O que é GIS (Gas-Insulated Switchgear)? Características Tipos e Aplicações

O que é Equipamento GIS?

GIS é a abreviatura em inglês para Gas Insulated Switchgear, que se traduz integralmente em chinês como Conjunto de Equipamentos Isolados a Gás em Caixa Metálica. Geralmente, utiliza gás hexafluoreto de enxofre (SF6) como meio isolante e extintor de arco. O GIS integra, por meio de um design otimizado, os principais equipamentos primários em uma subestação - excluindo o transformador - como disjuntores (CB), seccionadores (DS), interruptores de aterramento (ES/FES), barras de distribuição (BUS), transformadores de corrente (CT), transformadores de tensão (VT), pára-raios (LA), terminações de cabos e buchas de entrada/saída - em uma única caixa metálica selada, formando uma unidade integrada.

Atualmente, a faixa de classificação de tensão do equipamento GIS é extensa, variando de 72,5 kV a 1200 kV.

Características do Equipamento GIS

O gás SF6 possui excelente resistência dielétrica, capacidade de extinção de arco e estabilidade química. Como resultado, o equipamento GIS apresenta tamanho compacto, área de ocupação mínima, alta confiabilidade operacional, longos intervalos de manutenção e forte resistência à interferência eletromagnética. Além disso, devido à sua estrutura totalmente fechada, os componentes internos estão protegidos de fatores ambientais externos (como poeira, umidade e neblina salina), garantindo operação estável, baixo ruído eletromagnético e redução da carga de manutenção.

No entanto, o desempenho dielétrico do gás SF6 é altamente sensível à uniformidade do campo elétrico. Defeitos internos, como rebarbas nos condutores, partículas metálicas ou falhas de montagem, podem facilmente levar a descargas parciais ou até mesmo à quebra da isolação. Além disso, a estrutura selada do GIS torna o diagnóstico e a manutenção de falhas internas complexos, com ferramentas de diagnóstico limitadas. Um selo inadequado também pode resultar na entrada de água ou vazamento de gás, comprometendo a segurança do equipamento.

Tipos de Contatos Elétricos no Circuito de Condução do GIS

O circuito de condução no GIS consiste em vários componentes e pode ser classificado em três tipos com base no método de contato:

• Contato Fixo: Conexões elétricas fixadas por parafusos ou outros dispositivos de fixação, sem movimento relativo durante a operação, como a conexão entre uma barra de distribuição e um isolador tipo bacia.

• Contato Separável: Contatos elétricos que podem ser abertos ou fechados durante a operação, como os contatos em disjuntores e seccionadores.

• Contato Deslizante ou Rolante: Contatos que permitem deslizamento ou rolagem relativa entre as superfícies de contato, mas não podem ser separados, como contatos intermediários em conjuntos de equipamentos.

Introdução ao HGIS

Além do GIS, existe outro tipo chamado HGIS (Hybrid Gas-Insulated Switchgear), um conjunto híbrido de equipamentos isolados a gás. O HGIS não inclui componentes como barras de distribuição, transformadores de tensão de barras ou pára-raios de barras, resultando em uma estrutura mais simples. É adequado para ambientes adversos ou locais com restrições de espaço e oferece maior flexibilidade de layout.

Classificação do Equipamento GIS

• Por Local de Instalação: Tipos internos e externos.

• Por Estrutura: Encapsulamento monofásico individual e encapsulamento trifásico comum. Geralmente, as barras de distribuição em níveis de tensão de 110 kV e abaixo podem adotar o design de encapsulamento trifásico comum, enquanto níveis de tensão de 220 kV e acima geralmente usam o design de encapsulamento monofásico individual para reduzir o risco de falhas inter-fases.

Princípios Básicos de Operação

• Em condições normais, os disjuntores e seccionadores do GIS são principalmente operados remotamente. A chave seletora "Remoto/Local" deve estar ajustada para a posição "Remoto".

• Os interruptores de aterramento só podem ser operados localmente. Durante a operação, a chave seletora "Seccionador/Interruptor de Aterramento" deve ser trocada para a posição "Local".

• Todas as operações devem seguir procedimentos programados. A chave "Liberar Intertravamento" no painel de controle deve permanecer na posição "Intertravamento". A chave de desbloqueio, juntamente com a chave de desbloqueio anti-erro do microcomputador, deve ser lacrada e gerenciada estritamente de acordo com as regulamentações.

Requisitos Básicos de Operação

• Para salas de equipamentos SF6 internos frequentemente acessadas por pessoal, a ventilação deve ser realizada pelo menos uma vez por turno, por não menos de 15 minutos, com volume de troca de ar superior a 3-5 vezes o volume da sala. As saídas de exaustão de ar devem estar localizadas na parte inferior da sala. Para áreas não frequentemente acessadas, a ventilação de 15 minutos é necessária antes da entrada.

• Durante a operação, a tensão induzida nas partes acessíveis do invólucro e da estrutura do GIS não deve exceder 36 V em condições normais.

• Limites de Elevação de Temperatura:

• Partes facilmente acessíveis: não mais de 30 K;

• Partes facilmente tocáveis, mas não contactadas durante a operação: não mais de 40 K;

• Partes individuais raramente acessíveis: não mais de 65 K.

• Os equipamentos de comutação SF6 devem ser inspecionados pelo menos uma vez por dia. Para subestações sem supervisão, as inspeções devem ser realizadas de acordo com os procedimentos estabelecidos. As inspeções devem focar em verificações visuais para detectar anomalias, como sons incomuns, vazamentos ou indicações anormais, com registros mantidos conforme apropriado.