Unidades de Anel Principal SF6 (RMUs): Métodos Atuais de Fornecimento de Energia Perspectivas de Desenvolvimento Vantagens em Relação aos Quadros de Baixa Tensão com Invólucro Metálico e Conclusões

Método Atual de Fornecimento de Energia Utilizando Unidades de Anel Principal com SF6

Para melhorar o desempenho da rede, o design das unidades de anel principal (RMUs) tradicionais com SF6 foi ainda mais otimizado. Um recurso-chave das RMUs de segunda geração é o uso de uma carcaça de resina epóxi embutida e aterrada, com SF6 como meio isolante. Duas chaves de carga de três posições e um disjuntor de arco rotativo de três posições são integrados em uma única unidade selada, equipada com uma válvula de segurança de alívio de pressão. Em caso de falha na extinção do arco, a válvula de segurança libera a pressão interna da carcaça, garantindo a segurança do operador à frente do gabinete.

Devido a vantagens como menos peças móveis no sistema, volume reduzido da câmara de gás selada, estrutura compacta, funcionalidade completa e baixo custo, essas RMUs foram amplamente utilizadas nas últimas décadas e demonstraram alta estabilidade e segurança. Ao monitorar e controlar remotamente várias RMUs de nós-chave em redes de distribuição abertas, os usuários podem ter a energia restaurada em minutos após uma falha, reduzindo significativamente o tempo de identificação e isolamento de falhas e minimizando a perda de energia para os usuários.

Perspectivas de Desenvolvimento do Método de Fornecimento de Energia com RMU SF6

O fornecimento de energia por anel principal com SF6, como protótipo e estágio inicial da distribuição baseada em grade, fornece uma base para alcançar maior confiabilidade no fornecimento de energia. O planejamento "baseado em grade", baseado no detalhamento do planejamento de controle urbano e visando atender às demandas de alta confiabilidade dos usuários, representa um novo modelo "de baixo para cima" para o planejamento, construção, operação e gerenciamento de redes de distribuição.

Através do planejamento e transformação baseados em grade, a taxa média de utilização do equipamento de distribuição pode ser apropriadamente aumentada, e as capacidades de transferência direcional podem ser estabelecidas dentro e entre as grades, maximizando assim o suporte das grades inferiores às superiores. Isso é significativo para orientar cientificamente a construção de redes de distribuição, garantir o fornecimento confiável de energia, promover o desenvolvimento de alta qualidade das redes de distribuição e construir uma rede de distribuição robusta e inteligente caracterizada por "layout baseado em grade, proteção refinada e acesso conveniente".

II. Vantagens das RMUs Isoladas com SF6 sobre o Quadro Blindado Metálico em Intertravamentos de "Cinco Prevenções"

Nos sistemas de fornecimento de energia, a tecnologia de intertravamento de "Cinco Prevenções" (prevenir a comutação errônea, comutação sob carga, aterramento sob tensão, fechamento com aterramento e entrada em compartimentos energizados) para quadros de alta tensão (especificamente quadros blindados metálicos com isolamento a ar) amadureceu e diversificou-se. Os métodos incluem intertravamentos baseados em microprocessadores usando sequências pré-programadas, intertravamentos mecânicos, travas de sequência mecânica ou combinações delas. No entanto, ainda existem alguns problemas facilmente negligenciados na prática:

Prevenção de Operações Errôneas de Chaves de Aterramento em Gabinetes de Entrada de Quadros Blindados Metálicos

Alguns quadros blindados metálicos têm chaves de aterramento tanto em gabinetes de saída quanto de entrada. Especialmente para quadros alimentados inferiormente, o risco de operação errônea da chave de aterramento é frequentemente negligenciado. Em contraste, as RMUs com SF6 evitam inerentemente esse problema devido aos intertravamentos de aterramento e lógicos no lado de entrada.

Prevenção de Operações Errôneas em Compartimentos de Transformadores Energizados

Nos quadros blindados metálicos usados em subestações containerizadas, a energia de operação é geralmente derivada do lado de baixa tensão do transformador. Quando o compartimento do transformador está energizado, a trava eletromagnética não pode ser aberta; quando o compartimento está desenergizado, tanto o indicador de presença de tensão quanto a trava eletromagnética perdem energia, ainda impedindo a abertura. Isso requer uma chave de liberação para desbloquear manualmente, criando um risco de segurança.

As RMUs com SF6 substituem a trava eletromagnética por um interruptor de fim de curso. O contato normalmente fechado deste interruptor é conectado em série com o circuito de disparo do gabinete do transformador, alimentado pelo lado de baixa tensão. Assim que a porta do compartimento do transformador é aberta, o interruptor de fim de curso é acionado, imediatamente acionando o disparo para cortar a energia, efetivamente impedindo a entrada em compartimentos energizados.

