Análise de Impacto da Instalação do Transformador de Tensão no Lado da Linha vs. Lado da Carga do Disjuntor de Entrada de Energia para (ATS)

Os dispositivos de comutação automática de backup (ABTS) são componentes centrais que garantem o funcionamento seguro, confiável e estável das redes elétricas industriais. Sua lógica de ativação segue estritamente o duplo critério de "perda de tensão na fonte de alimentação de trabalho + detecção de ausência de corrente", evitando efetivamente erros de julgamento causados pela desconexão secundária dos transformadores de tensão (VTs) ou falhas de operação do ABTS devido a falhas no circuito secundário dos transformadores de corrente (CTs). A condição de ativação requer tanto "ausência de tensão e corrente" quanto "valores de tensão/corrente abaixo do ajuste de proteção", sem exceções.

O ABTS depende dos VTs para coletar sinais de tensão e dos CTs para coletar sinais de corrente. Portanto, as posições de instalação desses transformadores determinam diretamente a precisão do dispositivo ao julgar o estado da fonte de alimentação de trabalho. Entre eles, independentemente de os CTs serem instalados acima ou abaixo do disjuntor de entrada de energia, o ABTS pode identificar com precisão o "estado de carga do disjuntor e as condições de carga da barra"; no entanto, há diferenças significativas em como o ABTS julga o estado de alimentação da barra quando os VTs são instalados acima (lado de entrada) versus abaixo (lado da barra) do disjuntor, o que requer análise focada. O diagrama de conexão do sistema é mostrado na Figura 1.

1. Transformador de Tensão Instalado Acima do Disjuntor de Entrada de Energia (VT de Entrada)
(1) Operação Normal da Fonte de Alimentação de Entrada

Quando o ABTS se alimenta do transformador de tensão de linha TV1, se o disjuntor 1DL estiver na "posição de trabalho + fechado", o TV1 coleta a tensão de entrada, que é equivalente à tensão da barra. O ABTS então determina que a Barra I está energizada.

(2) Perda da Fonte de Alimentação de Entrada

Quando a fonte de alimentação de entrada falha, o TV1 coleta uma tensão de zero e o CT coleta uma corrente de zero, acionando o ABTS: primeiro, desliga o 1DL, depois fecha o disjuntor de ligação de barras 3DL, restaurando a energia na Barra I e permitindo que a carga continue operando.

(3) Malfuncionamento do Disjuntor (Cenário de Risco Oculto Principal)

Se o 1DL mudar da posição fechada para aberta devido a malfuncionamento ou falha mecânica, a Barra I perde energia e a carga é interrompida. O CT coleta uma corrente de zero, mas o TV1 ainda coleta a tensão normal do lado de entrada (não caindo até o ajuste de proteção), portanto, o ABTS não detecta a "perda de tensão da barra" e não inicia. O 3DL não pode fechar, causando uma perda prolongada de energia na Barra I e interrupções severas na produção.

(4) Solução de Otimização Lógica

A identificação precisa requer a implementação de um "intertravamento de posição do disjuntor + critério de tensão": a tensão coletada pelo TV1 é equivalente à tensão da barra apenas quando o 1DL está na "posição de trabalho + fechado"; se a posição do disjuntor for anormal (posição não de trabalho/aberto), o ABTS força o julgamento da tensão da barra como 0. Além disso, deve-se adicionar uma lógica de "verificação da posição do disjuntor": após detectar a perda de tensão da barra, o ABTS verifica o status do 1DL antes de decidir "desligar o 1DL + fechar o 3DL" ou "fechar diretamente o 3DL".

2. Transformador de Tensão Instalado Abaixo do Disjuntor de Entrada de Energia (VT da Barra)

Quando o ABTS se alimenta do transformador de tensão da barra TV3, se o disjuntor 1DL estiver na "posição de trabalho + fechado", o TV3 coleta diretamente a tensão da Barra I, e o ABTS obtém o sinal real de tensão da barra.

(1) Perda da Fonte de Alimentação de Entrada

Quando a fonte de alimentação de entrada falha ou o 1DL malfunciona para a posição aberta, o TV3 coleta uma tensão de zero e o CT coleta uma corrente de zero, acionando o ABTS:

• Se a fonte de alimentação de entrada falhar: desliga o 1DL → fecha o 3DL para restaurar a energia da barra;

• Se o disjuntor malfuncionar: fecha diretamente o 3DL para restaurar a energia da barra, sem interrupção da carga.

(2) Análise de Vantagens

O VT da barra pode "refletir em tempo real e diretamente o estado de alimentação da barra" sem depender de critérios de posição do disjuntor. O ABTS tem uma lógica de ação mais simples, identificando com precisão cenários de perda de tensão da barra e evitando riscos de malfuncionamento/não operação.

3. Análise Comparativa dos Dois Esquemas de Instalação
(1) Complexidade da Lógica de Ação

• Instalação do lado de entrada (TV1): Requer a adição de "verificação de posição do disjuntor + lógica de conversão de tensão", aumentando a dificuldade do julgamento de ação do ABTS;

• Instalação do lado da barra (TV3): Coleta diretamente a tensão da barra com lógica clara e alta confiabilidade de ação.

(2) Riscos Potenciais (Risco Oculto Principal da Instalação do Lado de Entrada)

Se o TV1 do lado de entrada estiver paralelizado com a linha L1, quando a L1 perder energia, o ABTS aciona a ação "desligar o 1DL → fechar o 3DL". A tensão da barra é então alimentada inversamente para a L1 através do TV1, causando um "acidente de carregamento reverso de tensão": no melhor caso, dispara o disjuntor de ar do lado L1 e causa perda de tensão secundária; no pior caso, danifica equipamentos e até mesmo gera riscos de choque elétrico pessoal.

4. Conclusão e Recomendações

Para garantir que o ABTS "opere com precisão e confiabilidade" durante a perda de tensão da barra e evitar acidentes de carregamento reverso de tensão quando os VTs estão paralelizados, os VTs devem ser instalados no lado inferior (lado da barra) do disjuntor de entrada de energia para coletar diretamente a tensão da barra via o VT da barra. Isso permite a reflexão em tempo real do estado real da barra, fornecendo critérios confiáveis para o ABTS. Garante que o dispositivo opere rapidamente e com precisão durante a perda de tensão da barra, minimizando os impactos na produção e na vida diária.