Terminação de Cabos MV & HV para Equipamentos e Conexões
Problemas Gerais e Considerações na Terminação Elétrica
Quando se trata de terminar conexões elétricas em quadros de distribuição internos, motores elétricos, transformadores de potência, transformadores de instrumento e outros equipamentos de média tensão (MT, onde a faixa de tensão é 1 kV < V < 60 kV) e alta tensão (AT, com V≥60 kV), vários desafios surgem. Essas questões frequentemente decorrem da complexidade dos designs de terminação, especialmente aqueles relacionados a quadros de distribuição. Para abordar essas preocupações de forma eficaz, uma coordenação estreita com o fabricante do equipamento não é apenas aconselhável, mas essencial.
Fatores a Considerar na Terminação de Máquinas Elétricas e Transições de Cabos Subterrâneos para Aéreos
Fatores na Terminação de Máquinas Elétricas
Ao terminar máquinas elétricas, um conjunto abrangente de fatores deve ser cuidadosamente considerado para garantir operação segura, confiável e eficiente:
Barras de Distribuição e Estruturas de Suporte: O design, material e resistência das barras de distribuição e suas estruturas de suporte são cruciais. Eles precisam suportar correntes elétricas, estresses mecânicos e forças potenciais de curto-circuito, mantendo alinhamento e estabilidade adequados.
Estrutura de Isolamento do Disjuntor: A integridade do isolamento dentro dos disjuntores é vital para prevenir quebras elétricas. Ele deve ser capaz de suportar a tensão nominal, sobretensões transitórias e condições ambientais sem falha.
Análise de Descarga Parcial (PD): Realizar análise de descarga parcial ajuda a detectar sinais precoces de degradação do isolamento. Descargas parciais podem indicar potenciais fraquezas no sistema de isolamento, que, se não forem abordadas, podem levar a falhas catastróficas.
Material de Isolamento: A escolha do material de isolamento, seja óleo, hexafluoreto de enxofre (SF6) ou vácuo, tem um impacto significativo no desempenho. Cada material tem suas próprias vantagens e limitações em termos de resistência ao isolamento, capacidades de extinção de arco, impacto ambiental e requisitos de manutenção.
Condição do Sistema de Encaixe: O sistema de encaixe, que fixa os componentes no lugar, deve estar em boas condições. Um sistema de encaixe defeituoso pode levar a conexões soltas, aumento da resistência elétrica e superaquecimento potencial.
Tipo de Gás de Resfriamento: Para máquinas que dependem de sistemas de resfriamento a gás, o tipo de gás de resfriamento usado afeta a dissipação de calor e o desempenho geral. Diferentes gases têm condutividades térmicas e capacidades de transporte de calor variáveis.
Proximidade de Componentes Aterrados a Condutores de Alta Tensão: A localização de componentes aterrados em relação a condutores de alta tensão é crucial. Proximidade excessiva pode aumentar o risco de vazamento elétrico, flashovers ou interferência, exigindo isolamento e espaçamento adequados.
Terminações para Transição de Cabos Subterrâneos para Linhas Aéreas
As terminações para a transição de cabos subterrâneos para linhas aéreas, comumente referidas como terminações OH/OG, desempenham um papel fundamental nas redes de distribuição elétrica. Essas terminações são tipicamente projetadas para sistemas com tensões nominais de até 36 kV. Suas funções principais incluem conectar o sistema de distribuição a quadros de distribuição pré-montados internos ou externos e facilitar o roteamento de energia elétrica, evitando a necessidade de linhas aéreas atravessarem áreas urbanas.
As terminações OH/OG são compatíveis com cabos isolados por óleo-papel e polietileno reticulado (XLPE), que podem ser de núcleo único ou tríplex. Elas são instaladas ao ar livre e montadas em estruturas metálicas firmemente ancoradas a postes de linhas aéreas feitos de madeira, concreto ou metal, conforme ilustrado na Figura 1.
Um requisito de segurança essencial para as terminações OH/OG é que suas estruturas metálicas devem ser adequadamente aterradas. Este aterramento serve para proteger contra choques elétricos, dissipar correntes de falha e garantir a segurança elétrica geral do sistema.
