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Por que os Interruptores de Circuito a Vácuo de 12kV Superam SF6/Óleo/Ar: Uma Análise Total da Solução

Porquê os Interruptores de Vácuo de 12kV Superam SF₆/Óleo/Ar: Uma Análise Total da Solução

Na distribuição de energia de média tensão (MT), particularmente em quadros de distribuição internos de 12kV, os interruptores de vácuo (IVs) emergiram como a tecnologia dominante, superando significativamente as alternativas históricas, como os interruptores de circuito SF₆, interruptores de circuito com óleo mínimo e interruptores de circuito a ar. Este relatório fornece uma comparação detalhada dos IVs de 12kV internos contra esses concorrentes, destacando suas principais vantagens.

​I. Visão Geral das Tecnologias Competidoras Principais

  1. Interruptores de Circuito SF₆
    • Princípio: Utiliza gás hexafluoreto de enxofre (SF₆) para extinção do arco e isolamento. O SF₆ oferece excelentes propriedades dielétricas e de extinção de arco.
    • Aplicação: Anteriormente amplamente utilizado em sistemas MT/HT, especialmente para aplicações de alta capacidade de interrupção ou externas. No entanto, sua participação de mercado em sistemas internos de 12kV foi largamente substituída por IVs devido a preocupações ambientais e de manutenção.
  2. Interruptores de Circuito com Óleo Mínimo
    • Princípio: Utiliza óleo transformador como meio de extinção do arco, mas utiliza significativamente menos óleo que os designs antigos de grande volume de óleo.
    • Aplicação: Uma tecnologia principal antes dos IVs. As principais desvantagens incluem riscos de incêndio, manutenção elevada e poluição ambiental.
  3. Interruptores de Circuito a Ar
    • Princípio: Relia-se em jatos de ar comprimido para extinguir o arco.
    • Aplicação: Utilizados em sistemas HT iniciais ou aplicações específicas. Para cenários internos de 12kV, os ICA são inferiores aos IVs em capacidade de interrupção, tamanho e ruído.

​II. Principais Vantagens dos IVs Internos de 12kV

Os IVs superam os concorrentes em seis dimensões críticas:

  1. Extinção de Arco Superior & Confiabilidade
    • Interrupção no Vácuo: O vácuo é um meio isolante ideal. A extinção do arco ocorre eficientemente no zero de corrente em um interrompedor selado, com recuperação dielétrica rápida. Isso garante alta confiabilidade, especialmente para operações frequentes.
    • Sem Risco de Reacendimento: Diferentemente do SF₆ ou óleo, a interrupção no vácuo virtualmente elimina o reacendimento.
    • Alta Capacidade de Interrupção: Os IVs modernos de 12kV cobrem uma ampla faixa de correntes de interrupção de curto-circuito nominal (Isc), de 20kA a 50kA+ (por exemplo, ZN63/VBY-12: 40kA; VS1-12: 50kA), correspondendo aos ICBs de SF₆ e superando os de óleo/ICA.
    • Longa Vida Elétrica: Suporta 30 a 50 interrupções de curto-circuito de capacidade total (por exemplo, VT19-12, VS1-12), atendendo aos requisitos da classe E2 e superando os ICBs de óleo.
  2. Excelência Ambiental & Segurança
    • Zero Emissões de GEE: Os IVs utilizam vácuo em vez de SF₆ - um gás estufa potente com GWP ~23.500 x CO₂ - eliminando desafios regulatórios e de disposição.
    • Sem Risco de Incêndio: Diferentemente dos ICBs baseados em óleo, os interrompedores de vácuo não apresentam riscos de incêndio ou explosão.
    • Operação Não Tóxica: Não gera subprodutos tóxicos durante a interrupção (diferentemente da decomposição do SF₆).
  3. Manutenção Mínima & Longevidade
    • Design "Sem Manutenção": Os interrompedores de vácuo selados não requerem manutenção interna durante sua vida útil (geralmente correspondendo à durabilidade mecânica). Isso contrasta fortemente com os ICBs de SF₆ (monitoramento/reabastecimento de gás) e ICBs de óleo (substituição de óleo).
    • Alta Vida Mecânica: Mecanismos acionados por molas alcançam 10.000 a 30.000 operações (classe M2), reduzindo a manutenção mecânica.
    • Isolamento Sólido: Tecnologias como polos encapsulados com resina epóxi (por exemplo, VS1-12) aumentam a resistência à poeira, umidade e condensação.
  4. Design Compacto & Flexibilidade
    • Pé Pequeno: Interrompedores de vácuo compactos e mecanismos otimizados permitem designs eficientes em termos de espaço.
    • Versatilidade de Instalação: Mecanismos de operação integrados suportam configurações fixas ou extraíveis (por exemplo, para KYN28A-12/GZS1, XGN switchgear).
    • Modularidade: Montagem simplificada e substituição de componentes.
  5. Interrupção Avançada & Eficiência de Custo
    • Baixa Corrente de Corte: Minimiza a sobretensão de comutação durante a interrupção de corrente indutiva.
    • Comutação Capacitiva Classe C2: Baixíssima probabilidade de restrição para bancos de capacitores.
    • TCO Baixo: Embora os custos iniciais possam ser semelhantes aos dos ICBs de SF₆, os IVs oferecem custos totais de propriedade menores devido à manutenção mínima, ausência de taxas de manipulação de SF₆, prêmios de seguro reduzidos (sem risco de incêndio) e vida útil prolongada.
  6. Resiliência Ambiental
    • Opera com confiabilidade em condições padrão (-15°C a +40°C, ≤1.000m de altitude). Variantes com isolamento sólido toleram ambientes severos (por exemplo, alta umidade, poluição).

