Como a Tecnologia a Vácuo Substitui o SF6 nos Modernos Unidades de Distribuição em Anel

As unidades de anel (RMUs) são usadas na distribuição secundária de energia, conectando-se diretamente a usuários finais como comunidades residenciais, canteiros de obras, edifícios comerciais, rodovias, etc.

Em uma subestação residencial, a RMU introduz a tensão média de 12 kV, que é então reduzida para a tensão baixa de 380 V através de transformadores. O quadro de baixa tensão distribui a energia elétrica para várias unidades de usuário. Para um transformador de distribuição de 1250 kVA em uma comunidade residencial, a unidade de anel de média tensão geralmente adota uma configuração de duas alimentações de entrada e uma de saída, ou duas alimentações de entrada com múltiplas saídas, com cada circuito de saída conectado a um transformador. Para um transformador de 1250 kVA, a corrente no lado da unidade de anel de 12 kV é de 60 A. É usado um conjunto de disjuntores fusíveis (unidade FR), composto por um interruptor de carga e um fusível. Um fusível de 100 A é empregado, onde o interruptor de carga controla a energização ou desenergização do transformador, e o fusível fornece proteção contra curto-circuito para o transformador. O transformador de 1250 kVA fornece uma corrente de baixa tensão de 380 V de 2500 A, que é distribuída via quadros de baixa tensão padronizados da State Grid.

As RMUs isoladas a gás SF6 são compactas, e o design de tanque comum é ainda menor e mais econômico. Beneficiando das excelentes propriedades de isolamento e extinção de arco do gás SF6, os interruptores de carga dentro do quadro de comando usam gás SF6 para extinção de arco, capazes de interromper tanto correntes de isolamento quanto correntes ativas de até 630 A.

Para as RMUs isoladas a gás ecológico, devido à falta de um gás alternativo ecológico que corresponda ao SF6 em termos de isolamento e extinção de arco, e como os seccionadores não podem interromper a corrente de carga, é comumente usado um conjunto de seccionador e interruptor de carga a vácuo para cumprir a função que anteriormente exigia apenas um interruptor.

A linha superior na figura abaixo mostra o esquema do circuito primário de uma RMU convencional de SF6, enquanto a linha inferior mostra o esquema do circuito primário de uma RMU isolada a gás ecológico.

Pode-se observar que, para o armário do tipo F com interruptores de carga de entrada e saída em anel, é necessário isolamento mais um interruptor a vácuo; para o armário FR de saída do transformador, também é necessário isolamento mais um interruptor a vácuo mais um fusível, tornando a configuração de comutação mais complexa.

Os parâmetros elétricos do interruptor de carga da unidade de anel são os seguintes:
• Corrente nominal: 630 A
• Corrente nominal de resistência a curto prazo: 20/4 (25/4*) kA/4 s
• Corrente nominal de fechamento sob curto-circuito: 50 (63*) kA
• Resistência mecânica do interruptor de carga: Classe M1, 5000 operações
• Resistência mecânica do seccionador de terra: Classe M1, 3000 operações
• Resistência elétrica do interruptor de carga: Classe E3, 200 operações

Portanto, a Schneider introduziu um método de extinção de arco a vácuo paralelo, ou seja, instalando um interrompedor a vácuo em paralelo dentro do interruptor. Durante o processo de abertura, o elo de contato móvel do interrompedor a vácuo é acionado sincronicamente, transferindo o arco para o interrompedor a vácuo, onde é extinto.

Após a extinção do arco, os contatos do interrompedor a vácuo retornam à posição fechada, e durante a operação subsequente de fechamento do interruptor, o interrompedor a vácuo não atua.

Este design requer apenas um mecanismo de operação, em comparação com as duas estruturas separadas de um seccionador e um interruptor a vácuo, resultando em um tamanho menor e custo reduzido. No entanto, em comparação com dois interruptores independentes, o mecanismo de comutação paralela impõe requisitos mais elevados em termos de design, processo de fabricação e confiabilidade para garantir a operação precisa do interruptor.

Este tipo de interruptor de carga com interrompedor a vácuo paralelo vem em diferentes formas estruturais, mas o princípio subjacente é o mesmo.

Um interrompedor a vácuo miniaturizado é integrado aos contatos do interruptor principal, servindo apenas para interromper correntes pequenas de até 630 A.

Em consonância com as metas "Dual Carbon", o equipamento de manobra isolado a gás ecológico representa uma tendência inevitável. Sem avanços tecnológicos, simplesmente empilhar componentes leva a um aumento no consumo de materiais e recursos, maiores perdas e prejudica o desenvolvimento sustentável. Enquanto pesquisam novos gases alternativos e métodos de extinção de arco, buscar soluções que simplifiquem os mecanismos, tornem a operação mais fácil e melhorem a confiabilidade é um caminho viável para fabricantes e produtos avançados. Os clientes também devem escolher produtos alternativos tecnologicamente avançados para ajudar a alcançar as metas Dual Carbon mais rapidamente.