Seleção Ótima de Armários de Distribuição de Alta e Baixa Tensão em Salas de Distribuição
Resumo: Com base na análise dos principais tipos e características dos painéis de distribuição de alta e baixa tensão em salas de distribuição, este artigo discute os princípios básicos para a seleção desses painéis. Do ponto de vista da confiabilidade técnica, facilidade de instalação e economia, são analisadas as medidas de otimização para a seleção de painéis de distribuição de alta e baixa tensão, o que desempenha um certo papel no aprimoramento do seu desempenho técnico e econômico.
Palavras-chave: Sala de Distribuição; Painéis de Distribuição de Alta e Baixa Tensão; Otimização; Configuração
0 Introdução
Com o contínuo aumento nos níveis de desenvolvimento econômico, a energia elétrica tornou-se uma das fontes de energia essenciais para a produção atual e a vida cotidiana. Para garantir a produção normal e as atividades diárias, todos os aspectos do fornecimento de energia devem ser controlados de forma razoável para aumentar a estabilidade e confiabilidade do fornecimento de energia da rede. Os painéis de distribuição na sala de distribuição representam o último elo na entrega de energia elétrica aos usuários finais. Garantir a estabilidade e a economia desses painéis de distribuição de alta e baixa tensão e alcançar sua seleção ideal são medidas cruciais para garantir a segurança e estabilidade da rede de energia.
1 Principais Tipos e Características dos Painéis de Distribuição de Alta e Baixa Tensão em Salas de Distribuição
Antes de otimizar a seleção dos painéis de distribuição, é necessário compreender seus principais tipos para fornecer uma base concreta para a seleção.
1.1 Painéis de Distribuição de Alta Tensão
Os painéis de distribuição de alta tensão não existem como unidades individuais no sistema de energia. Eles consistem principalmente em vários componentes interconectados, incluindo equipamentos de controle, chaves de alta tensão, equipamentos de monitoramento, dispositivos de transmissão de sinal e equipamentos de proteção, formando um sistema multifuncional complexo.
Desde os anos 1980, foram realizadas reformas técnicas nos painéis de distribuição de alta tensão na China. Com a acumulação de tecnologia de P&D e experiência de aplicação, numerosas novas tecnologias foram aplicadas em seu desenvolvimento, resultando em vários produtos tecnologicamente avançados, como o gabinete KYN28 e o gabinete XGN15-12.
(1) Características Operacionais do Gabinete KYN28
Este tipo de gabinete de alta tensão é estruturalmente composto por duas partes principais: o carrinho (parte removível) e o corpo do gabinete. O corpo do gabinete é principalmente montado com divisórias metálicas estampadas, dividido em quatro compartimentos independentes: o compartimento de cabos, o compartimento do carrinho, o compartimento de barras coletoras e o compartimento de instrumentos. Os carrinhos são categorizados em tipos como carrinhos disjuntores, carrinhos de medição e carrinhos PT. Os componentes elétricos principais incluem disjuntores a vácuo, fusíveis de alta tensão, barras coletoras de cobre, componentes isolantes e reatores de alta tensão. Os componentes elétricos secundários incluem principalmente disjuntores a ar, botões, medidores, dispositivos de proteção integrada e luzes de sinal. A utilização de um carrinho removível central permite que ele seja inserido e removido, criando um ponto de desconexão seguro entre o sistema principal e outros sistemas do gabinete de alta tensão.
(2) Características Operacionais do Gabinete XGN15-12
O XGN15-12 é um novo produto de quadro de comutação completo de alta tensão desenvolvido com base nos padrões nacionais para quadros de comutação metálicos fechados de 35kV CA. Ele apresenta não apenas um tamanho pequeno (apenas 60% do volume dos quadros de comutação comuns), mas também confiabilidade elevada do disjuntor, excelente desempenho e uma função de intertravamento forçado. Pode ser usado em aplicações com tensões nominais de 3,5kV a 12kV e correntes nominais de 630A a 3150A, atingindo uma classe de proteção IP2X. Os usuários podem optar por mecanismos operados por mola ou eletromagnéticos.
