A chave para a segurança do sistema de alimentação é o interruptor de média tensão

No centro de cada sistema de energia elétrica estão os guardas não reconhecidos da transmissão e distribuição de energia ∙ interruptor. Estes componentes sofisticados servem como sentinelas de proteção,desempenhar funções críticas de proteçãoA selecção do equipamento de comutação adequado é fundamental para assegurar uma operação segura, fiável e eficiente do sistema de energia.Este artigo examina os aspectos essenciais dos equipamentos de comutação de média tensão para facilitar a tomada de decisões informadas.

O equipamento elétrico de interrupção representa fundamentalmente um conjunto integrado de dispositivos de proteção de circuito, incluindo disjuntores, fusíveis e interruptores, que trabalham em conjunto para proteger, controlar,Equipamento elétrico isoladoEstes componentes de protecção estão alojados dentro de estruturas metálicas, sendo que um ou mais destes conjuntos constituem uma linha ou conjunto de interruptores.O equipamento de comutação encontra ampla aplicação nos sistemas de transmissão e distribuição de serviços públicosEnquanto os padrões IEEE regem os equipamentos elétricos na América do Norte, os padrões IEC prevalecem na Europa e em outras regiões do mundo.

A principal função dos equipamentos de comutação elétrica consiste em distribuir a energia para várias secções de uma instalação e as cargas elétricas dentro dessas secções.protege o pessoal e o equipamento mantendo as correntes do sistema dentro dos limites operacionais seguros.

O equipamento de comutação isolado a gás (GIS) utiliza gabinetes selados cheios de gás hexafluoreto de enxofre (SF6) ou misturas de SF6 com outros gases isolantes.Instalações de baixo perfilEm comparação com equipamentos de comutação com isolamento de ar semelhantes, o uso de isolamento gasoso permite reduções de distâncias entre os componentes de interrupção de corrente.60 e C37.72O IEEE C37.20.9 a norma para equipamentos de comutação isolados por gás foi publicada no verão de 2019; antes disso, os equipamentos SIG aderiam à norma de desempenho 62271 da Comissão Electrotecnica Internacional (CEI).

Definido pela IEEE C37.20.3, os equipamentos de comutação de metal incorporam dispositivos de proteção de circuito, incluindo disjuntores, fusíveis de energia e interruptores fundidos, juntamente com equipamentos de controlo e medição.Estes componentes podem ser instalados em compartimentos comuns sem as barreiras ou segregações separadas exigidas em equipamentos de ligação revestidos de metal.O equipamento de comutação de metal serve instalações comerciais e muitas instalações industriais com serviços elétricos de entrada superiores a 480/600 V.

Por IEEE C37.20.2, equipamento de ligação revestido de metal refere-se a estruturas de ligação elétrica de média tensão em que todos os componentes elétricos, incluindo o autocarro de entrada, o autocarro de saída, os instrumentos,e os interruptores ou interruptores principais Esta configuração proporciona maior segurança, robustez e acessibilidade de manutenção.Dispositivos de ligação revestidos de metal com disjuntores de saída para manutenção simplificada, tornando-o particularmente adequado para instalações industriais, bem como para equipamentos de geração e transmissão de energia.

Definido pela IEEE C37.74, os interruptores montados em almofadas são especificamente concebidos para sistemas de distribuição subterrâneos de 5 kV a 38 kV que exigem uma operação acima do solo.e construção resistente a adulterações, estas unidades são ideais para distribuição de serviços públicos, seccionalização de alimentadores e aplicações de proteção de circuitos.e minimizar as interrupçõesO equipamento de comutação montado em pad pode acomodar até seis modos num tanque isolado e selado comum, com opções de isolamento que incluem ar, gás SF6, fluido, tecnologia de ar dieléctrico sólido e materiais sólidos.

Também definido pela IEEE C37.74, os dispositivos de ligação subterrâneos ou de cofre servem sistemas de distribuição de 15 kV a 38 kV que exigem a operação de ligações a partir de locais subterrâneos ou de cofre Esta configuração permite a operação manual ou com interruptor operado por relé a partir do nível do soloOs métodos de isolamento incluem gás SF6, tecnologia de ar dieléctrico sólido e materiais sólidos.

