Funções Principais do Seccionador de Terra e Por Que Ele é Obrigatório em Circuitos de Alta Tensão

Primeiro, um ponto básico de orientação: dependendo da aplicação, os seccionadores de aterramento se enquadram em duas categorias — o seccionador de aterramento de manutenção e o seccionador de aterramento de ação rápida (FES). O primeiro lida com o aterramento de manutenção de rotina.

Além do aterramento de manutenção, pode suportar e fechar sob corrente de curto-circuito, e em linhas de tensão extra-alta/ultra-alta (EHV/UHV) também assume a tarefa de eliminar a corrente de arco secundário. Das cinco funções descritas abaixo, as três primeiras são compartilhadas por ambos os tipos, enquanto as duas últimas são realizadas pelo seccionador de aterramento de ação rápida.

Seccionador de Aterramento de Alta Tensão para Instalações Internas de Alta Confiabilidade

1. Funções Principais do Seccionador de Aterramento

Estas funções são detalhadas abaixo.

1. Aterramento seguro para manutenção: quando um equipamento ou linha é desenergizado para manutenção, o seccionador de aterramento conecta de forma confiável o equipamento ou circuito isolado à terra, criando um ponto de aterramento mecânico visível. Isso não apenas previne efetivamente a reenergização súbita causada por operação indevida, mas também coloca firmemente o ponto de manutenção em curto-circuito com a terra, eliminando ou enfraquecendo grandemente a ameaça de tensão induzida de linhas energizadas adjacentes — protegendo o pessoal de manutenção.

2. Descarga de carga estática residual: após o equipamento de alta tensão (por exemplo, cabos e capacitores) ser desenergizado, uma grande quantidade de carga estática pode permanecer em seu interior. O seccionador de aterramento a descarrega rapidamente para a terra, removendo a tensão residual e protegendo o pessoal de choques elétricos ao tocarem o equipamento.

3. Comutação de correntes induzidas: em linhas de transmissão aéreas paralelas, quando um circuito é desenergizado para manutenção, a indução eletromagnética e eletrostática produzem tensão e corrente induzidas no circuito desenergizado, o que pode causar arcos elétricos quando os cabos de aterramento temporários são conectados ou removidos. O seccionador de aterramento fecha e abre com segurança tais correntes induzidas sob condições de vazio ou baixa corrente.

4. Fechamento sob corrente de curto-circuito (específico para seccionadores de aterramento de ação rápida): sob condições anormais (por exemplo, um curto-circuito na linha), um seccionador de aterramento de ação rápida com capacidade nominal de fechamento sob curto-circuito pode suportar e fechar sob a corrente de curto-circuito, convertendo a falha em uma falha tipo aterramento para eliminação rápida e, assim, protegendo tanto o equipamento quanto o pessoal. Os seccionadores de aterramento de manutenção comuns não possuem essa capacidade.

5. Eliminação da corrente de arco secundário (seccionador de aterramento de ação rápida, para linhas EHV/UHV): de forma simples, após a eliminação de uma falha monofásica, embora a fase com falha seja isolada da fonte, as fases energizadas adjacentes continuam a injetar energia nela através da capacitância entre fases e acoplamento eletromagnético, mantendo o arco no ponto de falha difícil de se autoextinguir — esta é a "corrente de arco secundário". O seccionador de aterramento de ação rápida fecha automática e rapidamente, descarregando a corrente de arco secundário e ajudando o arco no ponto de falha a se extinguir, melhorando assim significativamente a taxa de sucesso do religamento automático.

2. Por que os Circuitos de Alta Tensão Devem Ser Configurados com um Seccionador de Aterramento

Existem quatro razões principais:

1. Proteção da vida do pessoal (o núcleo das "Cinco Precauções"): a alta tensão é extremamente perigosa. O seccionador de aterramento é um componente central da função de intertravamento das "Cinco Precauções" dos quadros de alta tensão — a saber, prevenir o fechamento e abertura indevidos dos disjuntores; prevenir a abertura/fechamento dos seccionadores sob carga; prevenir a conexão à terra ou o fechamento dos seccionadores de aterramento enquanto energizado; prevenir o fechamento sob um sistema aterrado; e prevenir a entrada em compartimentos energizados.

Através do intertravamento mecânico e elétrico, o seccionador de aterramento só pode ser fechado após o disjuntor ser aberto e o seccionador ter sido aberto, prevenindo fundamentalmente operações indevidas fatais, como aterramento enquanto energizado ou energização com a terra conectada — a barreira de segurança final para o pessoal de manutenção.

2. Substituição de conexões temporárias de terra manuais: antes da manutenção desenergizada, os cabos de aterramento temporários conectados manualmente também podem fornecer descarga e aterramento, mas o processo é trabalhoso e não pode ser intertravado contra operações indevidas, portanto, a segurança é menor. Um seccionador de aterramento pode integrar intertravamento elétrico para uma operação padronizada, segura e confiável — a medida de segurança padrão para sistemas de alta tensão.

3. Prevenção de lesões por tensão induzida e tensão residual: após a desenergização de linhas de alta tensão (por exemplo, cabos longos e bancos de capacitores), os efeitos capacitivos podem manter os condutores em um potencial elevado por um longo período. Sem uma descarga completa e um aterramento firme por meio da chave de aterramento, o pessoal de manutenção pode facilmente sofrer choques elétricos graves ao tocar no equipamento.

4. Melhoria da estabilidade operacional do sistema: em redes de transmissão EAT, a configuração de chaves de aterramento de ação rápida em conjunto com a proteção por relés resolve efetivamente o problema da corrente de arco secundário após faltas monofásicas à terra, evita falhas de religamento e, assim, garante a confiabilidade e a estabilidade de toda a rede.

3. Resumo

No geral, a chave de aterramento desempenha um papel vital de "guardiã de segurança" nos sistemas de energia de alta tensão, e cada uma de suas funções descritas acima atende a uma necessidade real dos circuitos de alta tensão. O aterramento seguro para manutenção e a descarga de carga estática formam a última linha de defesa física que protege o pessoal de manutenção contra choques elétricos; o bloqueio elétrico confiável é o meio central para implementar os requisitos das "Cinco Precauções" e prevenir operações incorretas graves.

E as capacidades de fechamento em curto-circuito e eliminação de arco secundário da chave de aterramento de ação rápida fornecem suporte para a proteção contra faltas e a operação estável da rede. Os circuitos de alta tensão devem, portanto, ser equipados com chaves de aterramento — um requisito obrigatório para salvaguardar o pessoal e os equipamentos, e uma escolha necessária para manter a operação estável do sistema de energia.

Editado a partir de: Garca