​III. Resumo Comparativo

Tabela: IV de 12kV Interno vs. Principais Concorrentes

​Característica

​IV

​ICB de SF₆

​ICB de Óleo Mínimo

​ICA

Médio de Extinção de Arco

Vácuo

Gás SF₆

Óleo transformador

Air comprimido

Força Principal

Confiabilidade, sem manutenção, eco-friendly, compacto, longa vida

Alta capacidade de interrupção, isolamento

Maduro (histórico)

Sem risco de incêndio

Fraqueza Principal

Sobretensão de corte (gerenciável)

Gás de alto GWP, manutenção complexa

Risco de incêndio, manutenção frequente, poluição

Tamanho grande, ruído, capacidade de interrupção limitada

Capacidade de Interrupção (Isc)

Alta (20kA–50kA+)

Alta

Média

Baixa/Média

Vida Elétrica

Alta (30–50 operações)

Média/Alta

Baixa

Média

Vida Mecânica

Alta (10k–30k operações)

Média/Alta

Baixa

Média

Manutenção

Muito baixa

Alta (monitoramento de gás)

Alta (troca de óleo)

Média (sistema de ar)

Eco-Friendly

Excelente (zero emissões)

Pobre (GWP do SF₆)

Pobre (poluição por óleo)

Média (ruído)

Risco de Incêndio/Explosão

Nenhum

Baixo (SF₆ não inflamável)

Alto

Nenhum

Tamanho

Compacto

Médio

Grande

Muito grande

TCO

Baixo (inicial + longo prazo)

Alto (gás + custos de conformidade)

Médio/Alto (manutenção + risco)

Médio/Alto

Tendência de Mercado

Dominante para 12kV interno

Em fase de descontinuação para MT interno

Obsoleto

Aplicações específicas

​IV. Conclusão

Para a distribuição de energia de 12kV interna, os interruptores de vácuo (IVs) são a tecnologia incontestável de escolha. Suas superiores capacidades de extinção de arco, confiabilidade inigualável, operação verdadeiramente sem manutenção, segurança ambiental (sem riscos de SF₆/óleo/incêndio), design compacto e eficiência de custo ao longo da vida útil consolidaram sua dominação na infraestrutura elétrica moderna.

06/10/2025
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