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01000-RH/EC-209c Companhia Energética de Minas Gerais Superintendência de Recursos Humanos EQUIPAMENTOS DE RDA Gerência de Educação Corporativa e Gestão do Conhecimento Sete Lagoas – abril de 2013 01000-RH/EC-209c Companhia Energética de Minas Gerais Superintendência de Recursos Humanos EQUIPAMENTOS DE RDA Gerência de Educação Corporativa e Gestão do Conhecimento Sete Lagoas – abril de 2013 SUMÁRIO 1. CHAVES FUSÍVEIS, INTERRUPTORAS E SECCIONADORAS........... 05 1.1 Sobrecorrente........................................................................................ 05 1.2 Arco elétrico.......................................................................................... 05 1.2.1 Problemas causados pelo arco elétrico.................................................. 05 1.2.2 Tipos de extinção do arco elétrico........................................................... 06 2. CHAVES SECCIONADORAS/INTERRUPTORAS................................ 07 2.1 Chave seccionadora unipolar (faca).................................................... 07 2.1.1 Modelos................................................................................................... 07 2.2 Chave tripolar basculante.................................................................... 08 2.3 Chave tripolar abertura em carga........................................................ 09 2.4 Chave tripolar com extinção a SF6...................................................... 09 3. CHAVE FUSÍVEL.................................................................................... 11 3.1 Tipos de chave fusível.......................................................................... 11 3.2 Porta-fusível – cartucho....................................................................... 12 3.2.1 Características........................................................................................ 12 3.2.2 Constituição............................................................................................. 13 3.3 Elo fusível.............................................................................................. 14 3.3.1 Constituição dos elos.............................................................................. 14 3.3.2 Tipos e capacidades............................................................................... 15 3.3.3 Cuidados ao substituir um elo fusível rompido........................................ 15 4. CHAVE FUSÍVEL REPETIDORA........................................................... 16 4.1 Características....................................................................................... 16 4.2 Descrição do funcionamento da chave............................................... 17 5. RELIGADORES...................................................................................... 18 5.1 Introdução.............................................................................................. 18 5.2 Definição................................................................................................ 18 5.3 Princípio de funcionamento................................................................. 19 5.4 Religadores hidráulicos – 4H, V4H, 6H, V6H, R, W e KF.................... 19 5.5 Religadores eletrônicos – KFE............................................................ 20 5.6 Características dos religadores de fechamento à mola.................... 21 5.6.1 Esquema de funcionamento.................................................................... 21 5.6.2 Esquema de funcionamento do religador ajustado para quatro operações................................................................................................ 22 5.7 Características dos religadores de fechamento à bobina (solenóide)............................................................................................. 23 5.7.1 Esquema de funcionamento.................................................................... 23 5.8 Caixa de comandos............................................................................... 25 5.8.1 Alavanca de abrir e fechar...................................................................... 26 5.8.2 Alavanca do RA....................................................................................... 26 5.8.3 Alavanca da proteção residual................................................................ 26 5.9 Curvas de operação, números e sequência de operação................. 26 5.10 Proteção de terra................................................................................... 