fechado deverá estar sempre com energia armazenada para a operação de abertura, que fica sustentada por uma trava mecânica. O mecanismo de operação com acionamento a solenóide é encontrado normalmente em disjuntores de média tensão. DISJUNTORES Princípios de extinção do arco e detalhes construtivos Disjuntor a seco A extinção do arco elétrico durante a abertura rápida dos contatos é, em geral, obtida através de lâminas radiadoras montadas em câmaras de extinção. Este sistema provoca o resfriamento do arco elétrico e sua consequente extinção que, por intermédio das referidas lâminas, seccionam o percurso do mesmo em pequenos segmentos DISJUNTORES As câmaras de extinção são geralmente montadas e fixadas acima dos contatos de arco de cada pólo em uma posição geometricamente favorável ao confinamento do arco formado durante a interrupção de qualquer valor de corrente. DISJUNTORES Disjuntor a óleo mineral isolante Nos disjuntores a óleo podem-se distinguir dois efeitos principais de extinção do arco voltaico: - O efeito de hidrogênio -O efeito de fluxo líquido O primeiro consiste no fato de que a altíssima temperatura do arco voltaico decompõe o óleo, liberando de tal modo vários gases onde o hidrogênio predomina. Como este gás tem uma condutividade térmica bastante elevada , a retirada de calor das vizinhanças do arco se processa de maneira eficiente, resfriando o mesmo O segundo efeito, consiste em se jogar óleo mais frio sobre o arco dando continuidade ao processo de evaporação aludido, de maneira que grandes quantidades de calor possamser retiradas pelos gases resultantes. DISJUNTORES Existem dois tipos de óleos isolantes para disjuntores: - Parafínico - Naftênico O óleo parafínico é proveniente de petróleo parafínico e pode ser empregado em classe de tensão de até 145 KV. O óleo naftênico é proveniente de petróleo naftênico e pode ser empregado em qualquer classe de tensão. DISJUNTORES Principais componentes Muitas são as partes que integram um disjuntor, cada uma devidamente projetada e com uma função específica para o bom funcionamento do equipamento. 1- Contatos permanentes 2- Contatos de arco 3 Capa de proteção dos contatos de arco 4 Porcelana envoltória CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS DOS DISJUNTORES Os disjuntores do tipo GVO, que utilizam óleo mineral isolante para extinção do arco, são dotados de um grande tanque metálico onde é armazenado o óleo mineral. Este tanque é mantido no potencial da terra e no seu interior são imersos os contatos principais, a câmara de extinção e parte do mecanismo de acionamento dos contatos móveis. Este tipo de tecnologia é utilizado em redes de média e alta tensão (até 230kV) e tem como característica principal uma grande capacidade de interrupção em curto- CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS DOS DISJUNTORES No caso das aplicações em alta tensão, cada polo deste tipo de disjuntor possui uma unidade individual. Os três polos são, então, conectados mecanicamente através acionamento dos contatos móveis, que do mecanismo de é responsável pelo acionamento simultâneo dos três polos nas operações de abertura e fechamento. Além disso, cada polo é dotado de uma câmara com duas buchas de saída na sua parte superior e duas câmaras de interrupção suspensas presas na parte inferior de cada bucha de saída. Os contatos móveis são montados em um elemento igualmente móvel que faz a ligação entre as duas câmaras de interrupção. Caso necessário, o equipamento pode ser dotado ainda de transformadores de corrente, que são instalados na parte inferior das buchas CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS DOS DISJUNTORES A grande desvantagem deste tipo de disjuntor é a carbonização do óleo nas operações necessária manutenção constante. Devido à de interrupção de corrente, o equipamento requer a filtragem do óleo frequentemente. Disjuntores GVO • A grande desvantagem deste tipo de disjuntor é a necessária manutenção constante. Devido à carbonização do óleo nas operações de interrupção de corrente, o equipamento requer a filtragem do óleo frequentemente. Disjuntores GVO Disjuntores GVO CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS DOS DISJUNTORES GVO Principais características: - Alta potência de interrupção: 20.000 MVA; - Utilização em nível de tensão de até 230 