• Tipo 1 Requer resistência de arco apenas na frente do equipamento
• Tipo 2 Requer resistência de arco em todo o perímetro do equipamento
• Tipo 2B: mantém a resistência de arco em todo o perímetro, mesmo com as portas do compartimento de instrumentos ou de comando abertas
• Tipo 2C: Requer resistência de arco entre compartimentos adjacentes no conjunto do equipamento e em todo o perímetro

Conventional electrical switchgear manufactured to IEEE (North America) or IEC (Europe and elsewhere) standards provides relatively safe environments for equipment and personnel during normal operationNo entanto, os interruptores tradicionais não são projetados para suportar a enorme energia liberada durante eventos de falha elétrica.O equipamento de comutação certificado resistente a arco é projetado para conter com segurança a energia do arco-flash e redirecioná-la para longe dos operadores, tipicamente através de câmaras pressurizadas que canalizam a energia para áreas de libertação seguras sem colocar em perigo pessoal ou equipamento.

ANSI/IEEE C37.20.7 define normas de ensaio de arco, especificando dois níveis de acessibilidade para conjuntos de comutadores.Os sufixos adicionais definem o desempenho do arco entre os compartimentos de comando e as secções verticais do equipamento de comutação: O sufixo B indica que o funcionamento normal implica a abertura de portas/cobertas em compartimentos especificamente identificados como espaços de controlo de baixa tensão ou de instrumentos;O sufixo C exige o isolamento dos efeitos de falha de arco interno entre todos os compartimentos adjacentes no interior do conjunto e em torno de todo o perímetroO sufixo D refere-se às instalações em que certas superfícies externas permanecem inacessíveis e não requerem um projecto de tipo 2.

Mecanismos de operação remoto permitem operações como desconectando, testando,e ligação de disjuntores e compartimentos auxiliares de equipamentos de ligação revestidos de metal a distâncias normalmente de 25 a 30 pés.

O equipamento de comutação de voltagem média oferece várias opções de gabinete adequadas para aplicações internas e externas.Os gabinetes exteriores estão disponíveis em configurações de entrada e de saída para determinadas classes de tensão.

A maioria dos interruptores de média tensão requer acesso dianteiro e traseiro para instalação e manutenção.que oferece uma economia significativa de espaço em comparação com os equipamentos de comutação convencionais.

O meio de isolamento refere-se ao ambiente dentro dos gabinetes de interruptores que protege os componentes ativos (como buchas, barras de autocarro, etc.) de falhas acidentais de arco.Enquanto o ar representa o isolante mais comumO isolamento gasoso e líquido fornece uma maior resistência dielétrica, permitindo estruturas de interruptores mais compactas.

• ArO isolante mais econômico e predominante, mas com as propriedades de resistência dielétrica mais baixas, exigindo equipamentos fisicamente maiores e mais robustos para resistir a efeitos de arco.
• Isolamento a gásO fluido de hidrogénio é um fluido de hidrogénio com uma resistência dieléctrica significativamente melhorada em comparação com o ar, sendo o hexafluoreto de enxofre (SF6) o gás de isolamento mais comum dos interruptores.Os contatos elétricos são selados dentro de tanques pressurizados com gás SF6, eliminando as necessidades de manutenção dos contactores.
• Tecnologia de ar dieléctrico sólidoUtiliza materiais isolantes e não condutores para fornecer estrutura e isolamento para interruptores de falha, barras de ônibus e componentes de alta tensão em tanques selados cheios de ar de baixa umidade.A combinação de material não condutor e lacunas de ar proporciona baixa perda dielétricaA construção do reservatório em frente morto elimina descargas parciais e conduz a corrente de falha para o solo.
• Isolamento líquidoOs fluidos que são usados como isoladores elétricos em equipamentos de comutação, transformadores e outros.Os critérios de selecção incluem a resistência ao fogo e considerações ambientais.