27 5.10.1 Conjunto plug-in...................................................................................... 28 5.10.2 Sensor eletrônico.................................................................................... 29 5.10.3 Sensor de terra........................................................................................ 30 5.11 Manobras em religadores..................................................................... 31 5.11.1 Retirada de serviço sem interromper o fornecimento............................. 31 5.12 Coordenação com fusíveis................................................................... 32 6. SECCIONALIZADORES......................................................................... 34 6.1 Definição................................................................................................ 34 6.2 Princípio de funcionamento................................................................. 34 6.3 Seccionalizadores hidráulicos – GH / GN3......................................... 35 6.4 Seccionalizadores eletrônicos – GN3-E.............................................. 36 6.5 Seccionalizadores tipo cartucho......................................................... 37 6.6 Generalidades........................................................................................ 40 6.7 Condições para coordenação entre religador e seccionalizador..... 41 6.8 Alavanca de operação manual............................................................. 42 6.9 Extinção do arco elétrico...................................................................... 42 6.10 Vantagens no uso do seccionalizador................................................ 43 7. REGULADOR DE TENSÃO................................................................... 44 7.1 Definição................................................................................................ 44 7.2 Função.................................................................................................... 44 7.3 Aplicação............................................................................................... 44 7.4 Características....................................................................................... 44 7.5 Composição externa............................................................................. 45 7.6 Composição interna.............................................................................. 46 7.7 Potências padronizadas....................................................................... 47 7.8 Fabricantes............................................................................................ 47 7.9 Esquema de funcionamento................................................................ 48 7.10 Indicação de posições.......................................................................... 48 7.11 Painel eletrônico.................................................................................... 49 7.11.1 Chave de controle................................................................................... 49 7.11.2 Chave de alimentação.............................................................................50 7.11.3 Botão de retorno dos ponteiros livres...................................................... 51 7.12 Lâmpada indicadora de posição neutro............................................. 52 7.13 Fusíveis e disjuntor de proteção......................................................... 52 7.14 Tarefas executáveis no regulador....................................................... 53 7.14.1 Leitura..................................................................................................... 53 7.14.2 Inversão de fonte de alimentação........................................................... 53 7.14.3 Retirar o regulador de serviço sem interromper o fornecimento............. 54 7.14.4 Retirar o regulador de serviço com interrupção do fornecimento........... 55 7.14.5 Colocar regulador em serviço sem interromper o fornecimento............. 55 REFERÊNCIAS..................................................................................................... 57 UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 5 1. CHAVES FUSÍVEIS, INTERRUPTORAS E SECCIONADORAS 1.1 Sobrecorrente É um valor elevado de corrente (superior à corrente nominal do circuito). A sobrecorrente causa aquecimento dos condutores e/ou equipamentos. Se não controlada, pode danificá-los. Ela pode ser gerada por: sobrecarga: o valor da sobrecorrente é limitado e pode prolongar-se no tempo; curto-circuito: o valor da sobrecorrente é alto e a duração deverá ter pequeno espaço de tempo. 