Esquema de Implementação para Instalação de Para-raios ou Transformadores de Tensão em Unidades Principais de Anel Isoladas a Gás
De acordo com o tipo de isolamento, as unidades de anel (RMUs) podem ser categorizadas como isoladas a gás ou isoladas a ar. As primeiras instalam componentes do circuito primário em uma caixa metálica selada preenchida com gás de baixa pressão (principalmente SF₆ ou gases mistos) como meio de isolamento, utilizando terminais de cabo para linhas de entrada e saída. Devido ao excelente isolamento, tamanho compacto e design modular, são amplamente utilizadas em subestações de distribuição externas de 10kV e estações transformadoras pré-fabricadas. No entanto, seu caráter totalmente isolado e compacto limita a aplicabilidade em certas configurações típicas de subestações.
1 Problemas com RMUs Isoladas a Gás
Figura 1 ilustra um projeto típico de subestação de distribuição, onde o armário de combinação de interruptor de carga-fusível requer um para-raios, e o armário de transformador de tensão (VT) requer dois VTs de resina moldada de 10/0,1/0,22kV. Se os projetos selecionarem RMUs isoladas a gás, como o RM6 da Schneider ou o Safenng da ABB, os requisitos de projeto não podem ser totalmente atendidos.
1.1 Dificuldade na Instalação de Para-Raios em Armários de Carga-Fusível
Para armários de entrada/saída de interruptores de carga, ambas as marcas fornecem espaço suficiente no compartimento de cabos com bushings do Tipo C (conforme IEC 60137), permitindo a instalação de acessórios de cabo do tipo T e para-raios plug-in. Nos armários de carga-fusível:
- Safenng: Fusíveis montados horizontalmente (Figura 2) preservam o espaço para cabos, permitindo a instalação de para-raios plug-in.
- RM6: Fusíveis montados verticalmente (Figura 3) ocupam o espaço para cabos, com bushings do Tipo A limitando os acessórios a tipos cotovelo/reto. Não há espaço para para-raios plug-in, e não há para-raios disponíveis no mercado compatíveis com acessórios de tipo cotovelo/reto.
1.2 Dificuldade na Instalação de VTs em Armários de VT
Armários de VT padrão requerem três unidades de fusíveis de alta tensão e dois VTs monofásicos em configuração V (dual-winding, 10/0,1kV para medição, 10/0,22kV para alimentação; ≥1000VA de saída secundária). RMUs isoladas a ar (por exemplo, Schneider SM6) oferecem amplo espaço (500×840×950mm). Em contraste, RMUs isoladas a gás têm compartimentos de cabos compactos (~400×350×700mm), insuficientes para acessórios de cabo, cabos de conexão, fusíveis expostos, VTs ou um espaçamento de 125mm entre fases/terra.
Os fabricantes geralmente adicionam um armário vazio ao lado do armário de interruptor de carga para abrigar VTs e fusíveis, conectando-os por cabos. No entanto, isso compromete:
- A segurança durante a manutenção de VTs devido à falta de intertravamentos mecânicos.
- A compacidade e a estética das estações externas.
2 Soluções para a Instalação de Para-Raios
2.1 Omissão de Para-Raios
O DL/T 620-1997 Proteção Contra Sobretensão e Coordenação de Isolamento para Instalações Elétricas de Corrente Alternada exige para-raios para cabos >50m conectados a linhas aéreas. Para cabos ≤50m, os para-raios podem ser instalados apenas em uma extremidade. No entanto, o padrão não exige explicitamente para-raios nas cabeças de cabo plug-in de RMUs isoladas a gás de 10kV.
As construções urbanas modernas apresentam extensas redes de proteção contra raios, reduzindo os riscos de descargas elétricas. As conexões de cabos aéreos são raras nas cidades, tornando improvável que surtos de raios diretos atinjam os núcleos dos cabos. Práticas internacionais (por exemplo, acessórios de para-raios do tipo T) são frequentemente omitidas em áreas urbanas. RMUs isoladas a gás na Província de Zhejiang operam confiavelmente por anos sem para-raios. Portanto, os para-raios podem ser omitidos para subestações de RMUs isoladas a gás urbanas.
2.2 Critérios de Seleção de Para-Raios
Para redes suburbanas/rurais com cabos conectados aéreos >50m, os para-raios devem ser instalados. Para unidades puras de interruptor de carga, a maioria dos produtos é suficiente. Para unidades de carga-fusível, especifique fusíveis dispostos horizontalmente para reservar espaço para para-raios, evitando problemas de retrofit.
3 Soluções para a Instalação de Transformadores de Tensão
A miniaturização do armário de VT requer a resolução de isolamento elétrico e restrições de espaço.
3.1 Resolvendo o Isolamento Elétrico
Utilizar fusíveis/VTs padrão de RMUs isoladas a ar em compartimentos isolados a gás viola os padrões de espaçamento. A solução é adotar componentes compatíveis com o isolamento, como o JSZV16-10R VT. Características incluem:
- Acessórios de cabo estilo americano integrados para isolamento total.
- Fusíveis substituíveis embutidos nos terminais de alta tensão.
- Tensão nominal: 10/0,1/0,22kV.
Configuração de fiação:
- Lado do interruptor de carga: acessórios do tipo T tangíveis estilo europeu.
- Lado do VT: acessórios de cotovelo tangíveis estilo americano de 20kV (compatíveis com fusíveis de VT).
- Figura 4 mostra o VT e os acessórios estilo americano.
Todos os componentes são totalmente isolados e tangíveis. A limitação é o tamanho do JSZV16-10R VT (projetado para RMUs externas compactas), restringindo a saída de 220V a ≤2×400VA—suficiente para carregamento de baterias de DC e iluminação.
3.2 Resolvendo Restrições de Espaço
Layouts validados confirmam espaço insuficiente para VTs com acessórios de cabo. Duas soluções foram testadas:
- Caixa de VT montada no topo: Cabos externos e manutenção de VT insegura (violação de intertravamentos).
- Base de VT montada na parte inferior (implementada):
- Estende o compartimento de cabos para baixo.
- Altura: 400mm, compatível com compartimentos de cabos de 700mm de altura.
- Permite intertravamentos mecânicos para manutenção.
Resultado: Este design garante a instalação e manutenção seguras, preservando a compacidade das RMUs isoladas a gás.
