A finalidade e a diferença do poste de 10 kV (seccionador, chave de carga, disjuntor e fusível)

A chave seccionadora instalada no poste externo da linha de distribuição aérea de 10 kV é utilizada em redes de distribuição suburbanas e rurais. Trata-se de um dispositivo de comutação mecânico para interrupção, fechamento e condução de corrente de carga e corrente de falha da linha. Os disjuntores de poste de baixa tensão são compostos principalmente por corpo da chave + FTU. O disjuntor integrado primário e secundário montado no poste é geralmente composto por um corpo da chave com um sensor + FTU (terminal de automação do alimentador).

1. Classificação de interruptores montados em postes

De acordo com a capacidade de interrupção:

a. Interruptor de isolamento montado em poste: não pode fechar ou interromper a corrente de carga normal, tem interrupção óbvia e é usado para isolar a manutenção da linha

b. Interruptor de carga montado em poste: pode fechar, transportar e interromper a corrente de carga normal (≤630A), pode transportar, mas não pode interromper a corrente de falha.

c. Disjuntor superior: pode fechar, conduzir e interromper a corrente de carga normal (≤630A) e a chave de corrente de falha (≥20kA).

d. Fusível de pólo: usado para interromper a corrente de curto-circuito e proteger as linhas

Método de extinção de arco: extinção de arco a vácuo, extinção de arco SF6, extinção de arco de óleo (eliminado)

Método de isolamento: isolamento de ar, isolamento de gás SF6, isolamento composto, isolamento de óleo (eliminado)

De acordo com o controlador equipado, ele é dividido em:

a. Interruptor de limite: transformador de sequência zero integrado, com função de proteção de sequência zero, equipado com interruptor de carga ou disjuntor

b. Interruptor de carga de tensão: pode abrir e fechar automaticamente de acordo com as mudanças de tensão das linhas em ambos os lados

c. Interruptor de carga centralizado: não é possível abrir ativamente o disjuntor de corrente de curto-circuito

O gás isolante SF6 é um gás incolor, inodoro, atóxico e não inflamável, com excelentes propriedades de isolamento elétrico e extinção de arco. Sua densidade é cinco vezes maior que a do ar e não vaza facilmente.

2. Interruptor de isolamento de poste

A chave seccionadora de polos, também conhecida como chave faca de seccionamento, é um aparelho elétrico de controle sem dispositivo extintor de arco. Sua principal função é isolar a fonte de alimentação para garantir a manutenção segura de outros equipamentos elétricos. Portanto, a operação em carga não é permitida. No entanto, sob certas condições, é permitido conectar ou desconectar circuitos de baixa potência. É o dispositivo elétrico mais utilizado entre as chaves de alta tensão.

A chave seccionadora montada em poste pode ser usada para manutenção em caso de falta de energia, detecção de falhas, testes de cabos e reconstrução do modo de operação de equipamentos de linha. Ao abrir a chave seccionadora montada em poste, é possível isolar o equipamento que precisa ser reparado de outras linhas em operação, estabelecer uma folga de isolamento confiável e fornecer aos trabalhadores uma marca de desconexão visível e óbvia para garantir a segurança dos trabalhos de manutenção ou teste. As vantagens da chave seccionadora montada em poste são baixo custo, simplicidade e durabilidade. Geralmente, é usada como uma chave de limite de propriedade entre a linha com ar adicionado e o usuário, e como uma chave de limite entre a linha de cabo e a linha aérea. Também pode ser instalada em um ou ambos os lados da chave de carga de contato da linha para facilitar a detecção de falhas, testes de cabos e manutenção e substituição de chaves de carga de contato.

A chave seccionadora não pode ser operada com carga nominal ou alta, e não pode separar e conectar a corrente de carga e a corrente de curto-circuito. Geralmente, quando a energia é fornecida, a chave seccionadora é fechada primeiro e, em seguida, o disjuntor ou a chave de carga são fechados; quando a energia é cortada, o disjuntor ou a chave de carga são desconectados primeiro e, em seguida, a chave seccionadora é desconectada.

A chave seccionadora pode conduzir de forma confiável a corrente de trabalho e a corrente de curto-circuito, mas não pode desconectar a corrente de carga. Ela pode abrir e fechar o transformador sem carga com uma corrente de excitação não superior a 2 A e a linha sem carga com uma corrente de capacitância não superior a 5 A. A corrente de estabilidade dinâmica da chave seccionadora geralmente não excede 40 kA, e deve-se prestar atenção à calibração ao selecionar. A vida útil da chave seccionadora é de aproximadamente 2.000 vezes.

3. Interruptor de carga montado em poste

A chave de carga montada em poste é um dispositivo de controle com um dispositivo simples de extinção de arco que pode abrir e fechar o circuito com a carga. Ela pode ligar e desligar uma determinada corrente de carga e corrente de sobrecarga, mas não pode desconectar a corrente de curto-circuito. Deve ser usada em série com um fusível de alta tensão para cortar a corrente de curto-circuito com o auxílio do fusível.