Requisitos para Estruturas Metálicas OH/OG e Instalações de Cabos, e Terminações de Cotovelo
Requisitos de Estrutura Metálica OH/OG e Instalação de Cabos
A altura da estrutura metálica OH/OG (aérea/subterrânea) não é arbitrária; ela deve rigorosamente aderir à distância mínima de isolamento de segurança ao solo conforme definido pelos padrões industriais relevantes. Esta conformidade é crucial para garantir a segurança de pessoas, equipamentos e o sistema elétrico geral, prevenindo perigos elétricos, como contato acidental ou arco ao solo.
Ao instalar cabos para terminações OH/OG, eles devem ser posicionados no lado do poste que fica de costas para o tráfego. Esta disposição minimiza o risco de danos causados por veículos, melhorando a confiabilidade e a longevidade da infraestrutura elétrica. Além disso, durante todo o processo de instalação e após os cabos estarem em sua posição final, é imperativo que não sejam dobrados além do raio de dobra interno mínimo especificado pelo fabricante. Falhar em atender a este requisito pode causar danos internos ao isolamento e aos condutores dos cabos, potencialmente levando a falhas elétricas. Em alguns casos, para garantir que o raio de dobra mínimo seja mantido, postes mais altos podem ser necessários, adicionando uma consideração extra nas fases de planejamento e instalação. Além disso, as terminações OH/OG devem ser projetadas com medidas de proteção contra animais. Isto protege os cabos de danos causados por animais, que poderiam resultar em quedas de energia e riscos de segurança.
Terminações de Cotovelo
As terminações de cabo são comumente usadas para conectar cabos aos terminais de diversos equipamentos, incluindo transformadores, motores e quadros de distribuição pré-montados. No entanto, devido às condições específicas da instalação elétrica ou à natureza dos terminais do equipamento, existem situações em que a conexão do cabo aos bocais precisa ser selada. Nesses casos, as terminações de cotovelo, conforme ilustrado na Figura 2, são a escolha preferida. Essas terminações especializadas não apenas fornecem uma conexão elétrica segura, mas também oferecem a funcionalidade de vedação necessária, protegendo o sistema elétrico dos elementos ambientais e garantindo seu funcionamento estável.
Terminações de Cotovelo e Sua Aplicação em Unidades de Anel Principal (RMUs)
As terminações de cotovelo desempenham um papel crucial e especializado, especialmente quando se trata de conectar cabos aos bocais de Unidades de Anel Principal (RMUs). As RMUs são sistemas de quadros de distribuição compactos, autocontidos e totalmente isolados, que geralmente utilizam hexafluoreto de enxofre (SF6) como meio de isolamento. Amplamente empregadas em redes de distribuição secundária, essas unidades desempenham um papel vital na gestão e distribuição de energia elétrica no nível local.
Um dos principais recursos das RMUs é seu design para resistência a arcos internos, o que aumenta a segurança e a confiabilidade do sistema elétrico. As partes vivas das RMUs são projetadas para serem isentas de manutenção, reduzindo a necessidade de intervenções frequentes e minimizando o tempo de inatividade. Além disso, sua natureza modular permite expansão fácil no local de instalação, permitindo que o sistema se adapte às mudanças na demanda de energia ao longo do tempo.
As funções de comutação e proteção dentro das RMUs são realizadas através do uso de disjuntores-seccionadores em combinação com fusíveis ou disjuntores. Esta configuração garante que o sistema elétrico possa ser isolado com segurança, que falhas sejam detectadas e eliminadas rapidamente e que a integridade da rede de distribuição seja mantida.
As terminações de cotovelo não são úteis apenas para conectar cabos aos bocais de RMU, mas também encontram aplicação quando múltiplos cabos precisam ser ligados ao mesmo bocal de equipamento elétrico. Como ilustrado na Figura 3, essas terminações fornecem uma solução prática e confiável para tais conexões complexas de cabos a equipamentos, facilitando a distribuição eficiente de energia elétrica enquanto mantém a integridade e a segurança do sistema geral.
Junções e Terminações de Cabo Elastimold
Elastimold é uma marca bem conhecida que oferece uma ampla gama de equipamentos e acessórios para emendas e terminações de cabos, projetados para tensões nominais de até 36 kV.
As terminações de cabo Elastimold vêm em designs de peça única e modulares. Estes modelos versáteis são adequados para várias aplicações, incluindo a transição de cabos subterrâneos para condutores aéreos nus, conexões a equipamentos frontais vivos e conexões de cotovelo, tornando-os adaptáveis tanto para uso interno quanto externo. Eles podem ser integrados de forma transparente em quadros de distribuição de alta tensão isolados a óleo, SF6 e ar, bem como em transformadores, motores e capacitores.
