Solução Completa de Proteção de Capacitores de Alta Tensão

Objetivo Principal:​​ Assegurar o funcionamento seguro e estável dos capacitores e da rede elétrica, e prolongar a vida útil do equipamento.

Quando capacitores de alta tensão são colocados em operação na rede elétrica, um sistema de proteção robusto é crucial. Esta solução, baseada em padrões da indústria e experiência prática, fornece diretrizes de configuração para medidas de proteção-chave:

​I. Proteção de Parâmetros Elétricos Principais​

1. ​Proteção Contra Sobretensão:​​
• ​Função:​​ Proteger contra danos cumulativos no dielétrico do capacitor ou rupturas instantâneas causadas por sobretensões atmosféricas (raios), sobretensões de comutação e sobretensões de estado estacionário do sistema.
• ​Configuração:​​
• ​Pararrayos (MOA - Pararrayos de Óxido Metálico):​​ Instalado no final da linha e no ponto neutro do banco de capacitores, especialmente no lado da linha e no ponto neutro, para efetivamente limitar a intrusão de surtos de raios e o pico de sobretensões de comutação.
• ​Relé de Sobretensão:​​ Monitora continuamente a tensão terminal dos capacitores. Quando a tensão excede o valor definido (tipicamente 1,1Un), desliga o banco de capacitores após um atraso de tempo para evitar a operação prolongada em sobretensão. A determinação das configurações requer uma consideração abrangente da faixa de flutuação permitida pelo sistema.
2. ​Proteção Contra Sobrecorrente:​​
• ​Função:​​ Responder ao aumento anormal de corrente devido a sobrecargas internas ou externas do banco de capacitores, ou falhas de componentes internos.
• ​Configuração:​​
• ​Proteção Contra Sobrecorrente com Atraso:​​ Serve como proteção de backup para a proteção principal do banco de capacitores e lida com sobrecargas do sistema. A configuração deve ser coordenada e suportar as correntes de inrush durante a energização, geralmente configurada em 1,5 a 2 vezes a corrente nominal.
• ​Proteção Contra Sobrecorrente Instantânea:​​ Destinada a falhas severas de curto-circuito e dispara instantaneamente para limpar a falha.
3. ​Proteção Contra Curto-Circuito:​​
• ​Função:​​ Proporciona a limpeza extremamente rápida de falhas em caso de falhas entre fases internas ou externas ou falhas de fase única para terra envolvendo os capacitores.
• ​Configuração:​​
• ​Fusível de Alta Tensão Especializado:​​ A proteção preferencial para falhas internas dentro de uma unidade de capacitor individual. Dispara imediatamente em caso de falha, isolando a unidade defeituosa enquanto permite que o restante do banco continue operando.
• ​Disjuntor + Proteção por Relé:​​ Fornece funcionalidade de proteção de curto-circuito de backup. Deve ser garantida a coordenação entre a operação do fusível e o tempo de disparo do disjuntor.

​II. Monitorização e Proteção de Estados Chave​

1. ​Proteção de Temperatura (Proteção Térmica):​​
• ​Função:​​ Prevenir explosões ou incêndios causados por temperaturas anormalmente altas resultantes de sobrecorrente, harmônicos, ventilação inadequada, envelhecimento interno do dielétrico ou falha de componentes (que podem ser indicadas inicialmente pela operação do fusível).
• ​Configuração:​​
• ​Sensores de Temperatura Embutidos (PTC/Pt100):​​ Embutidos em pontos-chave de dissipação de calor (por exemplo, no topo da carcaça do capacitor) para monitorar a temperatura de pontos quentes internos em tempo real.
• ​Relé de Temperatura / Unidade de Monitorização Inteligente:​​ Recebe sinais dos sensores. Ativa quando a temperatura excede um limite seguro (por exemplo, 75°C - 80°C), emitindo alarmes ou comandos de disparo.
2. ​Proteção e Mitigação Harmônica:​​
• ​Função:​​ Suprimir efeitos de "amplificação harmônica" nos capacitores causados por harmônicos do sistema, que levam a sobrecorrentes severas, superaquecimento e envelhecimento rápido do equipamento.
• ​Configuração:​​
• ​Medidor de Monitorização Harmônica:​​ Monitora continuamente a Distorção Harmônica Total (THD) e o conteúdo harmônico individual de corrente/tensão na barra ou circuito do capacitor. Emite alarmes em caso de anomalia.
• ​Filtros Harmônicos:​​ Em ambientes com poluição harmônica severa ou para bancos de capacitores grandes, priorize a instalação de bancos de capacitores filtro com relações de reatância correspondentes (por exemplo, com reatores de 6%, 13%) em vez de bancos de capacitores de compensação pura. Em casos extremos, configure Filtros Ativos de Potência (APF).

​III. Garantia de Segurança e Controle Operacional​

1. ​Proteção de Aterramento:​​
• ​Função:​​ Assegura a segurança de pessoal e equipamentos fornecendo um caminho eficaz para a corrente de falha.
• ​Configuração:​​
• Aterramento confiável da carcaça metálica; a resistência de aterramento deve estar em conformidade com as regulamentações.
• Um terminal da bobina secundária do resistor de descarga/coil deve ser aterrado.
• Instale proteção de tensão em delta aberto em sistemas com neutros não efetivamente aterrados.
2. ​Chave Desconectora (Isolador):​​
• ​Função:​​ Cria uma interrupção visível durante a manutenção, assegurando que não haja risco de alimentação reversa e fornecendo um ponto de isolamento seguro.
• ​Configuração:​​ Instale chaves desconecedoras com interrupções visíveis de ar no lado de origem (lado da linha) do disjuntor. A operação deve seguir estritamente o mecanismo de intertravamento "Cinco-Prevenção".
3. ​Dispositivo de Desligamento Automático (Proteção de Intertravamento):​​
• ​Função:​​ Determina de forma abrangente falhas ou condições de operação anormais no nível do sistema de controle para alcançar o disparo inteligente.
• ​Configuração:​​
• Múltiplos critérios (tensão, corrente, temperatura, sinais de operação do fusível, etc.) são integrados na unidade de proteção e controle.
• Inicia automaticamente a lógica de disparo durante condições anormais, acionando o disjuntor. Integrado no Sistema de Automação de Subestação (SAS).