Dispositivos de interrupção de comutação que interrompem o fluxo de corrente incluem dispositivos de proteção contra a sobrecorrência (fusíveis, disjuntores) e interruptores:

• Comutadores de ar¢ Utilizam ar como meio dielétrico, oferecendo tipicamente menor capacidade de interrupção do que os interruptores de óleo ou vácuo, mas maior economia e capacidade de desconexão visível.
• Fusíveis¢ Interromper a corrente excessiva pela fusão de fios ou tiras concebidos para características de tempo/temperatura específicas.os fusíveis são frequentemente emparelhados com interruptores para fornecer proteção contra sobrecorrência, além da capacidade de abertura / fechamento de circuitos.
• Comutadores de óleo¢ Dispositivos de interruptores imersos em caixas cheias de óleo, comumente utilizados em interruptores montados em almofadas, onde o isolamento por óleo permite uma construção compacta e de baixo perfil.
• Interruptores de vácuo- Características de interrupção e extinção de arco dentro de garrafas de vácuo seladas, permitindo um apagamento rápido do arco que reduz a energia do arco.Estes dispositivos podem interromper falhas de tensão mais elevadas do que os disjuntores de ar com requisitos de espaço significativamente reduzidos.
• Interruptores de falha de vácuo¢ Servem funções duplas como dispositivos de protecção contra sobrecorrência e interruptores de travagem de carga, eliminando a necessidade de fusíveis/interruptores separados.
• Comutadores de vácuo- interruptores elétricos em que ocorre uma interrupção de corrente dentro de garrafas de vácuo seladas, permitindo a extinção rápida do arco.Esses interruptores de economia de espaço acomodam voltagens mais altas do que os interruptores de ar ou óleo.

Ao selecionar um equipamento de comutação de média tensão, estes parâmetros elétricos críticos requerem uma consideração cuidadosa:

Normalmente especificados em termos de corrente simétrica,Esta classificação indica a corrente máxima que um dispositivo de proteção contra sobrecorrência (geralmente um disjuntor de vácuo) pode interromper com segurança sem danificar a si mesmo ou o interruptorAs classificações de pico e de assimetria aplicam-se também comumente aos dispositivos de protecção contra sobrecorrência de média tensão.Observe-se que as classificações de interrupção aplicam-se apenas aos dispositivos de proteção de sobrecorrência reais que interrompem os circuitos em condições de falha, não para o próprio conjunto de interruptores.Os disjuntores de vácuo de voltagem média normalmente oferecem classificações de interrupção que variam de 25 kAIC a 63 kAIC simétricas (referidas como corrente de interrupção no equipamento IEC).

Esta classificação especifica a corrente máxima que o equipamento de comutação pode suportar com segurança (passá-la) sem sofrer danos.assegurar a integridade do autocarro ao conduzir correntes elevadas resultantes de falhas a jusante. O equipamento de comutação a montante deve exceder a corrente do pior caso que passa através dele durante falhas a jusante para evitar danos ao equipamento a jusante no caminho da corrente de falha.classificações típicas de curto-circuito (ou resistência) variam de 25 kA a 63 kA simétricas para classificações de 2 segundos, e 40 kA a 101 kA assimétricos para classificações de 10 ciclos.

Este parâmetro indica a corrente máxima que os principais dispositivos de proteção contra a sobrecorrência e o autocarro principal do dispositivo de ligação podem transportar continuamente sem desencadear o desencadeamento ou causar danos ao equipamento.O equipamento de comutação de tensão média normalmente oferece classificações de corrente contínua de 600A a 4000A.

As normas ANSI e IEEE definem estas classificações de tensão:

• Baixa tensão: até 600 V
• Tensão média: 600 V a 69 kV
• Alta tensão: 69 kV a 230 kV

Embora as normas ANSI/IEEE também definam classes de tensão extra-alta e ultra-alta, a NEC 2014 expandiu a definição de baixa tensão para incluir até 1.000V.

Os equipamentos de comutação de voltagem média são classificados pela sua tensão máxima de serviço..8 kV e 14,4 kV.

A selecção de equipamentos de comutação de média tensão adequados é fundamental para garantir a segurança, a fiabilidade e a eficiência do sistema de energia.e normas relevantes, as partes interessadas podem tomar decisões informadas quando escolhem soluções ótimas para os seus sistemas eléctricos.condições ambientais, e limitações orçamentais, sendo recomendada a consulta de engenheiros elétricos profissionais para garantir a adequação a longo prazo.