Pesquisa sobre a Aplicação de Equipamentos de Carga de 10kV em Redes de Distribuição

Como um trabalhador de linha de frente na operação e manutenção de distribuição de energia, lido diariamente com interruptores de carga—eles são os “gatekeepers” dos sistemas de distribuição de média tensão, garantindo o fornecimento estável de energia para os usuários. Com o rápido desenvolvimento econômico, a demanda por segurança e confiabilidade do sistema de energia continua aumentando. Os sistemas de distribuição de média tensão são cruciais para a estabilidade da rede, e os interruptores de carga (como equipamentos-chave montados em linhas) desempenham um papel fundamental. Suas principais funções incluem: ① Fechamento das correntes de carga das linhas principais e secundárias durante a manutenção ou transferência de carga; ② Criação de pontos de interrupção visíveis para a segurança do pessoal durante a manutenção da linha; ③ Auxílio na aterramento para a manutenção. Além da funcionalidade, eles também devem ser fáceis de instalar, confiáveis na operação, de baixa manutenção e economicamente viáveis.

Os interruptores de carga são dispositivos de comutação com dispositivos de extinção de arco simples. Estruturalmente, eles devem atender: lacunas visíveis na posição aberta (eliminando a necessidade de disjuntores em série); alta resistência para operações de comutação sem manutenção frequente de contatos/câmaras de arco; e a capacidade de fechar correntes de curto-circuito (atendendo aos requisitos de estabilidade dinâmica/térmica, mesmo que não abram correntes de curto-circuito).

1. Classificação e Comparação de Interruptores de Carga
1.1 Classificação por Meio Extintor de Arco

Os interruptores de carga são categorizados em cinco tipos com base no meio extintor de arco: óleo mineral, ar comprimido, gás gerado a partir de material orgânico, SF₆ e interruptores de carga a vácuo. Funcionalmente, incluem tipos de uso geral, especial e aplicação específica (por exemplo, acionados por motor, respaldados por capacitores, de operação frequente e interruptores back-to-back).

1.2 Evolução Tecnológica e Vantagens dos Interruptores de Carga a Vácuo

Com o avanço tecnológico, os interruptores de carga tradicionais (óleo mineral, ar comprimido, geração de gás) estão sendo substituídos por SF₆ e interruptores de carga a vácuo—especialmente estes últimos, que agora são amplamente utilizados. Testes mostram que os interruptores a vácuo superam os tipos tradicionais em muitos aspectos:

• Extinção Rápida do Arco: Arcos a vácuo se extinguem no zero da corrente (devido à difusão de vapor metálico), com recuperação da isolação mais rápida do que no ar ou SF₆. Ideal para comutação de transformadores sem carga, cabos e linhas aéreas.

• Seguro e Limpo: Arcos não espirram, evitando contaminação/danos aos componentes do gabinete.

• Longa Vida Útil: Menor distância de arco, menor tensão de arco e menos desgaste dos contatos significam mais ciclos de comutação e mínima manutenção.

• Operação Eficiente: Baixa energia de fechamento para o mecanismo de operação, estrutura simples e fácil miniaturização.

• Resistência de Contato Estável: Sem oxidação no vácuo, garantindo baixa resistência de contato a longo prazo.

2. Um Novo Tipo de Interruptor de Carga Isolante Combinado
2.1 Limitações das Configurações Tradicionais

Interruptores de carga convencionais têm dispositivos de extinção de arco em série com o circuito principal. Sua estabilidade dinâmica/térmica é limitada pelo design/material da câmara de arco, tornando-os inadequados para sistemas de grande capacidade. Associá-los a disjuntores adiciona complexidade: manutenção complicada, recuperação lenta, manutenção frequente e custos iniciais elevados.

2.2 Introdução ao Interruptor de Carga Isolante Combinado Fla15/97

O interruptor de carga isolante combinado externo Fla15/97 aborda esses problemas e é amplamente utilizado nas redes europeias.

2.2.1 Principais Funções

Ele integra as funções de um interruptor de carga a vácuo, disjuntor e interruptor de aterramento—um dispositivo multifuncional otimizado que equilibra o desempenho técnico e a eficiência econômica.

2.2.2 Características do Produto

• Completo e Avançado: A câmara de arco a vácuo lida apenas com a comutação do circuito (sem corrente de carga/curto-circuito na posição fechada). Recuperação rápida da isolação, desgaste mínimo dos contatos, longa vida útil, baixa resistência de contato e ausência de danos por arco aos contatos principais. Curso de operação curto, compatível com atuadores pequenos.

• Instalação e Manutenção Fáceis: Operação intertravada entre o interruptor a vácuo e o disjuntor permite abertura/fechamento em uma etapa, prevenindo operações erradas.

• Baixa Manutenção: Estrutura simples com vida útil da câmara de arco a vácuo de 5.000 operações e outros componentes durando 30.000 operações. O atuador embutido usa tecnologia patenteada da Drees da Alemanha.

2.2.3 Pontos Técnicos Destacados

• Design Inovador de Comutação: Comutação em série-paralelo das câmaras de arco a vácuo (sistema auxiliar de extinção de arco) garante que não haja impacto de arco nos contatos principais.

• Atuador Isolado Embutido: Separação clara entre contatos principais e auxiliares, com recuperação mais rápida da isolação após a abertura.

• Isolamento Confiável: Faixas de tensão de cobre mantêm distâncias de isolamento.

• Operação Compacta: Curso curto, compatível com atuadores pequenos.

• Longa Vida Elétrica: Desgaste mínimo dos contatos principais.

3. Conclusão

À medida que a indústria de energia se expande para atender ao rápido crescimento econômico, as redes de distribuição precisam de soluções simples, confiáveis, seguras e economicamente viáveis. As configurações tradicionais de “disjuntor + disjuntor” ou “fusível de queda” atendem apenas parcialmente a essas necessidades. Interruptores de carga isolantes externos (como o Fla15/97) oferecem um melhor equilíbrio entre funcionalidade e economia.

Os dados mostram que os interruptores de carga são usados 10 vezes mais do que os disjuntores para ramos de linhas de distribuição na Europa e América. Ao se integrar com outras tecnologias, eles também são amplamente aplicados em redes de distribuição urbanas (por exemplo, unidades de anel principal, ramos de cabo e linhas de atendimento ao cliente).

Para operadores de linha de frente como eu, promover tais equipamentos avançados não se trata apenas de atualizações técnicas—mas de garantir a estabilidade da rede, reduzir a carga de manutenção e fornecer energia confiável aos usuários. À medida que as redes de distribuição evoluem, esses interruptores de carga inteligentes e eficientes se tornarão ainda mais indispensáveis.