1.2 Arco elétrico É um canal condutor fortemente ionizado e luminoso, produzido pela passagem da corrente elétrica pelo ar ou gás ionizado (observado principalmente durante a abertura e fechamento de chaves). 1.2.1 Problemas causados pelo arco elétrico Para pequenas intensidades de corrente, o arco tende a apagar e provocar sobretensões indesejáveis. Provoca erosão, soldagem e, às vezes, destruição dos contatos dos equipamentos. Devido à alta temperatura e grande luminosidade, pode provocar para o corpo humano: conjuntivite: a primeira membrana que reveste o globo ocular é chamada conjuntiva; quando essa membrana é submetida à intensidade luminosa acima da habitual, ela fica enrugada (quanto maior a intensidade luminosa, maior é o enrugamento). A conjuntivite pode durar algumas horas, alguns dias ou por tempo indefinido. Dependendo da intensidade do ataque, pode levar à cegueira; queimadura: de uma forma geral, a queimadura provocada por arco elétrico é de 2º ou 3º grau. A primeira queima a pele, provocando a formação de bolhas; caso o indivíduo não receba o tratamento adequado, pode ser levado à morte. Quanto à segunda, atinge tal profundidade, que chega a alcançar a carne. Isso requer providências imediatas, pois pode provocar o tétano ou a gangrena em pouco tempo, levando a vítima à morte. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 6 1.2.2 Tipos de extinção do arco elétrico a) Interrupção em ar à pressão atmosférica: alongamento e resfriamento do arco; emprego de câmaras desionizantes; sopro magnético; rapidez na abertura; fracionamento (divisão) do arco. b) Interrupção a óleo. c) Interrupção em ar comprimido. d) Interrupção em gases. e) Interrupção a vácuo. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 7 2. CHAVES SECCIONADORAS/INTERRUPTORAS São chaves usadas para aberturas e fechamentos do circuito elétrico. Essas operações podem ser manuais, motorizadas ou com comando remoto. 2.1 Chave seccionadora unipolar (faca) Fig. 1: Chave seccionadora unipolar Não possui extintor de arco elétrico. Por fazer abertura unipolar, causa desequilíbrio no sistema elétrico (estruturas trifásicas). Na maioria dos casos, exige sequência para abertura e fechamento (estruturas trifásicas). 2.1.1 Modelos Usada no circuito de 13,8 kV: corrente nominal: 630 A; tensão máxima de operação: 15 kV. Usada normalmente no circuito de 23,1 kV: corrente nominal: 630 A; tensão máxima de operação: 24,2 kV. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 8 Usada normalmente no circuito de 34,5 kV: corrente nominal: 630 A; tensão máxima de operação: 36,2 kV Obs.: essas chaves possuem olhal na lâmina e ganchos na base. Essas peças são para o uso do equipamento de extinção do arco elétrico no ato da abertura da chave (loadbuster). 2.2 Chave tripolar basculante Fig. 2: Chave tripolar basculante Não possui extintor de arco elétrico. Possui um sistema de chifres que ameniza os efeitos do arco elétrico na chave. Comando manual diretamente do solo. Despadronizada. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 9 2.3 Chave tripolar abertura em carga Fig. 3: Chave tripolar abertura em carga Possui extintor de arco elétrico (extingue o arco por emissão de gases). O número de operação com carga máxima deve ser no máximo 500 operações. O comando é feito manualmente e diretamente do solo ou com atuador eletromecânico. 2.4 Chave tripolar com extinção a SF6 Fig. 4: Chave tripolar com extinção a SF6 UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 10 A extinção do arco elétrico é feita com o hexafluoreto de enxofre (SF6). O comando é feito manualmente, usando a vara de manobra, com atuador eletromecânico ou remotamente. A chave deve ser operada com sua pressão normal de 2 a 15 PSIG (fazer leitura no manômetro: ponteiro na indicação verde). O número de operação com carga máxima varia de acordo com o fabricante. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 11 3. CHAVE FUSÍVEL Fig. 5: Chave fusível É um equipamento destinado a abrir ou fechar um circuito manualmente ou abrir automaticamente com a queima do elo fusível. 3.1 Tipos de chave fusível a) Chave fusível de distribuição para alimentador: tensão máxima de operação: 15, 24,2 ou 36,2 kV; corrente nominal da base: 300 A; capacidade de interrupção: 10, 6,3 ou 5 kA; isolador: cinza. b) Chave fusível de distribuição para transformador: tensão máxima de operação: 15 ou 24,2 kV; corrente nominal da base: 100 A; capacidade de interrupção: 2 kA; isolador: marrom. