Testes de Equipamentos de Comutação de Alta Tensão e Alta Potência

Para garantir a confiabilidade e a segurança dos comutadores e disjuntores, os testes de conformidade com as normas aplicáveis devem ser realizados tanto em instalações de P&D para fins de desenvolvimento quanto em laboratórios de testes independentes para certificação. Devido à sua relevância na economia de um país, é aplicado um conjunto de regulamentos rigorosos sobre como esses componentes são testados e os resultados são analisados.

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electric power testing - switchgear testsing 01

O desafio

Em um sistema de energia elétrica, o quadro de distribuição é a combinação de interruptores de desconexão elétrica, fusíveis ou disjuntores utilizados para controlar, proteger e isolar equipamentos elétricos. Os equipamentos de comutação são usados tanto para desenergizar dispositivos, permitindo a realização de trabalhos, quanto para eliminar falhas a jusante.

O primeiro desafio consiste em obter com segurança as tensões e correntes a serem medidas. Testar centenas de milhares de volts e amperes não é uma tarefa simples. A segurança do usuário é fundamental, enquanto os instrumentos devem ser capazes de adquirir sinais de alta tensão e sinais de derivação de corrente de baixa tensão com alta fidelidade, operar em alto potencial e suportar campos elétricos e magnéticos intensos.

Em seguida, durante o teste de um comutador, os contatos serão abertos (O), fechados (C) e, dependendo do tipo de teste, abertos (O) novamente; isso é denominado medição OC ou OCO.

O movimento do contato é normalmente controlado por meio de sinais elétricos. Esses sinais iniciam o movimento dos contatos no interruptor mecânico para que o circuito seja aberto ou fechado.

Para medições em comutadores de média e baixa tensão, muitas vezes não há sinal disponível para registrar a posição exata dos contatos. Portanto, o tempo entre a ação de abertura ou fechamento e o momento medido de contato ou separação será determinado primeiro em um teste sem carga.

Essas variáveis podem então ser utilizadas para os testes de carga total (curto-circuito).

Para permitir testes harmonizados tanto em processos de P&D quanto de certificação, as rotinas de análise necessárias são definidas em rotinas STL.

A Solução

Configuração conceitual de teste com Switchgear, Digitalizador Isolado, mainframe Genesis HighSpeed e software Perception.

O Hardware

Componentes de um sistema de teste típico: Vários digitalizadores FO isolados 6600 próximos ao DuT, cabos de fibra óptica conectados à sala de controle e mainframe Genesis HighSpeed na sala de controle.

Digitalizadores isolados – o núcleo do sistema

Esses são os componentes mais críticos do sistema de aquisição. Com base em 30 anos de experiência em testes de alta tensão e alta potência, esses instrumentos de terceira geração apresentam entradas de tensão que variam de medições de derivação de baixa tensão a entradas de 200 V para saídas divisoras resistivas ou capacitivas.
Seu conceito de blindagem intensa torna o dispositivo imune a campos magnéticos de até 200.000 A/m, garantindo a captura de sinal de alta fidelidade neste ambiente desafiador.

As baterias duplas e hot-swap garantem 16 horas de operação contínua sem conexão a qualquer fonte de alimentação. Para tensões de isolamento mais baixas, até 2 kV, está disponível uma variante de média tensão que oferece operação contínua por meio de fonte de alimentação isolada.

A conexão de fibra óptica com o mainframe, utilizando cabos padrão econômicos ou cabos industriais de alta resistência, garante uma transmissão sem erros para o mainframe na sala de controle e 100% de segurança para o usuário.

Controle de teste – uma possível extensão

O sequenciador de testes BE3200 é um controlador de alta velocidade que fornece sincronização precisa para a operação de dispositivos utilizados em testes em laboratórios de baixa/alta tensão e alta potência.

Para este fim, estão disponíveis até 64 saídas opticamente isoladas, com amplas funcionalidades de intertravamento e segurança. O padrão de temporização do BE3200 pode ser sincronizado com o gerador da rede, a rede externa ou derivado de um temporizador interno.

As saídas são ativadas e desativadas em uma sequência programada e são totalmente sincronizadas. O sinal de sincronização acompanha a frequência do sinal de entrada. Todas as saídas e entradas do BE3200 são isoladas por fibra óptica.

Tudo isso é configurável com a seção dedicada do software Perception para controle do sequenciador e vinculado ao aplicativo de teste de comutadores.

O Software

Configuração de teste:

O aplicativo Perception HPHV Switchgear permite uma configuração de teste simplificada, fornecendo ao usuário uma interface para identificar o tipo de equipamento de comutação e o tipo de teste.

Para o tipo de comutador, é possível escolher entre monofásico ou trifásico, utilizando sinais de deslocamento e/ou abertura-fechamento e a frequência de rede aplicável necessária para alguns cálculos STL.

The corresponding circuit is shown to conveniently select and connect the appropriate DAQ hardware channels and finalizing the setup by choice of required test type and equipment related variables.

Based on selected configuration, all required formulas and equations will be written to the Perception formula database which allows the user to review any calculations used improving test transparency, troubleshooting and auditability.

Análise de Testes

Após a realização do teste, todos os sinais são armazenados e os resultados necessários são calculados automaticamente.
Os visores do osciloscópio e as tabelas de resultados são preenchidos automaticamente com as variáveis mais utilizadas para facilitar a geração de relatórios e podem ser adaptados para outras aplicações ou requisitos do cliente.

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O desafio

A Solução

O Hardware

Digitalizadores isolados – o núcleo do sistema

Controle de teste – uma possível extensão

O Software

Configuração de teste:

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