1.2 Painéis de Distribuição de Baixa Tensão
Na série de produtos de painéis de distribuição de baixa tensão, existem principalmente duas categorias: produtos desenvolvidos com base em tecnologia internacional relevante que passaram pela certificação de qualidade internacional e produtos estrangeiros. Entre eles, os produtos em série desenvolvidos com base em tecnologia internacional incluem principalmente o quadro de baixa tensão GCK, o quadro de baixa tensão GCS e o quadro de baixa tensão GGD. Os produtos estrangeiros são principalmente representados pela série de painéis de distribuição MNS produzidos pela ABB Suíça.
(1) Características Operacionais do Gabinete GCS
O gabinete GCS é uma das séries de produtos mais comuns de quadros de comutação de gaveta. Ele usa aço aberto de seção 8MF como o quadro principal do corpo do gabinete, com placas laterais que possuem furos rosqueados com módulo de 20mm/100mm e diâmetro interno de 9,2mm [3]. Vários compartimentos funcionais são independentes e separados, incluindo principalmente o compartimento de unidade de gaveta, o compartimento de cabos e o compartimento de barras coletoras. O compartimento de cabos é organizado com separação independente, permitindo que os cabos entrem e saiam convenientemente pelo topo ou fundo. Cada gabinete de alimentação GCS pode acomodar 11 gavetas de unidade completa ou 22 gavetas de meia unidade, aumentando a flexibilidade das combinações de gavetas. Além disso, um dispositivo de intertravamento mecânico é instalado dentro da unidade de gaveta para facilitar a desconexão e o fechamento da gaveta de saída.
(2) Características Operacionais do Gabinete MNS
Este tipo de quadro de comutação também é uma forma de quadro de comutação de baixa tensão removível. Ele emprega uma carcaça feita de chapas de aço dobradas, dividindo o espaço interno em três compartimentos básicos: o compartimento de barras coletoras, o compartimento de cabos e o compartimento de unidade (para gavetas). Como o compartimento de barras coletoras está localizado na parte traseira, ele também pode ser configurado como um gabinete duplo. O estilo de barra coletora usado é semelhante ao tipo GCS. A altura da gaveta de unidade é de 200mm e está equipada com um dispositivo de intertravamento mecânico.
2 Princípios Básicos para a Seleção de Painéis de Distribuição de Alta e Baixa Tensão
No processo de seleção de painéis de distribuição, o requisito primordial é garantir que os painéis de alta e baixa tensão escolhidos atendam às necessidades de uso do projeto e garantam a confiabilidade e estabilidade do funcionamento do equipamento. Ao mesmo tempo, outros aspectos de desempenho relacionados ao produto, como a simplicidade de operação, devem ser analisados para selecionar equipamentos relativamente fáceis de operar, melhorando assim a precisão operacional. Além disso, é essencial analisar os requisitos de custo do projeto, determinar o orçamento preciso do projeto, controlar de forma razoável os custos de construção durante a implementação, utilizar plenamente matérias-primas e recursos e alcançar um controle de custos eficaz.
2.1 Princípio de Confiabilidade
Ao selecionar o tipo de gabinete de distribuição de alta tensão, com base na operação real da sala de distribuição, o objetivo fundamental é garantir a segurança e confiabilidade do produto. Deve-se considerar de forma abrangente as condições de operação reais do gabinete de alta tensão para selecionar produtos com maior confiabilidade.
2.2 Princípio de Simplicidade
Atualmente, a maioria dos painéis de distribuição de alta tensão utiliza dispositivos de proteção tradicionais. Devido à alta complexidade desse equipamento, a probabilidade de falhas também é relativamente alta, o que representa um desafio significativo para a manutenção e operação subsequentes. Portanto, durante o processo de seleção, com base na situação de investimento do projeto determinada e nos requisitos específicos de configuração do equipamento, e aderindo aos requisitos básicos de confiabilidade do fornecimento de energia, devem ser escolhidos produtos que garantam que os componentes removíveis no gabinete de carrinho possam ser instalados diretamente no carrinho e atendam aos princípios de manutenção conveniente e fácil substituição.