Os designs dos produtos Elastimold incorporam materiais isolantes avançados de borracha de silicone. Esses materiais fornecem resistência essencial contra creep, descargas elétricas, intempéries e contaminação, garantindo desempenho confiável mesmo nas condições mais adversas. A natureza compacta e leve das unidades Elastimold permite instalação fácil em espaços confinados e possibilita aplicações penduradas.
Os dispositivos Elastimold também são certificados ATEX. ATEX, derivado do título francês da diretiva 94/9/EC (Comissão Europeia) "Appareils destinés à être utilisés en ATmosphères Explosibles" (Equipamentos para serem instalados em atmosferas explosivas), esses bocais de alta tensão são adequados para uso em quadros de distribuição e transformadores isolados a óleo ou ar em áreas perigosas, como as encontradas nas indústrias de petróleo, gás e petroquímica. A fabricação de equipamentos Elastimold segue padrões internacionais estabelecidos pela IEC (Comissão Eletrotécnica Internacional), ANSI/IEEE (Instituto Americano de Normas Nacionais/Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos) e CENELEC (Comitê Europeu de Normalização Eletrotécnica).
O Elastimold oferece vários dispositivos especializados para aplicações específicas:
Conectores e Acessórios Separáveis de Cotovelo: Estes são conectores de carga que fornecem um meio conveniente de conectar e desconectar cabos e equipamentos em sistemas de distribuição de energia. Os cotovelos de carga são projetados para operação energizada usando ferramentas de varinha quente padrão, permitindo operações de carga e fornecendo um desligamento visível. Os componentes podem ser isolados usando tampas, plugues e bocais de estacionamento isolados.
Para-raios de Óxido Metálico de Varistor (MOV): Estes para-raios são totalmente blindados e submersíveis, projetados para proteção contra sobretensão. Eles apresentam interfaces de conectores separáveis de 200 A para fácil anexação a outros acessórios Elastimold. Os para-raios Elastimold oferecem proteção de alta tensão contra raios e surtos de comutação para transformadores, cabos, equipamentos e outros componentes típicos encontrados em sistemas de distribuição de energia subterrânea. Uma colocação adequada, seleção de tensão e coordenação com para-raios de postes de elevação podem aumentar significativamente as margens de proteção e minimizar tensões de surto danosas. Aplicações típicas incluem a instalação de para-raios no final de um sistema radial ou em ambas as extremidades de um ponto aberto em um sistema de laço, com para-raios adicionais adicionados em locais estratégicos a montante para proteção otimizada.
Cotovelos Fuzíveis: Estes combinam fusíveis limitadores de corrente substituíveis para proteção de corrente em terminações de cabo OH/OG com interfaces de conectores separáveis de 200 A para compatibilidade com outros acessórios Elastimold.
Raychem é outra marca comumente reconhecida no campo de equipamentos de emenda e terminação de cabos.
Terminações para GIS (Subestações Isoladas a Gás)
Quando o espaço disponível para a instalação de subestações é limitado ou as condições ambientais são extremamente adversas, uma Subestação Isolada a Gás (GIS) é frequentemente a solução preferida. A GIS é um conjunto compacto de vários componentes alojados em uma carcaça metálica aterrada. Contém barras de distribuição, disjuntores, isoladores e transformadores de instrumento, com gás hexafluoreto de enxofre (SF6) comprimido servindo como principal meio de isolamento, garantindo isolamento confiável fase-terra. Embora as GIS sejam tipicamente instaladas internamente, modelos externos também estão disponíveis.
As unidades GIS são equipadas com caixas de terminação de cabos onde as terminações de cabos são instaladas. De acordo com o Padrão IEC 60859, tanto as caixas quanto as terminações de cabos devem atender a requisitos dimensionais específicos para garantir a intercambiabilidade. As terminações de cabos para GIS são adequadas para cabos isolados a gás, óleo-papel e XLPE e compartilham muitos componentes com as emendas de cabos discutidas anteriormente.
Características das Terminações de Cabo GIS
As principais características das terminações de cabo GIS incluem:
Terminal de Cabo: Facilita a conexão entre o condutor do cabo e a terminação.
Corpo da Caixa: Geralmente feito de liga de alumínio ou material similar, fornecendo suporte estrutural e proteção.