O interruptor de carga é um dispositivo de comutação entre o interruptor de isolamento e o disjuntor, usado principalmente para segmentação de linha e isolamento de falhas.

A chave de carga inclui principalmente chaves de carga geradoras de gás, chaves de vácuo e chaves de carga SF6. A chave de carga geradora de gás utiliza uma fenda composta de materiais sólidos geradores de gás para gerar uma grande quantidade de gás sob a ação do arco, formando um arco de sopro de gás extintor. Devido à sua estrutura simples e baixo custo, já foi amplamente divulgada e utilizada. As chaves de carga a vácuo e SF6 são semelhantes em aparência e parâmetros aos disjuntores a vácuo e SF6. A diferença é que a chave de carga não é equipada com um TC de proteção e não pode interromper a corrente de curto-circuito, mas pode suportar corrente de curto-circuito e corrente de curto-circuito de fechamento. Possui as características de longa vida útil e livre de manutenção. A vida útil mecânica e os tempos de interrupção da corrente nominal são mais de 10.000 vezes, o que é adequado para operação frequente.

As chaves de carga montadas em postes comumente utilizadas em trabalhos de campo geralmente utilizam chaves de carga a vácuo montadas em postes. A chave de carga a vácuo adota extinção de arco a vácuo, isolamento SF6, tipo caixa comum trifásica, mecanismo de operação eletromagnético ou por mola VSP5, transformador de corrente pode ser embutido, saída de cabo ou terminal, pode ser embutida com disjuntor de isolamento, instalação suspensa ou sentada. Conforme mostrado na figura abaixo:

Além disso, o uso de líquido para chave de carga SF6 montada em poste não é pequeno. A chave de carga SF6 adota extinção de arco SF6, isolamento SF6, tipo caixa comum trifásica, transformador de corrente pode ser embutido, saída de cabo ou terminal, e a parte externa pode ser equipada com um dispositivo de isolamento, instalação suspensa ou sentada. Conforme mostrado na figura abaixo:

4. Disjuntor montado em poste

Um disjuntor é um dispositivo de comutação que pode fechar, conduzir e desligar a corrente em condições normais de circuito, e pode fechar, conduzir e desligar a corrente em condições anormais de circuito dentro de um tempo especificado. Os disjuntores podem ser usados para distribuir energia elétrica, dar partida em motores assíncronos com pouca frequência, proteger linhas de energia e motores, etc., e desligar automaticamente o circuito em caso de sobrecarga grave, curto-circuito ou subtensão. Sua função é equivalente à combinação de interruptores do tipo fusível e relés de superaquecimento.

Disjuntores montados em postes referem-se a disjuntores instalados e operados em postes, comumente conhecidos como "watchdogs". São um tipo de dispositivo de comutação que pode cortar ou conectar linhas em circunstâncias normais e, quando ocorre uma falha de curto-circuito na linha, a linha defeituosa pode ser comutada manual ou automaticamente por meio da operação ou da ação de dispositivos de proteção de relé. A principal diferença entre disjuntores e chaves de carga é que os disjuntores podem ser usados para desconectar correntes de curto-circuito. Os disjuntores montados em postes são usados principalmente para comutação segmentada, controle e proteção de seções de linhas de distribuição, podendo abrir e fechar correntes de curto-circuito.

De acordo com o meio de extinção de arco utilizado, os disjuntores montados em postes podem ser divididos em disjuntores de óleo (basicamente eliminados), disjuntores de hexafluoreto de enxofre (SF6) e disjuntores a vácuo.

No passado, tanto disjuntores de hexafluoreto de enxofre (SF6) quanto disjuntores a vácuo eram amplamente utilizados em projetos de redes de distribuição. Atualmente, os disjuntores em linhas de distribuição utilizam principalmente disjuntores a vácuo inteligentes de alta tensão CA para uso externo. Os disjuntores a vácuo inteligentes possuem funções de detecção de falhas, controle de proteção e comunicação. Geralmente instalados no ponto de demarcação de responsabilidade de linhas aéreas de 10 kV, eles podem realizar a remoção automática, aterramento monofásico e isolamento automático de falhas de curto-circuito. São produtos ideais para a transformação de linhas de distribuição e construção de automação de redes de distribuição.

Disjuntores a vácuo inteligentes podem ser operados manualmente, eletricamente, por controle remoto e por host remoto. O disjuntor consiste em três partes: o corpo principal, o mecanismo de operação e o controlador (com uma chave seccionadora integrada). O disjuntor pode ser configurado com TC (transformador de corrente de proteção), ZCT (transformador de corrente de sequência zero) e u (transformador de tensão) como detector do controlador, conforme necessário.

