Rodrigo Pimentel

Disjuntores a SF6

Fonte: https://www.plustecnica.com.br/produtos/disjuntor-sf6

O disjuntor a SF6 é um equipamento que utiliza o Hexafluoreto de Enxofre (SF6) como meio isolante e de extinção do arco elétrico e funciona como um dispositivo de proteção, que pode ser utilizado na média e alta tensão, para comutar equipamentos em condições normais ou de falha. Tem como principal objetivo interromper o fluxo de corrente ao abrir seus contatos.

O funcionamento do disjuntor ocorre quando há a necessidade de abrir o circuito seja por uma falha elétrica ou um comando operacional. Nesse instante a uma separação dos contatos internos formando um arco elétrico. O gás SF6 é que possui uma boa capacidade dielétrica e um excelente propriedade para extinguir o arco elétrico, uma das vantagens do disjuntor a SF6 estão a alta eficiência da interrupção de correntes elevadas, alta resistência dielétrica, condutividade elétrica muito alta em alta temperatura ocasionando em baixa tensão de arco, sendo incolor, inodoro e não tóxico.

Apesar de vários benefícios técnicos, o uso desse disjuntor apresentam desafios ambientais, pois o gás possui alto potencial de aquecimento global, sendo um gás de efeito estufa. Além do seu custo elevado e da necessidade de mão de obra especializada para manutenção.

Tipos de disjuntores a SF6

Os disjuntores a SF6 são classificados em duas categorias baseada na sua construção física.

Disjuntores de Tanque Vivo

Esse tipo a câmara de interrupção fica contida em um invólucro isolante, ficando isolado da terra e diretamente sob o potencial de linha

Disjuntores de Tanque Morto

A câmara de extinção fica em um invólucro metálico aterrado, ficando no potencial de linha.

Construção e componentes

Fonte: https://savree.com/pt/enciclopedia/disjuntor-sf6

Esse dispositivo possuem muitas maneiras de interromper a corrente elétrica. Esses tipos incluem dupla pressão, pressão única(puffer), auto blast e arco rotativo. A seguir os componentes do disjuntor SF6 do tipo pressão única.

Unidade de Interrupção

O disjuntor é composto por pela unidade de interrupção, onde é abrigado dois conjuntos de contatos que também são chamados de contato de arco, que tem como função interromper o fluxo de corrente e extinguir o arco elétrico.

A unidade principal do interruptor é preenchido com o gás SF6 e possui um cilindro puffer móvel capaz de se mover verticalmente ao longo dos contatos. Além disso, possui um pistão estacionário na parte interna do cilindro de forma que não pode mudar sua posição.Quando o cilindro se move “empurra” o gás e varia seu volume, aumentando a sua pressão. Existem aberturas dentro do cilindro e contatos fixos para entrada e saída do gás.

Pilha Isolante

A pilha isolante é composta por um isolador que fica envolta da haste de acionamento. Esse tipo de isolador pode ser uma peça única ou um conjunto de múltiplos mecanismos em série. Ela fornece distancia de arco seco e distância de fuga para evitar sobretensões transitórias.

Mecanismo de operação

Responsável por fornecer a abertura e fechamento, que pode ser por mecanismo de mola, hidráulico ou motorizado.

Painel de controle

Faz uma ligação entre o mecanismo de operação mecânica do disjuntor, proteção do sistema e dispositivos de supervisão. Para configurar por uma operação remota ou manual.

Principio de Funcionamento

Em condições normais quando o disjuntor recebe o comando de abertura, o mecanismo desloca o contato móvel, os contatos se abrem formando um arco nos contatos de arco. Em seguida o pistão puffer comprime o SF6, um jato de gás atravessa o bocal atinge o arco, o arco é resfriado e desionizado. Na passagem natural da corrente por zero, o arco se extingue e a rigidez dielétrica se estabelece.

Referências Bibliográficas

https://www.electricaltechnology.org/2021/08/sf6-sulphur-hexaflouride-circuit-breaker.html

https://savree.com/pt/enciclopedia/disjuntor-sf6

Reator em derivação

Fonte: FRONTIN, Sergio. Equipamentos de alta tensão: prospecção e hierarquização de inovações tecnológicas. Brasília: Teixeira, 2013. Pg.282

O que são ?

No sistema elétrico de potência, para que a transmissão de grandes blocos de energia seja eficiente é necessário o controle dos níveis de tensão no sistema, ocorrido de variações de energia e consumo da energia elétrica. Durante alguns períodos do ciclo de carga diário do sistema elétrico é caracterizado por ter baixa demanda das cargas o que ocasiona em aumento da potência reativa injetada, onde os níveis de tensão são elevados. A estabilização desses valores de tensão é alcançada através do controle da potência reativa, que são fundamentais para a segurança das instalações e equipamentos.

O reator em derivação é um dos principais dispositivos indutivos utilizados para o controle de tensão. Tem a função de captar o excesso de potência reativa capacitiva natural da linha das linhas de transmissão, reduzindo e mantendo os valores de tensão em nível adequado. Além disso, tem a função de reduzir sobretensões nos surtos de manobra e variar de forma artificial o comprimento de linhas.

Existem dois tipos de reatores de derivação fixa e variável. Os reatores em derivação fixo são utilizados para condições mais definidas do sistema e são mais econômicos. Por outro lado, os reatores em derivação variável lidam com fluxos de energia flutuantes sendo mais flexíveis e eficientes, onde promovem o ajuste de potência nominal do reator às necessidades do sistema.