3 Seleção Ótima de Painéis de Distribuição de Alta e Baixa Tensão em Salas de Distribuição
3.1 Seleção Ótima de Painéis de Distribuição de Alta Tensão
(1) Garantindo a Confiabilidade Operacional dos Painéis de Alta Tensão
Ao selecionar painéis de distribuição de alta tensão, devem ser realizadas investigações sobre as condições específicas do equipamento de fornecimento de energia e o investimento no projeto de construção. As exigências de confiabilidade do fornecimento de energia devem ser analisadas antes de fazer uma seleção abrangente. Para garantir a confiabilidade do fornecimento de energia, os componentes de montagem removíveis no carrinho devem ser completamente removíveis e permitir operação e substituição simples, facilitando a manutenção conveniente e rápida do gabinete de alta tensão. No entanto, ao usar gabinetes de carrinho, as exigências de qualidade da construção civil, especialmente o nível do piso, são maiores. Para facilitar o movimento do carrinho para dentro e para fora do quadro de comutação, a superfície superior dos trilhos internos do gabinete deve estar nivelada com o piso externo do gabinete. Podem ser usados tapetes de borracha durante o ajuste para reduzir a frequência de vibração do gabinete e melhorar a estabilidade operacional do quadro de comutação.
(2) Praticidade da Operação do Equipamento
No mercado chinês de painéis de distribuição de alta tensão, os gabinetes importados representam cerca de 50% da participação de mercado, comparáveis aos produtos domésticos. Avaliando a estabilidade operacional e outras condições relacionadas, esses dois tipos de gabinetes têm suas vantagens e desvantagens. Na aplicação prática, a seleção deve ser feita de forma razoável de acordo com a situação real.
Embora os gabinetes de alta tensão domésticos tenham vantagens como preço moderado, alta confiabilidade e serviço pós-venda abrangente, seu volume geralmente é grande, exigindo muito espaço de instalação. Quando o espaço de instalação na sala de distribuição é limitado, devem ser selecionados gabinetes de alta tensão importados. Relativamente, os gabinetes de alta tensão importados não apenas têm layout de componentes razoável, tamanho pequeno e alta confiabilidade, mas também têm uma ampla gama de aplicações. No entanto, seu preço é significativamente mais alto que o de equipamentos domésticos, e o suporte pós-venda pode não ser tão rápido. Durante o processo de seleção otimizada, é necessário um compromisso abrangente com base nessas vantagens e desvantagens.
(3) Operação e Manutenção Simples
Requisitos de manutenção baixos e manutenção simplificada são direções importantes de desenvolvimento futuro para painéis de distribuição. Atualmente, a maioria dos painéis de distribuição de alta tensão na China utiliza tecnologia de controle e proteção relé tradicional. Essa tecnologia não apenas aumenta a probabilidade de falhas, mas também adiciona à complexidade do equipamento, levando a um aumento no trabalho de manutenção durante o uso subsequente. Com base nisso, devem ser selecionados painéis de distribuição equipados com dispositivos de proteção inteligentes avançados para reduzir a carga de manutenção e economizar custos de mão de obra. Do ponto de vista econômico, os painéis de distribuição de alta tensão inteligentes são uma boa escolha durante o processo de seleção.
3.2 Seleção Ótima de Painéis de Distribuição de Baixa Tensão
(1) Determinando de Forma Razoável os Parâmetros Técnicos dos Painéis de Baixa Tensão
Antes de selecionar o modelo do painel de distribuição de baixa tensão, seus parâmetros técnicos devem ser determinados, e a seleção deve ser feita de acordo com esses parâmetros predeterminados. Nessa base, devem ser esclarecidos a tensão nominal, a corrente nominal, a frequência nominal, o espaço de instalação e outros parâmetros do painel de baixa tensão. Devem ser analisados parâmetros como a corrente de resistência que o painel deve suportar durante os picos de fornecimento de energia e a corrente de pico da barra coletora principal. Além disso, é necessário confirmar o tipo de unidade funcional, a corrente nominal máxima e a classificação de proteção da caixa (código IP) do painel de distribuição.
