Interruptor de Carga de Alta Tensão - Solução de Equipamento Elétrico Combinado com Fusível: Guia de Aplicação Segura Baseado na Corrente de Transferência

I. Questão Central e Objetivo​
Esta solução visa abordar os riscos de segurança decorrentes da incompatibilidade entre o parâmetro central "corrente de transferência" do "dispositivo elétrico combinado interruptor de carga-fusível" e a corrente de curto-circuito real do sistema ao proteger transformadores de energia. O objetivo é fornecer um conjunto claro de diretrizes para seleção, verificação e aplicação, garantindo que o dispositivo elétrico combinado funcione corretamente e com confiabilidade durante falhas no transformador. Isso evita que o interruptor de carga seja danificado devido à interrupção de correntes além de sua capacidade e protege todo o sistema de distribuição.

​II. Conceito Chave: Corrente de Transferência​

1. ​Definição e Mecanismo​
   A corrente de transferência é o valor crítico de corrente que determina se uma corrente de falha é interrompida pelo fusível ou pelo interruptor de carga. Sua ocorrência está intimamente relacionada ao mecanismo de funcionamento do dispositivo elétrico combinado:
   • ​Corrente de falha pequena: O fusível de uma fase (a fase que abre primeiro) derrete primeiro, e seu acionador dispara o mecanismo do interruptor de carga, fazendo com que todos os três polos do interruptor de carga se abram simultaneamente, interrompendo a corrente das duas fases restantes.
   • ​Corrente de falha grande: Todos os três fusíveis derretem quase simultaneamente e rapidamente, interrompendo a corrente de falha antes que o interruptor de carga se abra.
   • A corrente de transferência é exatamente a fronteira entre esses dois modos de operação.
2. ​Método Oficial de Determinação​
   De acordo com os padrões IEC, a corrente de transferência (Itr) é determinada com base em:
   • O tempo total de interrupção do interruptor de carga (T0): O tempo desde a ativação do acionador do fusível até a separação completa dos contatos do interruptor de carga.
   • A curva característica de tempo-corrente do fusível: Na curva característica com uma tolerância de fabricação de -6,5%, o valor de corrente correspondente a um tempo de operação de 0,9 × T0 é a corrente de transferência.
3. ​Classificação e Fatores Influentes​
   • ​Corrente de transferência nominal: O valor padrão fornecido pelo fabricante, com base na classificação máxima do elemento fusível.
   • ​Corrente de transferência real (Ic,zy)​: O valor que deve ser verificado nas aplicações de engenharia, derivado da curva característica com base na classificação real do elemento fusível selecionado e T0.
   • ​Principais fatores influentes: O tempo de interrupção T0 do interruptor de carga é o fator principal. Um T0 menor resulta em uma corrente de transferência maior. As características do fusível em si também são um fator.

​III. Princípios Centrais de Aplicação e Processo de Verificação​

1. ​Regra de Ouro​
   Para garantir a segurança, a seguinte condição deve ser atendida:
   O valor da corrente de curto-circuito trifásica na barra de baixa tensão do transformador, convertida para o lado de alta tensão (Isc) > Corrente de transferência real do dispositivo elétrico combinado (Ic,zy)
   • ​Quando atendida: A corrente de curto-circuito trifásica é interrompida pelo fusível, protegendo o interruptor de carga.
   • ​Quando não atendida: O interruptor de carga é forçado a interromper a corrente (aproximadamente a corrente de curto-circuito bifásica) e suportar uma tensão de recuperação transitória (TRV) severa, tornando a falha de interrupção muito provável e levando a acidentes.
2. ​Etapas de Seleção e Verificação​
   Para aplicar corretamente o dispositivo elétrico combinado, as seguintes etapas devem ser seguidas:
3. ​Coletar parâmetros do sistema: Obter a capacidade de curto-circuito do sistema, a capacidade do transformador e a tensão de impedância.
4. ​Seleção preliminar: Com base na corrente nominal do transformador, selecionar preliminarmente especificações de fusíveis apropriadas e o tipo de interruptor de carga.
5. ​Calcular correntes-chave:
   o Calcular a corrente de curto-circuito trifásica no lado de baixa tensão do transformador e convertê-la para o lado de alta tensão (Isc).
   o Com base nas especificações de fusíveis selecionadas e no tempo T0 do interruptor de carga, consultar a curva fornecida pelo fabricante para obter a corrente de transferência real (Ic,zy).
6. ​Realizar verificação central: Comparar Isc e Ic,zy.
   o Se Isc > Ic,zy, a verificação é aprovada, e a solução é essencialmente segura.
   o Se Isc < Ic,zy, a solução apresenta riscos, e medidas de otimização devem ser tomadas (ver Parte IV).
7. ​Verificação final de capacidade: Confirmar se a capacidade de interrupção de corrente de transferência nominal do interruptor de carga selecionado é maior que o Ic,zy calculado. Isso serve como a barreira final de segurança.

