LTB vs DTB vs GIS: Comparação de Disjuntores de Alta Tensão

O significado básico de um disjuntor de alta tensão, resumidamente, é que, em condições normais, ele é usado para abrir (interromper, disparar) e fechar (acionar, recerrar) circuitos, alimentações ou cargas específicas — como aquelas conectadas a transformadores ou bancos de capacitores. Quando ocorre uma falha no sistema de energia, os relés de proteção ativam o disjuntor para interromper a corrente de carga ou de curto-circuito, garantindo assim a operação segura do sistema de energia.

Um disjuntor de alta tensão é um tipo de dispositivo de comutação de alta tensão — também comumente referido como "disjuntor de alta tensão" — e é um dos equipamentos-chave em uma subestação. No entanto, devido aos rigorosos requisitos de segurança das subestações de alta tensão, as pessoas geralmente não podem entrar na subestação para se aproximar ou ter acesso físico a esses dispositivos. Na vida cotidiana, normalmente vemos apenas as linhas de transmissão de alta tensão de longe e raramente temos a oportunidade de observar ou tocar nesses disjuntores.

Então, como é a aparência real de um disjuntor de alta tensão? Hoje, discutiremos brevemente as classificações e tipos estruturais comuns de disjuntores. Diferentemente dos disjuntores de baixa tensão que encontramos na vida cotidiana, que geralmente usam apenas o ar como meio de extinção do arco, os disjuntores de alta tensão exigem um desempenho extremamente alto em termos de isolamento e interrupção do arco, e, portanto, requerem meios de extinção do arco especiais para garantir a segurança elétrica, a integridade do isolamento e a extinção eficaz do arco. (Para mais detalhes sobre meios isolantes, por favor, consulte nossos artigos futuros.)

Existem dois métodos principais de classificação para disjuntores de alta tensão:

1. Classificação pelo meio de extinção do arco:

(1) Disjuntores de Óleo: Divididos em tipos de óleo em massa e de óleo mínimo. Em ambos, os contatos abrem e fecham dentro do óleo, usando o óleo do transformador como meio de extinção do arco. Devido ao desempenho limitado, esses tipos foram em grande parte substituídos.

(2) Disjuntores de Gás SF₆ ou Ecológicos: Usam hexafluoreto de enxofre (SF₆) ou outros gases ecológicos como meios de isolamento e extinção do arco.

(3) Disjuntores a Vácuo: Os contatos abrem e fecham em vácuo, onde a extinção do arco ocorre sob condições de vácuo.

(4) Disjuntores de Extinção Sólida: Utilizam materiais sólidos de extinção do arco que se decompõem sob a alta temperatura do arco, produzindo gás para extinguir o arco.

(5) Disjuntores de Ar Comprimido: Empregam ar comprimido de alta pressão para soprar o arco.

(6) Disjuntores de Sopro Magnético: Usam um campo magnético no ar para conduzir o arco para um conduto de arco, onde ele é esticado, resfriado e extinto.

Atualmente, os disjuntores de alta tensão usam principalmente gases — como SF₆ ou alternativas ecológicas — como meios de isolamento e extinção do arco. Na faixa de tensão média, os disjuntores a vácuo dominam o mercado. A tecnologia a vácuo foi até mesmo estendida para níveis de tensão de 66 kV e 110 kV, onde disjuntores a vácuo já foram desenvolvidos e implantados.

2. Classificação pela localização de instalação:

Tipo interno e tipo externo.

Além disso, com base no método de isolamento em relação ao solo, os disjuntores de alta tensão podem ser categorizados em três tipos estruturais:

1) Disjuntor de Tanque Vivo (LTB):
Também simplesmente chamado de LTB. Por definição, é um disjuntor no qual a câmara de interrupção está alojada em uma envoltória isolada da terra. Estruturalmente, apresenta um design de insulador em poste. O interrompedor está em potencial elevado, encapsulado em um insulador de porcelana ou compósito, e isolado do solo através de insuladores de suporte.

Principais vantagens: Tensões mais altas podem ser alcançadas conectando-se várias unidades de interrupção em série e aumentando a altura dos insuladores de suporte. É também relativamente de baixo custo.

Equipamentos baseados em LTB formam o Equipamento de Manobra Isolado a Ar (AIS), e as subestações construídas com AIS são conhecidas como subestações AIS. Essas oferecem baixo investimento e manutenção simples, mas requerem grandes áreas de terra e manutenção frequente. São adequadas para regiões rurais ou montanhosas onde o espaço é abundante, as condições ambientais são favoráveis e os orçamentos são limitados.

2) Disjuntor de Tanque Morto (DTB):
Também abreviado como DTB. Definido como um disjuntor no qual a câmara de interrupção está encerrada em um tanque metálico aterrado. O caminho condutor é levado para fora através de bushings.

Essencialmente, a diferença fundamental entre LTB e DTB está no aterramento: no DTB, o tanque está em potencial de terra.

As vantagens incluem a capacidade de integrar transformadores de corrente (TCs) diretamente nos bushings, estrutura compacta, redução significativa da área ocupada em comparação com o LTB, maior resistência ambiental (adequado para condições severas) e centro de gravidade mais baixo — resultando em melhor desempenho sísmico. A principal desvantagem é o custo mais elevado.

O equipamento de manobra baseado em DTB é conhecido como Equipamento de Manobra Híbrido Isolado a Gás (HGIS), e a subestação resultante é chamada de subestação HGIS.

3) Estrutura Combinada Totalmente Fechada — Equipamento de Manobra Metálico Isolado a Gás, comumente referido como GIS (Gas-Insulated Switchgear) em aplicações de alta tensão. Este termo abrange amplamente esse tipo de equipamento. O componente do disjuntor em si também pode ser especificamente chamado de GCB (Gas-Insulated Circuit Breaker).

Embora seja semelhante ao DTB no sentido de que o interrompedor está encerrado, o GIS difere no fato de que integra não apenas o disjuntor, mas também outros componentes essenciais da subestação — incluindo disjuntores de linha, chaves de aterramento, transformadores instrumentais, pararraios e barramentos — todos selados em uma envoltória metálica aterrada preenchida com SF₆ (ou gás isolante alternativo) pressurizado. As conexões com linhas aéreas externas são feitas através de bushings ou compartimentos de gás dedicados.

Subestações construídas dessa maneira são conhecidas como subestações GIS (ou Subestações Isoladas a Gás conforme os padrões IEEE). O GIS é ideal para áreas urbanas onde o solo é caro, ou para instalações críticas como grandes centrais hidrelétricas ou nucleares que exigem confiabilidade ultra-alta.

Agora, as distinções entre os tipos de disjuntores de alta tensão — LTB, DTB, GCB — e as configurações correspondentes de subestações — AIS, HGIS, GIS — devem estar claras.