Unidades de Anel Principal com Isolamento Sólido: Aplicações Atuais e Tendências Futuras em Redes de Média Tensão

Estado Atual da Aplicação de Unidades de Anel Principal com Isolamento Sólido em Redes de Distribuição de Média Tensão

(1) As unidades de anel principal (RMUs) com isolamento sólido têm sido amplamente aplicadas em áreas residenciais urbanas e outras aplicações de distribuição de média tensão. Os componentes principais das RMUs de média tensão incluem principalmente o disjuntor de carga e o fusível. Essas unidades oferecem vantagens como estrutura simples, tamanho compacto e baixo custo, enquanto efetivamente melhoram os parâmetros de fornecimento de energia e aumentam a segurança operacional. O desenvolvimento atual mostra que a corrente nominal das RMUs de média tensão pode chegar até 1250A, tipicamente 630A. Classificadas por tipo de isolamento, são divididas principalmente em tipos com isolamento a ar e com isolamento a gás SF₆, usadas principalmente para comutação de correntes de carga, interrupção de correntes de curto-circuito e funções de controle e proteção.

(2) As RMUs baseadas em disjuntores de carga a vácuo podem formar uma lacuna de isolamento clara e confiável. Os disjuntores de carga comumente usados em RMUs com isolamento a ar incluem tipos geradores de gás, a ar comprimido, a vácuo e a SF₆; em contraste, as RMUs com isolamento a gás usam principalmente disjuntores de carga a SF₆. Disjuntores de carga de três posições são comumente usados em RMUs, permitindo a interrupção de carga, aterramento confiável e isolamento do circuito. Dentre esses, os disjuntores de carga geradores de gás, a ar comprimido e a SF₆ podem alcançar a operação de três posições.

(3) Os esquemas de aplicação práticos para RMUs se tornaram cada vez mais refinados. Devido ao seu tamanho e estrutura compactos, as RMUs geralmente empregam disjuntores de carga simples combinados com fusíveis de alta tensão. Em condições normais, os disjuntores de carga lidam com as operações de corrente de carga, enquanto os fusíveis interrompem rapidamente as correntes de curto-circuito. Sua operação combinada pode substituir efetivamente os disjuntores de circuito dentro de certos limites de capacidade. Com o avanço da tecnologia da informação e da automação de distribuição, os disjuntores de circuito se tornaram cada vez mais miniaturizados e agora são amplamente utilizados em RMUs. RMUs de alto desempenho devem suportar a operação normal, manutenção operacional e teste de tensão do circuito principal.

Tendências de Desenvolvimento e Características Técnicas das Unidades de Anel Principal com Isolamento Sólido

(1) Tendências de Desenvolvimento. A utilização de equipamentos elétricos com isolamento a gás SF₆ é esperado que diminua gradualmente. Embora o SF₆ tenha sido amplamente utilizado em RMUs de média tensão devido ao seu excelente desempenho geral, a crescente consciência ambiental destacou seu potencial dano ao ecossistema e à saúde humana. Consequentemente, a indústria de fabricação de equipamentos elétricos de alta tensão está se movendo em direção à redução do uso de SF₆. Fabricantes nacionais e internacionais anteciparam essa tendência e estão ativamente promovendo a pesquisa, desenvolvimento e aplicação de RMUs com isolamento sólido.

(2) Aplicação Eficaz da Tecnologia de Pólo Encapsulado. O isolamento sólido geralmente usa resina epóxi como material isolante principal e o vácuo como meio de extinção de arco. Ao acionar o mecanismo de operação, são realizadas funções como a comutação de corrente de carga, controlando efetivamente o sistema de distribuição de energia e garantindo a segurança do equipamento e das pessoas. O uso de isolamento sólido reduz significativamente as distâncias de isolamento entre fases e entre fase e terra necessárias no quadro de distribuição, encurtando as lacunas de isolamento a ar de 125mm para apenas alguns milímetros. Sem o gás SF₆, o equipamento é mais compacto em comparação com o C-GIS tradicional. Além disso, o mecanismo de operação simplificado reduz o número de componentes, aumentando muito a confiabilidade mecânica.

(3) Características Técnicas. Os principais concorrentes das RMUs com isolamento sólido são as RMUs com isolamento a ar e disjuntores a SF₆ e as RMUs com isolamento a gás SF₆. Excluindo considerações ambientais, as vantagens das RMUs com isolamento sólido são evidentes: primeiro, a simplificação estrutural - eliminando câmaras de gás pressurizadas, manômetros e válvulas de enchimento, a confiabilidade é melhorada, os custos de manutenção são reduzidos e as condições operacionais nominais do disjuntor são otimizadas; segundo, o disjuntor principal está equipado com uma lacuna de isolamento, proporcionando um estado aberto visivelmente claro que atende plenamente aos requisitos de operação segura da rede de energia; terceiro, adaptabilidade forte, permitindo operação estável em ambientes adversos, como extremos de frio e calor, indicando baixa sensibilidade ambiental. O isolamento externo usa principalmente mangas ou tubos de resina epóxi, evitando efetivamente a liquefação do SF₆ em temperaturas baixas e a expansão em temperaturas altas.

Conclusão

Em resumo, a tecnologia de RMUs com isolamento sólido na China amadureceu, superando efetivamente as limitações das RMUs com isolamento a ar e a gás, e é adequada para ambientes especiais, como grandes altitudes e áreas fortemente poluídas. Sua aplicação generalizada promoverá fortemente o desenvolvimento do sistema de rede de energia e contribuirá para o desenvolvimento socioeconômico sustentável.