​IV. Orientação para Diferentes Cenários​

1. ​Capacidade do Transformador ≤ 630kVA​
   • ​Solução: Usar um dispositivo elétrico combinado geralmente é seguro e econômico.
   • ​Explicação: Como mostrado na tabela, para transformadores de 500kVA e 630kVA (com 4% de impedância), a condição Isc > Ic,zy é facilmente atendida quando a capacidade de curto-circuito do sistema é suficiente.
   • ​Recomendação: Pode-se selecionar dispositivos elétricos combinados com interruptores de carga pneumáticos comuns.
2. ​Capacidade do Transformador 800 ~ 1250kVA​
   • ​Solução: Faixa de alto risco, verificação rigorosa é obrigatória.
   • ​Análise: Como mostrado na tabela, mesmo com uma impedância do transformador de 6%, é difícil atender a condição Isc > Ic,zy para transformadores com capacidade de 800kVA e acima. Se forem selecionados interruptores de carga a vácuo ou SF6 com T0 menor, sua corrente de transferência será maior, tornando ainda mais difícil atender a condição.
   • ​Medidas de otimização:
   o Priorizar o uso de interruptores de carga pneumáticos com tempo de interrupção (T0) mais longo para reduzir a corrente de transferência e facilitar a satisfação da condição.
   o Comunicar-se ativamente com os fabricantes para perguntar se os interruptores de carga a vácuo ou SF6 podem ser ajustados (aumentando T0) para alcançar um valor menor de corrente de transferência.
   o Se a condição não puder ser atendida após cálculo e verificação, a solução de dispositivo elétrico combinado deve ser abandonada.
   • ​Recomendação final: Para transformadores de 1000kVA e 1250kVA, especialmente transformadores secos, recomenda-se fortemente o uso direto de disjuntores.
3. ​Capacidade do Transformador > 1250kVA​
   • ​Solução: Devem ser usados disjuntores para proteção e controle.
   • ​Explicação: O nível de corrente de curto-circuito nesta capacidade excede o intervalo de proteção confiável dos dispositivos elétricos combinados. Os disjuntores são a única escolha segura.

​V. Resumo e Notas Especiais​

1. ​Verificação é obrigatória: Nunca confie apenas na experiência ou aplique dispositivos elétricos combinados com base na capacidade do transformador. É necessário realizar o cálculo e a comparação de Isc e Ic,zy.
2. ​Considerar o impacto do tipo de interruptor de carga: Não assuma cegamente que interruptores de carga a vácuo ou SF6 com capacidades de interrupção mais fortes são superiores. Seu T0 menor resulta em uma corrente de transferência maior, o que pode tornar mais difícil atender a condição de verificação central e, em vez disso, introduzir riscos.
3. ​Importância da capacidade de curto-circuito do sistema: A capacidade de curto-circuito do sistema afeta diretamente o valor de Isc. Em sistemas com capacidades de curto-circuito menores, como parques industriais ou pontos finais da rede, as questões acima se tornam mais proeminentes, e é necessário ter cuidado extra durante a seleção.