kV; - Razoável necessidade de manutenção; - Possibilidade de uso de transformadores de corrente de bucha; - Tempo de interrupção: 3 a 5 ciclos; - Volume: 2.000 litros; - Função do óleo: isolamento, extinção do arco e resfriamento CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS DOS DISJUNTORES Quanto o sistema de interrupção de arco • Antes de analisarmos as técnicas de interrupção de arco dos diversos tipos de tecnologia empregados nos disjuntores, conforme será visto posteriormente , trataremos nesta parte das características construtivas utilizadas em cada um desses equipamentos, incluindo particularidades de cada tecnologia, para que alcancem o nível de performance desejado. serão apresentadas com relação à operação, também as principais características dos disjuntores como capacidade de interrupção e frequência de manutenção necessária. SISTEMA DE INTERRUPÇÃO DE ARCO - Disjuntores GVO Este é o tipo mais antigo de disjuntores a óleo. No passado, consistia apenas de um recipiente metálico com os contatos simplesmente imersos no óleo sem nenhuma câmara de extinção. Hoje os disjuntores GVO possuem câmaras de extinção onde se força o fluxo de óleo sobre o arco. Em Média Tensão, normalmente as três fases estão imersas em um único recipiente que contém de 50 a 100 litros de óleo isolante. No caso de Alta Tensão, o encapsulamento é monofásico e cada tanque contém acima de 2.000 litros de óleo isolante. SISTEMA DE INTERRUPÇÃO DE ARCO -Disjuntores GVO • Nestes disjuntores, a extinção do arco se dá através da geração de gases, composto na sua percentagem de acetileno e metano, maioria por hidrogênio, associado a uma em virtude da decomposição das moléculas de óleo devida às altas temperaturas desenvolvidas na região do arco. O aumento da pressão interna das câmaras de interrupção cria um fluxo de óleo que resfriar e alongar o arco. Principais características:GVO • Alta potência de interrupção: 20.000 MVA; • Utilização em nível de tensão de até 230 kV; • Razoável necessidade de manutenção; • Possibilidade de uso de transformadores de corrente de bucha; • Tempo de interrupção: 3 a 5 ciclos; • Volume: 2.000 litros; • Função do óleo: isolamento, extinção do arco e resfriamento. Principais características:GVO • Disjuntores GVO de alta tensão possuem unidades individuais por fase, conectadas mecanicamente pelo mecanismo de operação de abertura e fechamento. Cada fase é constituída por um tanque contendo duas buchas externas com a função de isolar a parte metálica do potencial, duas câmaras de extinção conectadas na parte inferior das buchas, os contatos móveis que fazem a ligação elétrica entre as câmaras, o mecanismo de acionamento dos contatos móveis, e quando necessário, transformadores de corrente conectados na parte inferior das buchas. Corte de um pólo de disjuntor GVO GE FK 145/37000 (General Electric) Principais características: - Alta potência de interrupção: 20.000 MVA; - Utilização em nível de tensão de até 230 kV; - Razoável necessidade de manutenção; - Possibilidade de uso de transformadores de corrente de bucha; - Tempo de interrupção: 3 a 5 ciclos; - Volume: 2.000 litros; - Função do óleo: isolamento, extinção do arco e resfriamento Disjuntores PVO – Pequeno Volume de Óleo • Os disjuntores a pequeno volume de óleo isolante representam uma evolução direta dos GVO. O avanço da tecnologia, no que diz respeito à utilização do fluxo forçado de óleo sobre o arco, permitiu o aumento da eficiência no processo de extinção e a diminuição considerável do volume de óleo empregado. • Neste tipo de disjuntor, o óleo é armazenado em volumes reduzidos e mantidos sob um nível de pressão . • Disjuntores PVO podem operar em todas as classes de tensão. Em média tensão, eles cobrem praticamente todo o conjunto de capacidades de ruptura a 63 kA. Já a níveis superiores, a capacidade de interrupção pode estar limitada a certo nível de corrente. Disjuntor a pequeno volume de óleo PVO Estes disjuntores representam o desenvolvimento natural dos antigos disjuntores GVO, na medida em que se procura projetar uma câmara de extinção com fluxo forçado de óleo sobre o arco aumentando-se a eficiência interrupção da corrente do processo de e diminuindo-se drasticamente o volume de óleo no disjuntor. Quando utilizado em Média Tensão, contém em média, de 2 a 5 litros de