Equipamento de Comutação SF₆ Totalmente Isolado: Vantagens Componentes e Soluções de Expansão

1. Características do Equipamento de Comutação Totalmente Isolado SF₆
1.1 Visão Geral

O equipamento de comutação totalmente isolado SF₆ compreende unidades funcionais como interruptores de carga, combinações de interruptor de carga-fusível, seccionadores-interruptores, etc., todos selados dentro de caixas de gás de aço inoxidável preenchidas com gás SF₆ de baixa pressão. Este gás serve tanto como meio de extinção de arco quanto de isolamento. O equipamento utiliza mecanismos operados por mola elétrica ou manual. Cada gaveta é uma caixa de gás independente, permitindo expansão através de conectores de barramento em qualquer direção. Adequado para sistemas de distribuição de média tensão, essas unidades são amplamente utilizadas em subestações e estações de comutação para cumprir várias tarefas de distribuição de energia.

1.2 Componentes Especiais do Equipamento de Comutação Totalmente Isolado SF₆

Componentes-chave incluem:

• Caixa de Gás Selada: Dentro da caixa de gás selada estão o equipamento de comutação e os barramentos, preenchidos com gás SF₆ sob pressão nominal de 0,03 MPa. A soldagem a laser avançada e a detecção simultânea de vazamento a vácuo com hélio garantem um selamento superior. Não é necessária a regaseificação ou substituição durante sua vida útil, tornando-o isento de manutenção. Dependendo da expansibilidade, as caixas de gás podem ser compartilhadas ou independentes; apenas as caixas independentes suportam expansão.

• Dispositivo de Alívio de Pressão: Localizado na parte inferior da caixa de gás, o canal de alívio de pressão possui uma membrana antidesabamento. Em caso de falhas de arco internas, a rápida expansão do gás força a abertura da membrana, liberando a pressão e direcionando o gás SF₆ para valas para garantir a segurança dos operadores e outros equipamentos.

• Estrutura da Gaveta: A estrutura (excluindo a caixa de gás) serve como base de montagem para todos os componentes e suporta a caixa de gás. Geralmente consiste em três compartimentos principais: sala do mecanismo de operação, sala de cabos e canal de alívio de pressão.

1.3 Principais Vantagens do Equipamento de Comutação Totalmente Isolado SF₆

• Totalmente Selado e Isolado: Todas as partes vivas de alta tensão estão seladas dentro da caixa de gás, minimizando os impactos ambientais. Ideal para ambientes úmidos ou poluídos, especialmente adequado para regiões como o Delta do Rio das Pérolas.

• Design Compacto: Utilizando interruptores de carga de três posições, reduz o número de componentes. As partes condutoras usam isolamento SF₆, resultando em uma estrutura mais compacta em comparação com as gabinetes semi-isoladas com isolamento a ar SF₆.

• Independente da Altitude: Os elementos internos estão alojados em invólucros pressurizados, garantindo desempenho consistente, independentemente da altitude.

• Expansibilidade: Com cada gaveta sendo uma caixa de gás independente e equipada com interfaces de expansão reservadas, a expansão é possível usando conectores de barramento. Esses conectores consistem em três adaptadores de silicone instalados horizontalmente nos bushings cônicos internos de gabinetes adjacentes, conectando seus barramentos sem comprometer a integridade do selo.

2. Análise de Soluções de Expansão para Equipamento de Comutação Totalmente Isolado SF₆

Como adicionar novos gabinetes a unidades de anel principal (RMUs) totalmente isoladas SF₆ existentes tem se tornado um desafio nos últimos anos devido à falta de especificações de interface padronizadas entre diferentes fabricantes. Abaixo está uma análise com base em um projeto específico:

Estudo de Caso X: Uma subestação de uma área residencial atualmente abriga três RMUs totalmente isolados SF₆ expansíveis da HD Switchgear Company, incluindo uma unidade de linha de entrada e duas unidades de linha de saída. O projeto requer a adição de outra unidade de linha de saída e a extensão de um cabo ZRC-YJV22-3×120 para um novo equipamento de comutação externo que atenderá novos usuários. Várias soluções foram consideradas:

• Substituição Completa: Substituir todos os três RMUs existentes poderia potencialmente danificar os cabos conectados se não forem removidos e reinstalados com cuidado, levando a custos adicionais significativos. Dado que as unidades atuais estão em operação há menos de dois anos, esta opção é desperdício.

• Adicionando um Novo Gabinete: Como o equipamento de comutação é fornecido pela companhia de energia, adquirir um produto não-HD pode levar a problemas de compatibilidade devido a padrões de interface de barramento variáveis. A aquisição por meio de processos de licitação especializados também atrasaria os prazos do projeto.

• Usando Gabinetes Semi-Isolados SF₆: Introduzir um gabinete semi-isolado junto com um gabinete elevador de barramento para pontejar a lacuna entre unidades totalmente e semi-isoladas apresenta desafios devido à ausência de componentes de conexão padronizados, exigindo cooperação estreita do fabricante original.

• Instalando Unidades Adicionais Semi-Isoladas: Adicionar uma unidade de linha de saída semi-isolada e um gabinete elevador de barramento ao lado da unidade de linha de entrada existente permite reencaminhar os cabos via o gabinete elevador, expandindo a capacidade sem interromper as instalações existentes. Esta solução foi escolhida por sua praticidade e eficácia.

O quarto método foi adotado, resolvendo com sucesso as necessidades de expansão, e o projeto agora está concluído e operando de forma suave.

3. Conclusão

Em conclusão, o equipamento de comutação totalmente isolado SF₆ oferece claras vantagens técnicas, mas enfrenta desafios devido à falta de padrões de interface unificados, complicando a integração direta entre produtos de fabricantes diferentes. Embora o quarto método tenha resolvido o problema imediato, futuros projetos devem priorizar o uso de produtos do fabricante original, confirmando sua expansibilidade, evitando particularmente estruturas de caixa compartilhada, que geralmente não podem ser expandidas. Esta abordagem garante melhor compatibilidade e viabilidade para atualizações do sistema.