As principais partes de um quadro de média tensão primária isolado a ar e suas aplicações

Os quadros de média tensão desempenham um papel crucial no processo de distribuição de energia em sistemas de corrente alternada (CA), facilitando o fluxo de energia desde a geração até a transmissão e, finalmente, aos usuários finais. Este equipamento essencial é regido por padrões específicos que definem suas especificações, terminologia, classificações, critérios de design, práticas de construção e protocolos de teste. Para a região europeia, essas diretrizes são detalhadas nos seguintes padrões da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC):

• IEC 62271-1: Estabelece especificações comuns para quadros de alta tensão e equipamentos de controle.

• IEC 62271-200: Foca-se em quadros metálicos encapsulados de CA e equipamentos de controle projetados para tensões nominais superiores a 1 kV e até 52 kV, inclusive.

• IEC 62271-300: Aborda quadros metálicos encapsulados com isolamento a gás destinados a tensões nominais acima de 52 kV.

Embora os padrões IEC sejam reconhecidos globalmente, países como os Estados Unidos, China e Rússia podem aderir a seus próprios padrões nacionais. De acordo com a Seção 3.5 do IEC 62271-1, todos os componentes de quadros e equipamentos de controle são especificados, permitindo a montagem de sistemas de quadros abrangentes com funcionalidades adaptadas para redes de média tensão. Essas funções incluem:

• Distribuir eficientemente a energia dos sistemas de transmissão de nível superior até os pontos de consumo.

• Facilitar a comutação de correntes elétricas.

• Realizar medições críticas para mecanismos de proteção, indicadores operacionais e processos de faturamento.

• Proteger cargas e equipamentos contra falhas.

• Implementar recursos de controle, bloqueio e intertravamento de acordo com as necessidades de operação da rede.

• Permitir a comunicação entre os quadros e sistemas SCADA ou DCS para monitoramento e controle aprimorados.

• Garantir a segurança das pessoas que trabalham nas subestações.

Diversos designs compatíveis com os padrões IEC estão disponíveis, produzidos por numerosos fabricantes. O padrão IEC distingue entre tecnologias com isolamento a ar e a gás, com a complexidade do design variando com base na posição do sistema na rede de distribuição e no grau de sofisticação necessário para esquemas de proteção e controle. Quadros de maior classificação geralmente requerem medidas de proteção e controle mais complexas.

A arquitetura típica de quadros de média tensão com isolamento a ar (AIS) primários é organizada em quatro compartimentos fundamentais, refletindo uma abordagem estruturada para alcançar operação eficiente, segura e confiável em aplicações de média tensão. Esta configuração garante desempenho otimizado, mantendo-se em conformidade com rigorosos padrões de segurança e operacionais.

Compartimento Básico da Estrutura de Quadros de Média Tensão

A estrutura principal, denotada como seção B nas Figuras 1, 2 e 3, compreende chapas de metal que fornecem forma, dimensões, rigidez e robustez ao quadro. Esta estrutura também incorpora componentes de cobre que são cruciais para a transmissão de energia e para a interconexão de todos os compartimentos e aparelhos dentro do quadro.

Esta construção oferece vários benefícios-chave:

• Segregação Baseada em Metal: A estrutura garante a separação entre compartimentos de acordo com os padrões IEC 62271-200, que definem diferentes níveis de acessibilidade. Esta segregação aumenta a segurança e a eficiência operacional.

• Capacidade de Resistência a Arco: Juntamente com a segregação baseada em metal, o design inclui portas resistentes a arcos que proporcionam proteção adicional contra eventos de arco internos, garantindo que o quadro possa resistir a arcos sem comprometer a segurança ou a funcionalidade.

Em resumo, a estrutura principal não apenas confere ao quadro sua forma física e resistência, mas também integra peças essenciais de cobre para conectividade elétrica. Além disso, fornece compartimentalização crítica e resistência a arcos, atendendo a rigorosos padrões de segurança e aumentando a confiabilidade geral do sistema. Este design meticuloso garante que cada componente dentro do quadro opere de forma segura e eficiente, contribuindo para uma rede de distribuição de energia mais segura e confiável.

Compartimento de Disjuntores de Quadros de Média Tensão

O compartimento de disjuntores, identificado como seção C nas Figuras 1, 2 e 3, abriga aparelhos de comutação de média tensão (MV). Este compartimento pode ser equipado com diversos tipos de dispositivos de comutação, incluindo interruptores de carga, contatos, disjuntores e outros. O papel fundamental desses dispositivos de comutação é abrir e fechar de forma confiável e segura correntes e tensões em estado estacionário, bem como correntes e tensões de falha. Em painéis de MV primários com isolamento a ar, os disjuntores são a escolha preferida. Hoje, a tecnologia de interrupção a vácuo domina as aplicações de média tensão devido à sua confiabilidade e eficiência.

Compartimento de Cabos de Quadros de Média Tensão

O compartimento de cabos, marcado como seção D nas Figuras 1, 2 e 3, não apenas acomoda terminações de cabos, mas também inclui dispositivos de detecção. Esses dispositivos são principalmente usados para medir correntes de fase, tensões de fase, corrente residual e tensão residual. A tecnologia predominante utilizada para fins de medição é o transformador de instrumento (TI), que opera no princípio indutivo estabelecido tanto para medições de corrente quanto de tensão. Esta configuração garante monitoramento preciso e confiável dentro do sistema de quadros, contribuindo para a segurança e o desempenho operacional aprimorados.

Por meio desta abordagem estruturada, cada componente dentro dos quadros de média tensão desempenha um papel crucial na garantia de distribuição segura, eficiente e confiável de energia elétrica.