óleo isolante por pólo. Para Alta Tensão, contém em média, de 50 a 100 litros de óleo isolante por pólo. Disjuntores PVO – Pequeno Volume de Óleo Os disjuntores PVO, são normalmente construídos em duas versões : • Disjuntores de construção aberta instalado em cubículos de alvenaria ou metálico devido a exposição de seus componentes ativos São mais comercializados em instalações industriais de pequeno e médio porte • Disjuntores de construção do tipo extraível são construídos para funcionar normalmente em cubículo metálico apropriado fabricado com dispositivo de travamento e intertravamento. Neste tipo de disjuntor os contatos são instalados no interior de câmaras de extinção individualmente Os pólos que contêm a câmara de extinção, o contato fixo, o móvel e o líquido de extinção do arco são os principais elementos do disjuntor. Cada pólo é dotado de um bujão com um orifício superior para enchimento e outro inferior para drenagem do óleo isolante, cujonível pode ser controlado através de um visor de material transparente, instalado na altura da câmara de expansão. O óleo utilizado neste tipo de disjuntor pode ser do tipo parafínico ou naftênico O contato fixo e o móvel são as partes do disjuntor de maior desgaste. Sua vida útil está diretamente ligada ao número de interrupções realizadas pelo disjuntor e ao valor da corrente interrompida. O contato móvel é constituído de uma haste cilíndrica oca, de cobre, dotada de uma ponta resistente às altas temperaturas resultantes do arco elétrico. Disjuntores PVO – Pequeno Volume de Óleo Partes de Disjuntores PVO – Comparação entre os disjuntores dos tipos GVO e PVO SISTEMA DE INTERRUPÇÃO DE ARCO -Disjuntores a Ar Comprimido • Os disjuntores a ar comprimido utilizam o ar natural comprimido em reservatórios como elemento de extinção do arco elétrico gerado durante a abertura e fechamento dos contatos. Esta técnica está classificada como uma das mais limpas por utilizar o próprio ar que respiramos, porém comprimido em alta pressão, necessitando sempre de grandes cuidados com a qualidade dos reservatórios. Disjuntores a ar comprimido • O princípio de funcionamento se faz da seguinte forma: ao comandar o disjuntor, suas válvulas de sopro e exaustão, localizadas na câmara de comando, se abrem permitindo a circulação do ar pelos contatos • . A válvula de sopro permite a injeção do ar comprimido a passar pelos contatos resfriando e alongando o arco desenvolvido, enquanto que a válvula de exaustão conduz este ar, que agora está ionizado, para a atmosfera, garantindo a isolação necessária entre os contatos móveis e fixos. • A intensidade e a velocidade do fluxo de ar determinam a eficiência do disjuntor . Há duas técnicas usuais empregadas para extinguir o arco elétrico por meio de ar comprimido: sopro de única direção (mono-blast) e sopro de duas direções (duo-blast), sendo que a segunda técnica é mais eficiente e mais utilizada no momento. Nos disjuntores com sopro de única direção, o fluxo de ar passa pelo centro do contato móvel somente. Nos disjuntores de sopro de duas direções, o fluxo passa pelo centro dos contatos móveis e fixos Disjuntores a ar comprimido Disjuntores a ar comprimido Disjuntores a ar comprimido • Um fator de extrema importância para o bom funcionamento deste tipo de disjuntor é o suprimento de ar, o meio isolante utilizado. Para que o equipamento possa assegurar uma operação satisfatória e segura, é necessário garantir não somente a pressão em seu interior dentro dos níveis requeridos em projeto, mas também que o ar apresente alto grau de pureza e baixíssima umidade. Para tanto, são instaladas unidades centrais de ar comprimido dotadas de compressores, filtros e desumidificadores. Disjuntores a ar comprimido • Existem dois tipos diferentes de tecnologia utilizados em disjuntores a ar comprimido. • Na primeira tecnologia o arco é extinto através do sopro unidirecional do ar , conduzindo até a região dos contatos pelo interior do próprio dispositivo que os contem . O arco , sai pela válvula superior do contato móvel • Na segunda tecnologia o sopro bidirecional , o ar é levado á região do arco de maneira semelhante , porém o seu escape se da pelo interior das hastes que contem os contatos fixos e móvel , separando a trajetória do arco em duas direções opostas Disjuntores a ar comprimido • Para a garantia de todas essas características, o disjuntor deve contar com um sistema de controle fatores, capaz além de monitorar todos esses de requisitar manutenção constante. Caso seja constatado que algum desses requisitos não esteja sendo atendido, o sistema de supervisão pode acionar os bloqueios e alarmes para informar o operador sobre a não conformidade das condições de operação. Disjuntores a ar comprimido • Com relação às aplicações, os disjuntores a ar comprimido podem operar em todas as faixas de tensão previstas em normas. No entanto, normalmente são instalados em redes que operam em alta ou extra-alta tensão. Isso se deve ao fato de que apesar da complexidade de concepção e de operação deste tipo de equipamento, a segurança apresentada por utilizar um meio de extinção não inflamável aliada às suas boas propriedades extintoras lhe conferem grandes vantagens para operar nos níveis de tensão mais elevados. Disjuntores a ar comprimido Disjuntores a ar comprimido • Além das vantagens fornecidas por este tipo de construção, os disjuntores a ar comprimido se sobressaem principalmente pela facilidade de obtenção do meio extintor e pela sua velocidade de operação. • Suas desvantagens gerais são: o alto custo das unidades centrais de ar comprimido (principalmente em pequenas instalações); a grande necessidade de manutenção; o nível de ruído emitido, o que limita sua utilização próximo a áreas residenciais. As principais características – ar comprimido • Operação a alta tensão: até 765 kV; • Alta capacidade de interrupção: até 80 kA; • Necessidade de fonte externa de ar comprimido; • Alto nível de ruído; • Necessidade de resistores de pré-inserção para controle de sobretensão; • Baixo tempo de interrupção: 1 ciclo; • Razoável necessidade de manutenção; • Razoável complexidade de operação. SISTEMA DE INTERRUPÇÃO DE ARCO - Disjuntores a SF6 • Disjuntores a SF6, hoje em dia, constituem a classe de disjuntores mais utilizada para níveis de tensões mais elevados. Podendo ser instalados para aplicações em redes de até 420 kV ou superiores, sua potência de interrupção pode chegar a até 22.000 MVA com tempo de interrupção de 3 ciclos. No entanto, sua utilização não é viável em aplicações com faixas de tensão mais reduzida devido à relativa complexidade construtiva e, principalmente, por razões econômicas. • Os disjuntores a SF6, por exemplo, o gás não pode ser descartado de forma alguma para o meio ambiente. Após a interrupção de uma corrente, o gás deve ser armazenado no interior do equipamento para que se recombine, retornando ao estado inicial, antes que possa ser utilizado novamente para outra operação de extinção de arco. Disjuntores a SF6 • A primeira aplicação de SF6 em um meio isolante data de 1940, coberta pela patente USA 2221671 , porém seu uso como meio extintor de arco elétrico foi iniciado por volta de 1952. A partir destes primeiros estudos, várias patentes surgiram sobre as propriedades especiais do gás em países da Suíça. No entanto sua aplicabilidade Europa, como Suécia, Alemanha, França e em disjuntores surge um pouco mais tarde . Propriedades do SF6 (Hexafluoreto de enxofre) o tornam • As características físicas e químicas do SF6 um excelente meio isolante e extintor, garantindo sua aplicabilidade até os dias de hoje. • O SF6 é um gás não tóxico, não combustível, inodoro e extremamente estável e inerte até temperaturas em torno de 5000°C devido sua estrutura molecular simétrica, comportando-se como um gás nobre. • A aplicabilidade do SF6 como meio extintor e isolante possibilitou aumentar os níveis de tensão e corrente em disjuntores, já que suas propriedades químicas garantem uma isolação bem mais alta em relação ao ar, não necessitando, aumentar exageradamente as câmaras contendo o gás . Assim, um disjuntor a gás SF6 pode ser construído em tamanho bem reduzido em relação ao disjuntor a ar comprimido, possuindo as mesmas capacidades dielétricas. • Foram desenvolvidas varias técnicas para interrupção de corrente elétrica nesta tecnologia Disjuntores a SF6 Técnicas para interrupção de corrente elétricas utilizando –se SE6 1 - Dupla pressão 2–Autocompressão 3 – Arco girante Disjuntores a SF6 de dupla pressão • Estes fazem parte da 1ª geração de disjuntores a gás SF6. • Incorporam em seu interior dois circuitos com pressões