Quadros de comutação de alta tensão são equipamentos de gabinete elétrico utilizados em sistemas de energia. A função do quadro de comutação de alta tensão é ligar, desligar, controlar e proteger o sistema de energia durante os processos de geração, transmissão, distribuição e conversão de energia. Os componentes no quadro de comutação de alta tensão são principalmente disjuntores de alta tensão, seccionadores de alta tensão, interruptores de carga de alta tensão, mecanismos de operação de alta tensão, etc.
Existem muitos métodos de classificação para quadros de comutação de alta tensão. Por exemplo, pela instalação de disjuntores, podem ser divididos em quadros de comutação de alta tensão móveis e fixos, ou divididos em quadros de comutação de alta tensão abertos e de caixa fechada metálica, de acordo com a estrutura do gabinete. Quadros de comutação de alta tensão fechados metálicos e quadros de comutação de alta tensão blindados fechados metálicos.
A elevação de temperatura real no interior do quadro de comutação, especialmente nas conexões das barras, é sempre superior aos dados medidos no teste tipo. As principais razões são as seguintes:
(1) Os dados medidos do teste tipo são normalmente concluídos em laboratório, com duração não longa, geralmente não superior a 8 horas, não havendo efeito cumulativo de elevação de temperatura, e não podendo ser equivalentes a equipamentos em operação prolongada e aquecimento contínuo.
(2) Diferentes metais têm efeitos de expansão distintos. O coeficiente de expansão metálica dos parafusos de aço é muito menor que o das barras de cobre e alumínio, especialmente em juntas equipadas com parafusos. Durante a operação, com a variação da corrente de carga e da temperatura, o grau de expansão e contração do alumínio ou cobre e do ferro será diferente, resultando em fluência, ou seja, a deformação plástica lenta do metal sob tensão. O processo de fluência também tem muita relação com a temperatura na junta.
Dispositivo de teste de elevação de temperatura para quadros de comutação de alta temperatura
A prática demonstrou que quando a temperatura de trabalho da junta excede 80 °C, o metal da junta expande-se devido ao superaquecimento, e a posição da superfície de contato desloca-se, resultando na formação de microporos e oxidação. Quando a corrente de carga diminui e a temperatura retorna à posição de contato original, não é possível o contato direto do metal como durante a instalação inicial, devido ao filme de óxido que cobre a superfície de contato. O aumento da resistência de contato em cada ciclo de variação de temperatura eleva o calor do ciclo seguinte, e o aumento da temperatura deteriora ainda mais as condições operacionais da junta, criando um ciclo vicioso.
(3) O parafuso de fixação na junta está comprimido incorretamente. Alguns instaladores ou reparadores acreditam que quanto mais apertado o parafuso de fixação, melhor. Em particular, o coeficiente de elasticidade das barras de alumínio é baixo. Quando a pressão da porca atinge um determinado valor crítico, se a resistência do material for insuficiente e uma pressão inadequada adicional for aplicada, isso causará deformação e inchaço da superfície de contato. A resistência de contato aumenta, o que afeta a eficácia do contato do condutor.
(4) A condutividade do material do condutor selecionado não atende aos requisitos, e a maioria das matérias-primas dos condutores não é suficientemente pura.
(5) Outros fatores no local, como processo de instalação e manutenção inadequado, como tratamento incorreto da superfície de contato da barra durante o processamento, conexão e instalação, irregularidades, falta de planaridade e ausência de graxa elétrica especial aplicada. A área de contato diminui, a resistência de contato aumenta e ocorre geração de calor.
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