Uma Breve Análise do Recolocador Automático de Circuito na Automação de Alimentadores de Distribuição
Um Recloser Automático de Circuito é um dispositivo de comutação de alta tensão com controle embutido (que intrinsecamente possui detecção de corrente de falha, controle de sequência de operação e funções de execução, sem necessidade de proteção relé adicional ou dispositivos de operação) e capacidades protetoras. Ele pode detectar automaticamente a corrente e a tensão em seu circuito, interromper automaticamente as correntes de falha de acordo com as características de proteção inversa no tempo durante as falhas, e realizar múltiplas recolagens de acordo com tempos de atraso e sequências predeterminados.
1.Princípio e Características da Automação de Alimentadores Implementada pelo Esquema de Recloser Automático de Circuito
A automação de linhas de distribuição aérea usando o esquema de Recloser Automático de Circuito aproveita a capacidade do recloser de interromper correntes de curto-circuito e suas funções integradas de proteção, monitoramento e comunicação. Sem depender das ações de proteção dos equipamentos de comutação da subestação, este esquema localiza e isola automaticamente falhas através da coordenação de configurações de proteção e cronogramas entre os reclosers, estendendo efetivamente a barra da subestação para a linha de distribuição. No alimentador principal, os Reclosers Automáticos de Circuito atuam como dispositivos de proteção, permitindo a segmentação rápida de falhas e o isolamento automático de falhas em linhas de ramal.
A função principal do esquema de Recloser Automático de Circuito é alcançar a automação de alimentadores. Ele pode isolar automaticamente falhas mesmo sem um sistema de automação baseado em comunicação, permitindo que o projeto de automação geral seja implementado em etapas. Quando as condições permitirem, os sistemas de comunicação e automação podem ser melhorados posteriormente para alcançar a funcionalidade total de automação.
A automação de alimentadores baseada em Recloser Automático de Circuito é adequada para estruturas de rede relativamente simples, como redes em anel “mão na mão” com dupla fonte de energia. Nesta configuração, dois alimentadores estão conectados por meio de um interruptor de ligação intermediário. Em operação normal, o interruptor de ligação permanece aberto, e o sistema opera em modo de malha aberta. Quando ocorre uma falha em uma seção, a reconfiguração da rede permite a transferência de carga para manter o fornecimento de energia às seções não afetadas, melhorando significativamente a confiabilidade do fornecimento. Quando a distância entre as duas fontes de energia não excede 10 km, considerando o número de segmentos e a coordenação de automação, recomenda-se uma configuração de três reclosers (Recloser Automático de Circuito) e quatro segmentos, com cada segmento tendo aproximadamente 2,5 km de comprimento.
Tomando como exemplo o diagrama de ligações na Figura 1: B1 e B2 são disjuntores de saída de subestações; R0 a R2 são interruptores de seccionamento de linha (Reclosers Automáticos de Circuito). Em condições normais, B1, B2, R1 e R2 estão fechados, enquanto R0 está aberto.
Falha na Seção ①: Para falhas transitórias, a energia é restaurada pela primeira ou segunda operação de recolagem de B1. Para falhas permanentes, após B1 realizar uma recolagem e então bloquear (abrir e bloquear recolagens adicionais), R1 detecta uma perda de tensão sustentada na Seção ①. Após um período de tempo morto pré-definido t₁, R1 abre. Subsequentemente, R0 detecta uma perda de tensão sustentada na Seção ② por um período mais longo t₂ (t₂ > t₁) e fecha automaticamente com sucesso, isolando a falha dentro da Seção ①.
Falha na Seção ②: Falhas transitórias são eliminadas pela ação de recolagem de R1 (a coordenação de proteção impede que B1 dispare). Para falhas permanentes, após R1 recolher e então bloquear, R0 detecta a perda de tensão sustentada na Seção ② por um período t₂ e fecha automaticamente. Ao fechar na linha com falha, ele imediatamente dispara e bloqueia, isolando a falha dentro da Seção ②. O processo de isolamento de falhas e restauração para as duas seções do lado oposto do interruptor de ligação segue a mesma lógica.
Considerações adicionais na aplicação incluem:
Para implementar o isolamento de falhas usando o esquema de Recloser Automático de Circuito, a função de proteção instantânea de sobrecorrente (zero-tempo) do disjuntor de saída da subestação deve ser desativada e substituída por proteção instantânea com atraso.
Quando ocorrem falhas transitórias ou permanentes em linhas de ramal, elas são eliminadas por Reclosers Automáticos de Circuito montados em ramais. As configurações de proteção e tempos de operação dos reclosers de ramal devem ser, respectivamente, menores e mais curtos do que aqueles dos reclosers principais a montante.
Um sistema de automação de distribuição usando controle local pode melhorar a confiabilidade do fornecimento com investimento relativamente baixo. Além disso, já que os modernos Reclosers Automáticos de Circuito são baseados em microprocessador e inteligentes, eles fornecem interfaces para expansão futura de monitoramento remoto. Quando a infraestrutura de comunicação e os sistemas de estação mestra estiverem disponíveis, o sistema pode transitar sem problemas para um esquema de automação de alimentadores controlado por estação mestra.
2. Como Melhorar a Confiabilidade do Fornecimento de Energia e Reduzir a Duração das Interrupções de Linha
Use um CLP (Controlador Lógico Programável) de alto desempenho como o centro de controle do Recloser Automático de Circuito.
Elimine rapidamente falhas transitórias para minimizar o tempo de interrupção. Nos sistemas de energia, mais de 70% das falhas de linha são transitórias. Se as falhas transitórias forem tratadas da mesma forma que as falhas permanentes, resultará em interrupções prolongadas. Portanto, foi adicionada uma função de recolagem rápida inicial aos Reclosers Automáticos de Circuito, que podem eliminar falhas transitórias em 0,3–1,0 segundos (as configurações variam dependendo das condições da linha), reduzindo drasticamente a duração das interrupções para eventos transitórios.
Bloqueio simultâneo em ambas as extremidades da seção com falha. Os disjuntores tradicionais só podem bloquear uma extremidade de uma linha com falha quando a falha ocorre. Em contraste, os Reclosers Automáticos de Circuito podem isolar simultaneamente ambas as extremidades de uma seção com falha permanente, evitando interrupções em áreas sem falhas, encurtando o tempo de restabelecimento, reduzindo o número de tentativas de recolagem e minimizando o estresse na rede.
3.Princípios de Aplicação dos Reclosers Automáticos de Circuito em Redes de Distribuição
Condições de Operação: Todas as falhas devem ter a oportunidade de ser tratadas como falhas transitórias, evitando o mau funcionamento devido à corrente de inrush. O bloqueio após o disparo deve ocorrer apenas no caso de falhas permanentes.
Selecione e implemente Reclosers Automáticos de Circuito de forma econômica e razoável com base na magnitude da carga e no comprimento da linha.
Escolha a corrente nominal, a capacidade de interrupção, a classificação de corrente de curto-circuito e a corrente de resistência dinâmica/térmica do Recloser Automático de Circuito de acordo com seu local de instalação. A classificação máxima de corrente de curto-circuito geralmente deve ser superior a 16 kA para atender à capacidade da rede em constante aumento.
Coordene adequadamente as configurações de proteção, incluindo a corrente de disparo, o número de tentativas de recolocação e as características de tempo de atraso.
Coordene entre os Reclosers Automáticos de Circuito upstream e downstream: o número de operações de corrente de falha permitidas deve diminuir nível por nível, e o tempo de atraso para recolocação deve aumentar nível por nível (geralmente definido em 8 segundos por estágio).