Os disjuntores a vácuo são divididos em disjuntores a vácuo isolados a SF6 e disjuntores a vácuo isolados a ar, de acordo com o material de isolamento. Os disjuntores a vácuo isolados a SF6 utilizam extinção de arco a vácuo, isolamento a SF6, tipo caixa comum trifásica, mecanismo de operação por mola, transformador de corrente pode ser embutido, saída de cabo ou terminal, dispositivo de isolamento externo opcional, instalação suspensa ou sentada. Os disjuntores a vácuo isolados a ar utilizam extinção de arco a vácuo, isolamento a ar, tipo polo selado sólido trifásico, mecanismo de operação por mola ou ímã permanente, transformador de corrente externo, saída de terminal, dispositivo de isolamento externo opcional, instalação sentada. Conforme mostrado na figura abaixo:

5. Fusível de queda

O fusível de proteção contra curto-circuito, comumente conhecido como Link, é o interruptor de proteção contra curto-circuito mais utilizado em ramais de linhas de distribuição de 10 kV e transformadores de distribuição. Possui características como economia, fácil operação, forte adaptabilidade a ambientes externos, entre outras, e é amplamente utilizado em linhas de distribuição de 10 kV e transformadores de distribuição para proteção, comutação e corte de equipamentos.

O fusível de queda é instalado no ramal da linha de distribuição de 10 kV, o que pode reduzir a probabilidade de queda de energia. Por ter um ponto de desconexão óbvio do fusível de queda de alta tensão, ele atua como uma chave seccionadora, criando um ambiente de trabalho seguro para a linha e os equipamentos da seção de manutenção, aumentando a sensação de segurança do pessoal de manutenção. Instalado no transformador de distribuição, pode ser usado como a principal proteção do transformador de distribuição, por isso se tornou popular em linhas de distribuição de 10 kV e transformadores de distribuição.

O fusível pode ser instalado no lado da fonte de alimentação da chave de carga ou no lado do receptor de energia da chave de carga. Quando não for necessário substituir o fusível com frequência, o arranjo anterior deve ser adotado para que a chave de carga possa ser usada como uma chave seccionadora para isolar a tensão aplicada ao fusível limitador de corrente.

Os componentes do fusível de queda incluem principalmente isolador, assento de suporte inferior, contato móvel inferior, contato estático inferior, placa de montagem, contato estático superior, bico de pato, contato móvel superior, tubo fusível, etc.

6. Diferenças entre interruptores de pólo

As principais diferenças são as seguintes:

O seccionador não possui dispositivo de extinção de arco, sendo adequado apenas para cortar a corrente sem carga, não podendo cortar a corrente de carga nem a corrente de curto-circuito. Portanto, o seccionador só pode ser operado com segurança quando o circuito estiver desconectado com segurança, sendo estritamente proibido operá-lo com carga para evitar acidentes de segurança.

Como a chave de carga possui um dispositivo de extinção de arco, ela possui uma certa capacidade de extinção de arco, mas não é tão forte quanto a capacidade de extinção de arco do disjuntor. Ela pode separar e conectar a corrente normal de trabalho. Em caso de curto-circuito, ela só pode suportar silenciosamente a corrente de curto-circuito. Se for desconectada manual ou eletricamente neste momento, pode explodir. Portanto, a chave de carga é geralmente usada com um fusível limitador de corrente (a chave de carga + fusível não é uma configuração padrão e também pode ser usada sem fusível). O fusível desconecta o circuito em caso de sobrecarga ou curto-circuito. Para economizar custos, a chave de carga + fusível pode substituir o disjuntor.

O disjuntor possui forte capacidade de extinção de arco e pode separar e conectar correntes normais de trabalho, bem como correntes de falha. A função de proteção do disjuntor é realizada pelo dispositivo de proteção do relé. O disjuntor de alta tensão não possui os dispositivos de disparo térmico, disparo magnético, disparo por subtensão e outros dispositivos do disjuntor de baixa tensão. A falha da linha é determinada pelo dispositivo de proteção do relé, e o disjuntor apenas executa o disparo de acordo com as instruções do relé de proteção. Como a chave de carga e a lâmina de isolamento não podem interromper a corrente de falha, não há necessidade de enviar instruções a eles quando a linha falha. O disjuntor é uma chave com forte capacidade de extinção de arco e deve ser usado em conjunto com o dispositivo de proteção do relé.

Por meio de , podemos tirar as seguintes conclusões:

Interruptor de isolamento - só pode interromper e conectar o sistema em corrente sem carga e, como ponto de desconexão óbvio do sistema de fiação principal, é o ponto de desconexão óbvio do sistema durante o processo de manutenção. Modelos comuns: GW9, HGW9, GW4, GW5, etc.

Interruptor de carga - pode interromper e conectar a corrente de carga normal do sistema, mas não pode interromper a corrente de falha do sistema. Modelos comuns: FZW32

Disjuntor - além de interromper e reconectar a corrente de carga normal do sistema, também pode interromper e reconectar a corrente de falha e curto-circuito do sistema. Modelos comumente utilizados: ZW32, ZW20, ZW7, ZW8, LW3, etc.