Isolador de Suporte Confiável: Isoladores de epóxi de alta qualidade e não rastreados oferecem excelentes propriedades mecânicas e elétricas. Esses isoladores são compatíveis com subprodutos de gás SF6, garantindo longa vida útil para a terminação. Seu design também permite uma opção de quebra de escudo de cabo.
Compósito de Preenchimento: Como óleo de transformador, óleo de polibuteno ou substâncias similares, que ajudam no isolamento e alívio de tensão.
Cone de Controle de Tensão com Fita de Banda: Gerencia a tensão elétrica na interface de isolamento do cabo-terminação.
Suporte Rígido de Cabo: O conector é firmemente travado em seu lugar por um capuz rosqueado no topo do isolador de suporte. Este design garante que a conexão elétrica entre a GIS e a terminação não seja submetida a forças mecânicas provenientes do cabo.
Sistema de Vedação Positiva: É empregado um sistema de vedação duplo "O" ring para vedar o compartimento de óleo da terminação do compartimento de SF6 da GIS. Juntas totalmente retenidas são comprimidas para impedir a entrada de elementos atmosféricos no interior da terminação.
Grampo de Aterramento: Fornece uma conexão segura para fins de aterramento.
A Figura 4 ilustra um esquema de uma terminação de cabo GIS. Alguns modelos disponíveis no mercado não requerem o uso de óleo, eliminando a necessidade de uma carcaça de óleo.
Sistema de Vedação, Conexão e Requisitos de Instalação para Terminações de Cabo GIS
Sistema de Vedação
O sistema de vedação das terminações de cabo GIS é de suma importância e deve ser projetado meticulosamente. Sua função principal é evitar o vazamento de óleo ou gás para a GIS. Uma vedação comprometida pode levar a falhas de isolamento, perda de gás e potenciais riscos de segurança. Ao garantir um mecanismo de vedação robusto e confiável, a integridade do ambiente GIS e do sistema elétrico geral é mantida.
Peça de Conexão Acoplável
O fornecedor de GIS é responsável por fornecer uma peça de conexão acoplável que seja especificamente projetada para ser ajustada à extremidade do cabo. Este componente é crucial para estabelecer uma conexão segura e elétrica entre o cabo e a GIS. O design preciso e a compatibilidade da peça de conexão acoplável são essenciais para garantir a integração perfeita e o desempenho ideal da interface cabo-GIS.
Instalações de Isolamento e Teste
Para garantir a segurança e confiabilidade do sistema elétrico, devem ser fornecidas instalações adequadas para isolar de forma segura um cabo alimentador. Esta capacidade de isolamento é necessária durante manutenção, reparos ou operações de busca de falhas. Além disso, devem ser feitas provisões para conectar um cabo de teste de alta tensão à GIS ou ao próprio cabo. Essas instalações de teste permitem inspeções rotineiras e testes diagnósticos para avaliar a condição do cabo e da GIS, ajudando a identificar problemas potenciais antes que se tornem grandes problemas.
Ferramentas e Acessórios Necessários para a Instalação de Terminações GIS
Para a instalação bem-sucedida de terminações de cabo GIS, um conjunto específico de ferramentas e acessórios adequados é indispensável:
Alicates Panduit: Estes alicates são especificamente projetados para instalar fita de banda ao redor do cone de controle de tensão. A aplicação precisa da fita de banda é crucial para gerenciar a tensão elétrica e garantir a confiabilidade a longo prazo da terminação.
Alicates de Circlip: Usados para a instalação do ajuste superior, os alicates de circlip fornecem a pegada e a precisão necessárias para fixar esse componente importante no lugar.
Flange Adaptador: O flange adaptador desempenha um papel crucial na facilitação da conexão entre diferentes componentes, garantindo um ajuste e alinhamento adequados no sistema de terminação GIS.
Kit de Remoção do Ajuste Superior: Este kit é essencial para operações de manutenção e reparo, permitindo a remoção segura e eficiente do ajuste superior quando necessário.
Kit de Re-montagem: O kit de re-montagem contém todos os componentes e hardware necessários para re-montar a terminação após a manutenção ou reparo, garantindo que todas as peças sejam substituídas corretamente.
Kit de Aterramento: Um kit de aterramento é vital para estabelecer uma conexão elétrica segura ao solo, que é essencial para a segurança do sistema elétrico e das pessoas.
Conexão de Tela: A conexão de tela garante o aterramento e blindagem adequados do cabo, reduzindo a interferência eletromagnética e melhorando o desempenho geral do sistema cabo-GIS.