distintas. Um circuito com alta pressão ( 16kg / cm2), e outro com baixa pressão (3kg / cm2 ). Esta diferença de pressão é necessária para que haja fluxo de gás do circuito de alta pressão para o de baixa, passando por entre os contatos do disjuntor. Através dasválvulas de descarga, o gás é injetado em um reservatório intermediário de pressão, extinguindo o arco elétrico . Quem injeta o gás são os próprios mecanismos de transmissão do disjuntor que se movimentam no momento da operação. Após a abertura dos contatos, o gás é descarregado para o circuito de baixa pressão, e assim, bombeado de volta ao circuito de alta pressão por meio de um compressor. Disjuntores a SF6 de dupla pressão • Por causa de sua construção complexa (dois circuitos de pressão, o uso de compressor auxiliar e resistores de aquecimento), praticamente não são mais fabricados nos dias de hoje, dando lugar à segunda geração de disjuntores a SF6, os disjuntores de pressão única. Disjuntores a SF6 de pressão única • Esta é a 2ª geração de disjuntores a SF6 e tiveram o início do seu desenvolvimento em fins dos anos 60 com o intuito de simplificar o sistema de dupla pressão. Nesses disjuntores o gás está pressurizado a uma pressão única dentro de um sistema fechado . A diferença de pressão, necessária para que ocorra o fluxo de gás é conseguida criando-se uma sobrepressão transitória no momento da abertura dos contatos por meio de um pistão ligado à haste do contato móvel, que ao dentro de umamovimentar-se, comprime o gás câmara . Disjuntores a SF6 de pressão única • O completo funcionamento da técnica de extinção é descrito a seguir: Com o disjuntor na naturalmente pelas partes condutoras . posição fechada, a corrente elétrica flui Ao comandar o disjuntor para abertura, o contato móvel e o cilindro começam a se gás contra omovimentarem, comprimindo o êmbolo fixo. Disjuntores a SF6 de pressão única Disjuntores a SF6 arco girante Quando o disjuntor atua e os contatos se separam , forma –se entre eles um arco que produz um campo magnético agindo sobre o próprio arco , fazendo-se movimentar –se num percurso anelar no interior da câmara de SF6. Disjuntores a vácuo Disjuntores a vácuo Câmara de interrupção de um disjuntor a vácuo Os disjuntores a vácuo, de um modo geral, são constituídos por um cilindro cerâmico ou de vidro que fornece resistência mecânica, fechada por placas de uma liga metálica (ferro, níquel e cobalto). Em uma das placas é fixado o contato fixo, enquanto na outra, dotada de um fole metálico, é soldado o contato móvel. Assim, duas blindagens metálicas completam a construção, uma envolvendo o fole e outra, o conjunto de contatos. O objetivo desta blindagem é capturar as partículas metálicas quando ocorrer a extinção do arco, para que não se depositem nas paredes do tubo cilíndrico ou do fole. A Figura 2.6 abaixo apresenta um disjuntor a vácuo, como mencionado nesse parágrafo. Disjuntores a vácuo • Suas grandes vantagens no quesito extinção de arco elétrico são demonstradas a seguir : São completamente fechados e não necessitam de fontes externas de gás ou óleo; Não emitem gases, nem chamas; Não requerem manutenção, e em muitos casos, sua vida útil será o próprio período critérios do uma baixa comandos; pelo qual o disjuntor atenda aos circuito onde instalado; Requerem energia para o acionamento deseus São silenciosos em suas operações. Disjuntores a vácuo • A desvantagem desta técnica está no alto custo no desenvolvimento do disjuntor. O fato de ter uma manutenção praticamente inexistente faz com que o custo final possa ser comparado ao das outras técnicas com o decorrer dos anos de trabalho dos equipamentos, já que muito dinheiro se gasta com horas trabalhadas e peças substituídas em disjuntores a óleo, ar comprimido e gás SF6 Disjuntores a vácuo • Este tipo de disjuntor tem sua utilização concentrada na faixa de tensão de 2 a 145 kV. Apesar de o vácuo apresentar alta rigidez dielétrica (cerca de 200 kV/cm), a tensão que pode ser aplicada entre seus contatos é limitada, pois essa rigidez pouco cresce conforme se aumenta a distância entre eles. Disjuntores a vácuo • Os disjuntores a vácuo apresentam ainda outras vantagens. Dentre elas é importante destacar a grande segurança na operação, por não emitir chama e não necessitar de suprimento de gases ou líquidos. • Em linhas