O que é equipamento de alta tensão?

O que é Equipamento de Comutação de Alta Tensão?

Definição de Equipamento de Comutação de Alta Tensão

Equipamento de comutação de alta tensão é definido como equipamento que gerencia tensões acima de 36kV para garantir a distribuição de energia segura e eficiente.

Principais Componentes

Interruptores de alta tensão, como os de ar comprimido, óleo, SF6 e vácuo, são essenciais para interromper correntes de alta tensão.

Características Essenciais do Interruptor de Alta Tensão

As características essenciais a serem fornecidas no interruptor de alta tensão, para garantir o funcionamento seguro e confiável dos interruptores usados em equipamentos de comutação de alta tensão, devem ser capazes de ser operados com segurança para,

• Falhas terminais.

• Falhas em linhas curtas.

• Corrente de magnetização de transformadores ou reatores.

• Energização de linhas de transmissão longas.

• Carga de bancos de capacitores.

• Comutação fora de sequência de fase.

Interruptor de Ar Comprimido

Neste design, uma rajada de ar comprimido de alta pressão é usada para extinguir o arco entre dois contatos seccionados, quando a ionização da coluna de arco é mínima no zero da corrente.

Interruptor de Óleo

Este é classificado ainda como interruptor de óleo em massa (BOCB) e interruptor de óleo mínimo (MOCB). No BOCB, a unidade de interrupção é colocada dentro de um tanque de óleo de potencial terra. Aqui, o óleo é usado tanto como meio isolante quanto de interrupção. No MOCB, por outro lado, a necessidade de óleo isolante pode ser minimizada colocando as unidades de interrupção em uma câmara isolante em potencial vivo em uma coluna isoladora.

Interruptor de SF6

O gás SF6 é comumente usado como meio de extinção de arcos em aplicações de alta tensão. O gás hexafluoreto de enxofre é altamente eletronegativo, com excelentes propriedades dielétricas e de extinção de arcos. Essas propriedades permitem que os interruptores de alta tensão sejam projetados com dimensões menores e lacunas de contato mais curtas. Sua superior capacidade isolante também auxilia na construção de equipamentos de comutação internos para sistemas de alta tensão.

Interruptor de Vácuo

No vácuo, não há mais ionização entre dois contatos separados que conduzem corrente, após o zero da corrente. O arco inicial causado por isso morrerá assim que a próxima travessia zero ocorrer, mas como não há provisão para ionização adicional uma vez que a corrente cruzou seu primeiro zero, a extinção do arco é concluída. Embora o método de extinção de arco seja muito rápido no VCB, ainda não é uma solução adequada para equipamentos de comutação de alta tensão, pois o VCB feito para níveis de tensão muito altos não é econômico.

Tipos de Equipamentos de Comutação

• Isolado a Gás Interno (GIS),

• Isolado a Ar Externo.

Gestão de Falhas

Geralmente, a carga conectada ao sistema de energia é indutiva. Devido a essa indutância, quando a corrente de curto-circuito é interrompida por um interruptor, existe a chance de uma alta tensão de restriking de oscilação de alta frequência na ordem de algumas centenas de Hz. Esta tensão tem duas partes

Tensão de recuperação transitória com oscilação de alta frequência imediatamente após a extinção do arco.Após a diminuição desta oscilação de alta frequência, a tensão de recuperação de frequência de rede aparece nos contatos do CB.

Tensão de Recuperação Transitória

Logo após a extinção do arco, a tensão de recuperação transitória aparece nos contatos do CB, com alta frequência. Esta tensão de recuperação transitória, por fim, se aproxima da tensão de circuito aberto. Esta tensão de recuperação pode ser representada como

A frequência de oscilação é governada pelos parâmetros do circuito L e C. A resistência presente no circuito de energia amortece esta tensão transitória. A tensão de recuperação transitória não tem uma única frequência, é uma combinação de muitas frequências diferentes devido à complexidade da rede de energia.

Tensão de Recuperação de Frequência de Rede

Esta é nada mais que a tensão de circuito aberto que aparece nos contatos do CB, logo após a tensão de recuperação transitória ser amortecida. Em um sistema trifásico, a tensão de recuperação de frequência de rede difere em diferentes fases. É a mais alta na primeira fase. 

Se a neutro da rede não estiver aterrada, a tensão entre o primeiro polo a ser limpo será 1,5U, onde U é a tensão de fase. Em um sistema de neutro aterrado, será 1,3U. Usando um resistor de amortecimento, a magnitude e a taxa de aumento da tensão de recuperação transitória podem ser limitadas. 

A recuperação dielétrica do meio de extinção do arco e a taxa de aumento da tensão de recuperação transitória têm grande influência no desempenho do interruptor usado no sistema de equipamento de comutação de alta tensão. No interruptor de ar comprimido, o ar ionizado é desionizado muito lentamente, portanto, o ar leva muito tempo para recuperar a resistência dielétrica. 

É por isso que é preferível usar um resistor de baixo valor para retardar a taxa de aumento da tensão de recuperação.

Por outro lado, o ABCB é menos sensível à tensão de recuperação inicial devido à alta tensão de arco no interruptor de SF6, o meio de interrupção (SF6) tem uma taxa de recuperação de resistência dielétrica mais rápida do que o ar. Uma tensão de arco menor torna o CB de SF6 mais sensível à tensão de recuperação inicial.

No interruptor de óleo, durante o arco, o gás de hidrogênio pressurizado (produzido durante a recombinação do óleo devido à temperatura do arco) fornece uma rápida recuperação da resistência dielétrica imediatamente após o zero da corrente. Portanto, o OCB é mais sensível à taxa de aumento da tensão de recuperação. Também é mais sensível à tensão de recuperação transitória inicial.

Falha em Linha Curta

A falha em linha curta na rede de transmissão é definida como as falhas de curto-circuito ocorridas, dentro de 5 km do comprimento da linha. Duas frequências sendo impressas no interruptor e a diferença de tensão de recuperação transitória do lado da fonte e da linha, ambas as tensões começam a partir de valores instantâneos na oposição dos interruptores antes da interrupção.

Do lado da fonte, a tensão oscilará na frequência de alimentação e, por fim, se aproximará da tensão de circuito aberto. Do lado da linha, após a interrupção, as cargas trancadas iniciais viajarão através da linha de transmissão, já que não há tensão de alimentação no lado de alimentação, a tensão, por fim, se tornará zero devido às perdas da linha.