(2) Otimizando os Requisitos Funcionais dos Componentes nos Painéis de Baixa Tensão
Durante o processo de seleção ótima de painéis de distribuição de baixa tensão, deve ser realizada uma análise dos requisitos dos componentes, principalmente incluindo o método de instalação, os módulos funcionais do gabinete, a simplicidade de instalação, a temperatura ambiente de operação e as dimensões do gabinete. Ao mesmo tempo, deve-se prestar atenção à seleção de disjuntores, garantindo que o disjuntor principal tenha funções como memória, proteção contra falhas a terra, alarme, indicação de falha e proteção em três estágios (LSI). Deve também suportar diferentes níveis de operações de intertravamento, como intertravamento seletivo por zona, buscando modularizar diversos acessórios funcionais.
3.3 Seleção Ótima de Componentes de Proteção em Painéis de Distribuição
Um painel de distribuição adequado deve ser capaz de se adaptar a diferentes ambientes de uso e possuir capacidades de proteção funcional correspondentes. Geralmente, os painéis de distribuição de alta e baixa tensão usam fusíveis ou disjuntores como componentes de proteção. Quando a corrente excede um valor definido, o link do fusível derrete devido ao aquecimento, ou o disjuntor dispara, desligando o circuito e protegendo o sistema de distribuição. Os componentes de proteção podem ser selecionados de forma ótima a partir de diferentes perspectivas.
(1) Perspectiva de Custo
Da perspectiva do custo dos componentes, o preço de mercado dos fusíveis é baixo, enquanto o preço de mercado dos Disjuntores Moldados (MCCBs) ou Mini Disjuntores (MCBs) pode ser várias vezes a dezenas de vezes maior que o dos fusíveis. Se o orçamento global do projeto for baixo, os fusíveis podem ser escolhidos como o componente de proteção.
(2) Perspectiva de Facilidade de Manutenção
Quando ocorre uma falha de curto-circuito e causa um disparo, os contatos de um MCB/MCCB podem sofrer danos. Com o tempo, isso pode levar à falha do disjuntor em operar corretamente. Portanto, após um disparo de falha de curto-circuito em um fusível, o link do fusível deve ser substituído prontamente para garantir que a função de proteção seja restaurada. Após um disparo de curto-circuito de um MCB/MCCB, recomenda-se uma inspeção, e a substituição pode ser necessária se houver danos.
(3) Perspectiva de Requisitos de Proteção de Circuito
Como os fusíveis têm sensibilidade relativamente baixa a sobrecargas de linha, eles geralmente são usados apenas para proteção contra curto-circuito, exceto em circuitos de iluminação comuns. Em contraste, os MCBs/MCCBs têm alta sensibilidade a sobrecarga e sobrecorrente. Ao proteger circuitos como loops de aquecimento, tomadas e circuitos de controle, MCBs/MCCBs devem ser usados como componentes de proteção.
4 Conclusão
Com o aumento da demanda por energia elétrica na produção residencial e na vida cotidiana, a economia e a estabilidade do fornecimento de energia tornaram-se metas importantes para a otimização dos sistemas de distribuição. Os painéis de distribuição na sala de distribuição representam o último elo na entrega de energia aos usuários finais e são usados em grande quantidade. Para garantir que as demandas de energia para a produção e a vida cotidiana sejam atendidas, enquanto se alcançam benefícios econômicos na construção de painéis de distribuição, o esquema de seleção de painéis de distribuição deve ser otimizado tanto do ponto de vista técnico quanto econômico, garantindo que a confiabilidade técnica e a economia sejam satisfeitas simultaneamente.
