Como surgem as sobretensões de corte de corrente quando um disjuntor a vácuo interrompe um reator?

Nas operações de campo, pode-se ouvir ocasionalmente um "estalo" agudo quando umdisjuntor a vácuointerrompe um reator shunt - geralmente seguido por uma falha no reator ou na terminação do cabo. As investigações freqüentemente apontam a "sobretensão de corte de corrente" como a culpada. Como exatamente ocorre essa sobretensão? Na verdade, é bastante simples.

Three Technical Bottlenecks Of Our Country's Intelligent Vacuum Circuit Breakers Still Need To Be Overcome.

Corte de corrente: interrompendo a corrente antes que ela chegue a zero

Disjuntores a vácuopossuem uma capacidade de extinção de arco excepcionalmente forte. Ao interromper pequenas correntes indutivas, o disjuntor pode extinguir o arco à força - enquanto a corrente ainda está em vários amperes - em vez de esperar que ele atinja seu ponto natural de cruzamento com zero. Este fenômeno é conhecido como “corte de corrente”. Como um reator é uma carga indutiva, a queda repentina da corrente para zero deixa a energia magnética armazenada na indutância sem ter para onde ir; ele é forçado na capacitância parasita presente no circuito.

A transferência de energia aumenta a tensão

Capacitâncias - como a capacitância do reator para o terra ou a capacitância do cabo - combinam-se com a indutância para formar um circuito oscilatório LC. A energia magnética armazenada flui para os capacitores, carrega-os até o pico e depois descarrega de volta, criando uma oscilação. No momento em que a energia magnética é totalmente convertida em energia do campo elétrico, a tensão através dos capacitores atinge um nível muito alto – esta é a sobretensão de corte de corrente. A frequência de oscilação pode atingir vários quilohertz, com amplitude potencialmente várias vezes superior à tensão do sistema.

Valores de corte mais altos e capacitância mais baixa levam a sobretensões mais severas

Um valor de corrente de corte maior significa mais energia magnética armazenada, resultando em uma sobretensão mais alta. Da mesma forma, uma capacitância de circuito menor leva a uma impedância característica mais alta, o que intensifica ainda mais a sobretensão. Enquanto a corrente de corte para umdisjuntor a vácuonormalmente em torno de 5A, parâmetros específicos do circuito podem fazer com que essa sobretensão atinja níveis que ameacem o isolamento entre espiras do reator ou a integridade das terminações dos cabos.

O verdadeiro culpado muitas vezes não é o próprio corte atual

Um detalhe crítico é frequentemente esquecido: em testes de campo envolvendo 35kVdisjuntores a vácuointerrompendo reatores, a sobretensão causada apenas pelo corte de corrente muitas vezes não é o fator mais grave. Em vez disso, é a "reignição" na primeira fase para limpar - que pode subsequentemente desencadear a interrupção simultânea em todas as três fases - que serve como o principal condutor para estas sobretensões de alta frequência e alta amplitude. O corte atual atua como o gatilho, enquanto a reacendimento agrava a situação.

A compreensão deste mecanismo fornece uma base para a seleção de amortecedores RC ou pára-raios apropriados, garantindo que as sobretensões de comutação sejam mantidas dentro dos limites da capacidade de resistência do isolamento.

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