gerais, a câmara de um disjuntor a vácuo é formada por um cilindro cerâmico ou de vidro que fornece resistência mecânica, fechada por placas de uma liga metálica (ferro, níquel e cobalto). Em uma das placas é fixado o contato fixo, enquanto na outra, dotada de um fole metálico, é soldado o contato móvel. • Finalmente, duas blindagens metálicas completam a construção, uma envolvendo o fole e outra, o conjunto de contatos. O objetivo desta blindagem é capturar as partículas metálicas quando da extinção do arco para que não se depositem nas paredes do tubo cilíndrico ou do fole. A Figura ilustra uma câmara deste tipo. Disjuntores a vácuo • Existe uma particularidade interessante com relação aos aspectos construtivos deste equipamento. Ao serem interrompidas correntes elevadas, para evitar sobreaquecimento excessivo em alguns pontos do contato, os contatos de arco são projetados de forma que o próprio campo magnético gerado pelo arco provoque a separação destes contatos. Para que se consiga atingir satisfatoriamente essa característica, é necessário um estudo bastante preciso durante a fase de projeto. No entanto, sua obtenção oferece muitas vantagens com relação à operação, como a baixa necessidade de manutenção. Disjuntores a vácuo • Além de requerer pouquíssima manutenção, com relação à expectativa de vida, este tipo de equipamento também vantajoso. Com o se auxílio mostra das muito curvas características mostradas, que representam o número de manobras suportadas em função da corrente interrompida para um disjuntor tipo PVO e outro a vácuo, pode-se observar melhor esse fato . Ambos os disjuntores representados são para operação a 25 kA e 7,2 kV. curvas características número de manobras suportadas em função da corrente interrompida - PVO x vácuo Disjuntores a sopro magnético • Esses utilizam o principio da força eletromagnética para conduzir o arco elétrico a uma câmara de extinção , onde o arco é dividido , desionizado . Resfriado e finalmente extinto. Disjuntores a sopro magnético • Disjuntores a sopro magnético são utilizados em redes cuja tensão pode chegar até 24 kV. Com relação aos outros disjuntores, este equipamento apresenta uma técnica de interrupção bastante particular, como o fato de seus contatos se abrirem no ar, o que reflete também em seus aspectos construtivos. • Uma das principais características deste tipo de disjuntor é a alta resistência do arco elétrico. Como neste caso o arco queima no ar e é forçado a se alongar consideravelmente, sua resistência aumenta e, consequentemente, aumenta também a tensão por ele dissipada. Essa alta resistência lhe confere uma grande vantagem, pois, dessa forma, este tipo de equipamento não produz grandes surtos de manobra, uma vez que a resistência do arco interage com o circuito, tornando-o mais resistivo e diminuindo o valor instantâneo da TTR após a interrupção • Outra vantagem interessante de disjuntores a sopro magnético é o fato de não utilizarem meio extintor inflamável para o corte da corrente. Isso os torna extremamente seguros e lhes permite serem utilizados em aplicações específicas. Disjuntores a sopro magnético • Sua principal desvantagem, no entanto, também está ligada ao fato do arco elétrico queimar no ar. A consequência desta queima é uma rápida oxidação nos contatos, o que leva a uma frequente manutenção e à diminuição da sua vida útil. • Como a velocidade de deteriorização de seus componentes está intimamente ligada à tensão e corrente de operação, este fator limita também sua utilização a redes de tensão mais baixas. Outra desvantagem que apresentam é o alto ruído emitido, o que também pode limitar seu uso. SIATEMA DE ACIONAMENTO • São quatro os tipos de mecanismo operação de disjuntores: • Sistema de mola • Sistema de solenoide • Sistema de ar comprimido • Sistema hidraulico Características elétricas principais •Tensão nominal • Nível de isolamento • Tensão suportável á frequência industrial • Tensão nominal suportável a impulso ( TNSI) • Tensão de restabelecimento • Tensão de restabelecimento transitório • Taxa de crescimento da tensão de restabelecimento transitoria • Corrente nominal • Corrente de interrupção • Corrente de interrupção simétrica nominal • Corrente de estabelecimento • Corrente suportável de curta duração • Duração nominal da corrente de curto- circuito