Seis Diferenças Chave Entre Unidades de Anel Principal e Quadros de Distribuição Explicadas

Diferenças entre Unidades de Distribuição em Anel (RMUs) e Equipamentos de Comutação

Em sistemas de energia, tanto as unidades de distribuição em anel (RMUs) quanto os equipamentos de comutação são equipamentos de distribuição comuns, mas diferem significativamente em função e estrutura. As RMUs são principalmente usadas em redes alimentadas em anel, responsáveis pela distribuição de energia e proteção de linhas, com o recurso-chave sendo a interconexão multi-fonte através de uma rede em anel fechado. Os equipamentos de comutação, como dispositivos de distribuição de uso geral, lidam com a recepção, distribuição, controle e proteção de energia, e são aplicáveis a vários níveis de tensão e configurações de rede. As diferenças entre eles podem ser resumidas em seis aspectos:

1. Cenários de Aplicação
As RMUs são tipicamente implantadas em redes de distribuição de 10kV e abaixo, adequadas para redes urbanas e instalações industriais que requerem alimentação em anel. Um exemplo típico é um sistema de alimentação dual em centros comerciais, onde as RMUs formam um anel fechado, permitindo a rápida troca de caminho de energia durante falhas na linha. Os equipamentos de comutação têm um alcance de aplicação mais amplo, abrangendo níveis de tensão de 6kV a 35kV. Podem ser usados no lado de alta tensão de subestações ou em salas de distribuição de baixa tensão. Por exemplo, equipamentos de comutação de alta tensão são necessários nas baias de alimentação de saída do transformador principal em uma usina termelétrica.

2. Composição Estrutural
As RMUs comumente usam tecnologia de isolamento a gás, com SF6 como meio isolante. Componentes típicos incluem seccionadores de três posições, interruptores de carga e combinações de fusíveis. Seu design modular reduz o volume em mais de 40% em comparação com os equipamentos de comutação tradicionais; por exemplo, a RMU XGN15-12 tem apenas 600mm de largura. Os equipamentos de comutação geralmente usam isolamento a ar, com larguras de gabinetes padrão de 800 a 1000mm. Componentes internos incluem disjuntores, transformadores de corrente e dispositivos de proteção por relé. O equipamento de comutação metálico KYN28A-12, por exemplo, possui um carrinho de disjuntor extraível.

3. Funções de Proteção
As RMUs geralmente confiam em fusíveis limitadores de corrente para proteção contra curto-circuito, com correntes de ruptura nominal de até 20kA, mas carecem de sistemas de proteção por relé precisos. Os equipamentos de comutação são equipados com relés de proteção baseados em microprocessador, oferecendo funções como proteção de sobrecorrente em três estágios, proteção de sequência zero e proteção diferencial. Por exemplo, um certo modelo de equipamento de comutação consegue operar a proteção de sobrecorrente em tão pouco quanto 0,02 segundos, permitindo o desligamento seletivo com disjuntores a vácuo.

4. Expansibilidade
As RMUs usam interfaces padronizadas, permitindo expansão para até seis circuitos de entrada/saída. Elas podem ser rapidamente conectadas através de acopladores de barramento—alguns modelos podem ser expandidos em menos de 30 minutos. Devido à alta integração funcional, a expansão dos equipamentos de comutação frequentemente requer a substituição de gabinetes inteiros ou a adição de novos compartimentos, com tempos típicos de retrofit superiores a 8 horas.

5. Mecanismos de Operação
As RMUs geralmente usam interruptores de carga operados por mola com torques de operação inferiores a 50 N·m e pontos de corte visíveis. Por exemplo, a alavanca de operação de um modelo de RMU é limitada a uma rotação de 120° para evitar operações incorretas. Os disjuntores dos equipamentos de comutação são equipados com mecanismos de operação elétricos; por exemplo, um mecanismo de mola pode ser carregado em menos de 15 segundos e inclui travas mecânicas para garantir as sequências de operação corretas.

6. Custos de Manutenção
O custo anual de manutenção de uma RMU é de aproximadamente 2% do valor do equipamento, principalmente envolvendo verificações de pressão do gás SF6 e lubrificação mecânica. Os custos de manutenção dos equipamentos de comutação atingem 5% do valor do equipamento, incluindo testes mecânicos de disjuntores e calibração de relés. Um caso de projeto mostra que os testes preventivos anuais para equipamentos de comutação requerem 8 horas-homem por unidade.

Configuração Típica de Engenharia
Um sistema de distribuição de 10kV em um parque industrial usa oito RMUs para formar uma rede dual-ring, cada uma equipada com uma DTU (Unidade Terminal de Distribuição) para isolamento automático de seções de falha. Em contraste, uma subestação de 110kV construída simultaneamente usa 12 unidades de equipamento de comutação em suas baias de saída de 10kV, cada uma equipada com proteção por microprocessador. O investimento total mostra que o sistema baseado em RMUs custa cerca de 60% do sistema de equipamento de comutação.

Seleção de Equipamentos
A seleção deve considerar os requisitos de confiabilidade. Quando a continuidade da fornecimento precisa atingir 99,99%, uma rede dual-ring usando RMUs pode atender ao critério de segurança N-1. Para cargas críticas, como salas cirúrgicas de hospitais, é necessário equipamento de comutação com sistemas automáticos de transferência de dupla fonte de energia para garantir que o tempo de interrupção de energia permaneça inferior a 0,2 segundos.

Tendências Tecnológicas
Novas RMUs ecológicas estão substituindo o SF6 por ar seco, alcançando desempenho de isolamento equivalente com potencial de aquecimento global zero. Equipamentos de comutação inteligentes integram sistemas de monitoramento online; um modelo pode monitorar mais de 20 parâmetros (por exemplo, temperatura de contato, características mecânicas) em tempo real, com uma frequência de amostragem de até 1000 Hz.

Resposta e Análise

• Cenários de Aplicação: RMUs (redes de distribuição em anel) – 15%, Equipamentos de Comutação (sistemas multivoltagem) – 15%

• Características Estruturais: Isolamento a gás, modular (RMUs) – 20%, Isolamento a ar, integrado (Equipamentos de Comutação) – 20%

• Sistemas de Proteção: Proteção baseada em fusíveis (RMUs) – 10%, Proteção por relé (Equipamentos de Comutação) – 10%

• Expansibilidade: Conexão rápida (RMUs) – 5%, Substituição de gabinete completo (Equipamentos de Comutação) – 5%

• Mecanismos de Operação: Carregamento manual por mola (RMUs) – 5%, Controle elétrico (Equipamentos de Comutação) – 5%

• Custos de Manutenção: Baixa manutenção (RMUs) – 5%, Alta manutenção (Equipamentos de Comutação) – 5%

Análise: A pontuação enfatiza as características estruturais e os cenários de aplicação, pois determinam diretamente a seleção do equipamento. O peso de 20% para as características estruturais reflete o impacto das diferenças de isolamento no tamanho e nos requisitos de espaço do equipamento—o isolamento a gás reduz o volume das RMUs em mais de 35%, um fator decisivo em corredores de distribuição urbanos com restrições de espaço. O peso de 15% para os cenários de aplicação destaca a irreplaceabilidade de cada dispositivo em sistemas com diferentes necessidades de confiabilidade; por exemplo, centros de dados exigem RMUs para construir redes duais de energia redundantes.