Em resumo, as RMUs com SF6 reduzem significativamente a complexidade do design dos intertravamentos de "Cinco Prevenções" e minimizam os riscos de lesões pessoais causadas por negligências ou falhas nos intertravamentos de quadros blindados metálicos. Juntamente com o recurso inerente de que as partes vivas de alta tensão estão totalmente encapsuladas e inacessíveis, as RMUs com SF6 destacam ainda mais sua superioridade na proteção de pessoal de manutenção profissional e não profissional em comparação com os quadros blindados metálicos.

III. Vantagens Operacionais das RMUs Isoladas com SF6 sobre os Quadros Blindados Metálicos

Isolamento Totalmente Selado, Sem Manutenção

Todos os componentes vivos primários (por exemplo, chaves de carga, barras de distribuição) das RMUs com SF6 estão selados dentro da câmara de gás SF6, imunes a fatores ambientais externos como umidade, névoa salina e poeira. Isso garante alta confiabilidade e segurança de pessoal, realmente alcançando operação sem manutenção. Os componentes principais podem durar até 20 anos sem manutenção, tornando-os adequados para salas de distribuição não assistidas.

Estrutura Compacta, Economia de Espaço

As RMUs com SF6 são compactas e economizam espaço, com uma largura de gabinete único de apenas 325mm (696mm para gabinetes de medição), reduzindo significativamente a área ocupada nas salas de distribuição e sendo ideais para locais com restrições de espaço. Os quadros e gabinetes são totalmente montados na fábrica com argolas de içamento, permitindo a instalação no local simplesmente posicionando o gabinete.

Tomando como exemplo um projeto típico de sala de distribuição de 10kV (duas linhas de entrada, seis linhas de saída, seccionamento de barra):

• Usando quadros blindados metálicos KYN28: 10 unidades necessárias, cada uma com 800mm de largura e 1500mm de profundidade, área do corpo principal 12㎡; considerando a clareira de operação e manutenção (1500mm na frente, 600mm atrás), área adicional 16,8㎡; área da tela DC aproximadamente 2㎡; área total aproximadamente 30,2㎡.

• Usando RMUs com SF6: 9 baias necessárias, cada uma com 325mm de largura e 750mm de profundidade, área do corpo principal 2,20㎡; considerando 600mm de clareira de manutenção frontal (também servindo como passagem de inspeção), área adicional 1,75㎡; não é necessário tela DC adicional (dispositivos de proteção autogerados disponíveis); área total aproximadamente 3,95㎡. Comparado com os quadros blindados metálicos, isso economiza 26,25㎡, demonstrando uma vantagem significativa.

Alto Grau de Proteção, Forte Adaptabilidade Ambiental

As RMUs com SF6 apresentam uma estrutura totalmente selada, eliminando a necessidade de aquecedores e prevenindo a condensação. As terminações de cabo são à prova d'água e seladas, permitindo a operação mesmo quando submersas. A câmara de gás de aço inoxidável do quadro (incluindo soquetes de fusíveis) atinge um grau de proteção IP67 e passou com sucesso nos testes internacionais de 24 horas de operação energizada submersa a uma profundidade de 5 metros.

Em contraste, os quadros blindados metálicos são equipamentos internos, integrados com disjuntores. Um acidente em uma unidade frequentemente afeta vários dispositivos e pode até levar a uma interrupção de subestação. As falhas recentes de disjuntores, especialmente em níveis de 6–35kV, são frequentemente associadas à degradação do isolamento em ambientes úmidos, vedação inadequada, distância de rampa insuficiente e materiais inadequados. As RMUs com SF6, com seu design totalmente encapsulado e adequado para exteriores, naturalmente evitam esses problemas e mantêm o fornecimento de energia confiável, mesmo em condições adversas como tufões costeiros e chuvas intensas, demonstrando adaptabilidade ambiental muito superior.

Excelente Desempenho Elétrico, Altos Parâmetros Técnicos

Os gabinetes de disjuntores podem atingir capacidades de interrupção de curto-circuito de até 25kA; a vida útil mecânica das chaves de carga alcança 5.000 operações, muito além do requisito padrão nacional de 2.000 operações.

Conclusão

As unidades de anel principal evoluíram de estruturas iniciais em loop fechado para configurações em loop aberto, passando por RMUs com fusíveis a óleo até as atuais RMUs totalmente isoladas com SF6. Os designs foram continuamente otimizados, e a estabilidade foi gradualmente melhorada. Comparadas aos quadros blindados metálicos, as RMUs com SF6 oferecem vantagens significativas em segurança, operação não assistida, economia de espaço, adaptabilidade a ambientes adversos, desempenho elétrico e parâmetros técnicos. Elas são agora amplamente utilizadas em sistemas de fornecimento de energia municipal, metroviário e de edifícios.