A figura abaixo mostra um diagrama simplificado com a presença de um reator em derivação de linha conectado a linha de transmissão a barra de subestação e ao terciário de um autotransformador.

Fonte: FRONTIN, Sergio. Equipamentos de alta tensão: prospecção e hierarquização de inovações tecnológicas. Brasília: Teixeira, 2013. Pg.281

Classificação

Os reatores em derivação são classificados de acordo com a sua localização. São eles o reator de linha, reator de barra e reator terciário.

Reator de linha: São instalados diretamente em pontos de extremidade das linhas de transmissão, especialmente em linhas longas. São conectados entre fase e terra em cada fase da linha, geralmente trifásicos, mas em tensões muito altas pode sem monofásicos. Tem como função compensar a potencia reativa capacitiva quando as linhas estão com poucas cargas ou a vazio, controlar o perfil de tensão ao longo da linha e reduzir o efeito Ferranti que ocasiona sobretensão no final da linha em vazio.

Reator de barra: São empregados diretamente nos barramentos de subestações. Esse tipo de reator não está associado a uma linha particular, mas sim à barra como um todo.

Reator terciário: São conectados ao enrolamento terciário de um autotransformador.

Quanto a forma de conexão existe dois tipos de reatores, pode ser classificado como manobrável e não manobrável. O manobrável é ligado temporariamente e pode ser ajustado através de disjuntores. O não manobrável possui ligação fixa e permanente ao sistema elétrico.

Referências

FRONTIN, Sergio de Oliveira (Org.). Equipamentos de alta tensão: prospecção e hierarquização de inovações tecnológicas. Brasília: Teixeira, 2013. 934 p

Siemens-Energy. Reatores de derivação e reatores em série. Disponível em:https://www.siemens-energy.com/global/en/home/products-services/product/reactors.html

Religadores

Os religadores são dispositivos de proteção do sistema elétrico muito importantes para garantir a continuidade do fornecimento da energia elétrica em sistemas de transmissão e distribuição. Eles desempenham um papel critico na proteção de redes elétricas, sendo responsáveis por detectar e isolar falhas temporárias, permitindo que a rede seja restaurada automaticamente sem intervenção manual. Com isso, melhoram a confiabilidade e eficiência do sistema elétrico, além de diminuir os custos. Quando uma falha ocorre no sistema, o religador de circuito automático desliga automaticamente a linha afetada. Em seguida, ele tenta religá-la após um tempo, permitindo, que caso a falha seja temporária, como um curto-circuito ou uma descarga atmosférica, a rede seja restaurada sem uma intervenção humana. Esse processo de reestabelecimento da energia pode ocorrer várias vezes, dependendo da configuração e do tipo de religador.

Tipos de religadores

Religador monofásico:

São utilizados para proteger linhas monofásicas ou derivações de um alimentador trifásico. Eles podem ser utilizados em circuitos trifásicos, onde a linha é predominante monofásica. O religador monofásico é mais leve que o trifásico permitindo que eles sejam montados propriamente na estrutura do poste ou subestação, o que exclui a necessidade de montar um quadro adicional.

Fonte: https://www.directindustry.com/pt/prod/siemens-medium-voltage-power-distribution/product-32881-2229821.html

Religador trifásico:

São usados em circuitos trifásicos para aperfeiçoar a segurança da linha, utilizado também quando a necessidade do bloqueio de todas as fases quando a falha é permanente. A seleção do religador podem ser classificadas de acordo com meio de interrupção de arco, como interrupção em óleo, em gás SF6 ou em vácuo e nas seleção de controle hidráulico ou eletrônico.

Fonte: https://pt.gwelectric.com/products/distribution-reclosers-and-overhead-switches/viper-s-solid-dielectric/

Religador triplo:

O religador triplo funciona de maneira similar aos outros tipos, mas possuem a capacidade de operar as três fases simultaneamente. Suas principais características é a operação sincronizada, onde as três fases atuam ao mesmo tempo no desarme e religamento em uma sobrecorrente, afim de desbalanceamento da carga. O desarme monofásico e desenergização trifásica é o modo de operação, onde cada fase opera independente da outra para desarmes de sobrecorrente e religamentos. No desarme monofásico e desenergização monofásica cada fase individualmente desarma e faz o sequenciamento para desenergizar independente da outra. Esse modo de operação é comum em cargas residenciais. Possuem alta capacidade de interrupção suportando elevados níveis de corrente de curto-circuito.

Fonte: https://www.eaton.com/br/pt-br/products/medium-voltage-power-distribution-control-systems/reclosers/reclosers–fundamentals-of-reclosers.html

Referências:

MAMEDE, F. A. C. Proteção de Sistemas Elétricos. 4. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 2018.

MESHENGENHARIA.Religador Automático – Tipos. Disponível em:https://meshengenharia.com/2023/09/29/religador-automatico-tipos/

EATON. Religadores: Fundamentos de religadores. Disponível em:https://www.eaton.com/br/pt-br/products/medium-voltage-power-distribution-control-systems/reclosers/reclosers–fundamentals-of-reclosers.html

ROMAGNOLE. Aplicações de Religadores Automáticos. Disponível em:https://www.romagnole.com.br/noticias/aplicacoes-de-religadores-automaticos/

Autor Rodrigo Pimentel

Disjuntores a SF6

Reator em derivação

Religadores

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