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 12 Obs.: as duas chaves podem ser usadas em circuitos de transformadores ou na rede primária em geral de acordo com a corrente nominal e corrente de curto-circuito no ponto de instalação. 3.2 Porta-fusível – cartucho É o componente da chave fusível que serve para proteger o elo fusível e auxiliar na extinção do arco elétrico no ato da sobrecorrente. Fig. 6: Porta-fusível 3.2.1 Características a) Utilizados na chave de transformador Vermelho: corrente nominal da base: 100 A; capacidade de interrupção simétrica: 1,4 kA; capacidade de interrupção assimétrica: 2 kA; tensão máxima de operação: 15 ou 24,2 kV. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 13 Laranja: corrente nominal da base: 50 A; capacidade de interrupção: 1,25 kA; tensão máxima de operação: 15 ou 24,2 kV; despadronizado. b) Utilizados na chave de alimentador Cinza: para tensão de 15 kV: corrente nominal da base: 100 A ou 200 A; capacidade de interrupção simétrica: 7,1 kA; capacidade de interrupção assimétrica: 10 kA; para tensão de 24,2 kV: corrente nominal da base: 100 A; capacidade de interrupção simétrica: 4,5 kA; capacidade de interrupção assimétrica: 6,3 kA; para tensão de 36,2 kV: corrente nominal da base: 100 A; capacidade de interrupção simétrica: 3,5 kA; capacidade de interrupção assimétrica: 5 kA. Marrom: corrente nominal da base: 100 A; capacidade de interrupção: 4 kA; despadronizado. 3.2.2 ConstituiçãoA parte isolante (externa) é feita de fibra prensada, fenolite ou fibra de vidro impregnada. O revestimento interno é com fibra vulcanizada, para auxiliar na extinção do arco elétrico. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 14 3.3 Elo fusível 3.3.1 Constituição dos elos a) Fig. 7: Elo fusível comum com emenda ou fio fundente b) Fig. 8: Elo fusível comum com fios de reforço c) Fig. 9: Elo fusível com mola de separação A parte do elo que se funde é revestida com um tubo que, no ato da sobrecorrente, libera gás, auxiliando na extinção do arco elétrico. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 15 3.3.2 Tipos e capacidades a. Tipo H São elos de alto surto, com alta temporização para correntes elevadas. Assim, os elos tipo H não queimam para surtos transitórios, quando da energização de transformadores. Capacidades padronizadas: 1H, 2H, 3H e 5H. b. Tipo K e T Os elos tipo K têm características rápidas; os tipo T têm características lentas. A diferença entre os dois tipos de elos resulta da relação de rapidez. Enquanto os elos rápidos K tem relação de rapidez entre 6 e 8,1, os elos lentos T tem relação de rapidez entre 10 e 13. Capacidades padronizadas: 6, 8, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 65, 80, 100, 140 e 200. 3.3.3 Cuidados ao substituir um elo fusível rompido Verificar a causa do defeito e anotá-lo. Trocar o elo por outro de mesmo número e letra. Na impossibilidade de sua verificação, ver tabela de transformadores ou consultar órgãos competentes. Verificar o isolamento do porta-fusível, pois, se vier a dar passagem, afetará a coordenação do sistema. Verificar entupimento no tubo interno do porta-fusível (em caso de entupimento, pode haver explosão). Verificar camada interna do tubo do porta-fusível. Recomenda-se que o cartucho seja substituído, quando essa camada interna tiver sido carbonizada. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 16 4. CHAVE FUSÍVEL REPETIDORA 4.1 Características A chave fusível repetidora é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente, monofásico, com três operações de abertura (e dois RAs, portanto), composta de três chaves fusíveis com base tipo C (chave fusível para alimentador) que, por sua vez, são equipadas com porta-fusíveis com capacidade nominal de 100 A. As três chaves fusíveis são montadas lado a lado numa mesma base metálica, sendo interligadas mecânica e eletricamente. Em função dessa proximidade entre polos e de outros aspectos que são relevantes para a interrupção dos arcos elétricos no momento da operação, o conjunto das três chaves está sujeito aos seguintes limites, verificados por meios de ensaios de laboratório apropriados: capacidade máxima de interrupção: 2 kA assimétricos (1,4 kA simétricos); elo fusível máximo a ser empregado: 40 T. Outras características elétricas das chaves repetidoras: tensão nominal: 13,8 kV; tensão suportável de impulso atmosférico: 110 kV; tensão suportável de 60 Hz, 1 min: 38 kV. A chave repetidora é equipada com um dispositivo de transferência de carga provido de olhal semelhante ao do porta-fusível e que permite rearmar manualmente o mecanismo, utilizando-se vara de manobra, após a sua operação automática. Fig. 10: chave fusível repetidora Barramento para conexão de fase Isolação entre polos para evitar propagação do arco nas interrupções Mecanismo de inserção automática de estágios, na posição armada ou não-inserida (contatos abertos) e com olhal de rearme manual. Nesse caso, apenas o primeiro porta-fusível está inserido no circuito de corrente. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 17 Dentre os benefícios esperados com a aplicação da chave repetidora em lugar de chaves fusíveis convencionais, destacamos: melhoria da qualidade do fornecimento, especialmente no que se refere à continuidade; redução no número de deslocamentos para atendimento e restabelecimento do sistema, com consequente redução nos custos operacionais e com pessoal especializado; maior satisfação dos consumidores, com expectativas de redução do número de reclamações referentes a interrupções prolongadas do fornecimento de energia. Acrescenta-se à relação de vantagens apresentadas o baixo valor de aquisição da chave fusível repetidora, comparado ao de outros equipamentos que garantiriam também essas vantagens, tais como os religadores e seccionalizadores monofásicos. 4.2 Descrição do funcionamento da chave Os três elos fusíveis, de mesma capacidade, são instalados em cada um dos porta- fusíveis que são, posteriormente, montados nas bases das chaves do conjunto. Na ocorrência de um defeito na rede, à jusante da chave repetidora, o elo fusível da primeira chave é rompido e, automaticamente, o próprio movimento do porta-fusível ao abrir e com um impacto que é função do seu peso no final do percurso de abertura e, eventualmente, de outros esforços dinâmicos envolvidos na operação da chave aciona o dispositivo de contato móvel que insere o segundo estágio no circuito, mantendo a continuidade do fornecimento de energia e as condições de proteção. Caso o defeito na rede seja eliminado (falta temporária), a segunda chave permanece fechada. De outra forma, se o defeito permanecer, é rompido o elo fusível da segunda chave, e o terceiro estágio é inserido automaticamente no circuito. Permanecendo o defeito, essa chave também é aberta e interrompe definitivamente o ramal defeituoso. Nesse caso, será necessária a intervenção do eletricista, de forma a verificar o ocorrido na rede, eliminar a causa do problema se for o caso, substituir os elos queimados e recolocar a chave fusível repetidora em serviço. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 18 5. RELIGADORES 5.1 Introdução O sistema elétrico de distribuição é passível de muitas falhas, principalmente quando se trata de rede nua. É necessário que, em casos de defeitos, a proteção do trecho seja precisa em sua atuação. A proteção contra sobrecorrentes mais usada pelas concessionárias nas redes de distribuição é o fusível, devido ao baixo custo, comparado com as demais proteções. As principais desvantagens dos fusíveis são a abertura somente da fase faltosa, causando desequilíbrio no sistema, e a abertura da fase faltosa independente da natureza do defeito, passageiro ou permanente. Devido à maioria dos defeitos das redes serem de natureza temporária (cerca de 90% dos defeitos), têm-se a necessidade de um equipamento que faça religamentos automáticos. Os comuns defeitos temporários são: descargas atmosféricas; galhos de árvores, objetos estranhos ou animais nas redes; vento, por fazer com que um condutor se encoste em outro; partida de motores; corrente de magnetização de transformadores. Os religadores automáticos são considerados pelas empresas elétricas como equipamentos essenciais para o fornecimento de energia, em condições confiáveis e seguras. O desenvolvimento de religadores foi se acelerando à medida que os inconvenientes e as limitações dos elos fusíveis aumentavam os índices de interrupções. Assim, os elos fusíveis podem ocasionar interrupções prolongadas, porque são incapazes de diferenciar entre uma falta permanente e uma transitória. 5.2 Definição Religadores são equipamentos destinados a abrir ou fechar um circuito elétrico, ações que podem ser manuais ou automáticas. Eles servem para abrir um circuito em condições normais ou anormais de funcionamento. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 19 Obs.: em condições normais, o religador estará fechado, dando continuidade ao circuito. Um religador é, basicamente, um dispositivo interruptor automático, que abre e fecha seus contatos repetidas vezes nos defeitos transitórios e bloqueia nos defeitos permanentes. 5.3 Princípiode funcionamento O religador é um equipamento de proteção a sobrecorrentes, utilizado em circuitos de distribuição aéreos, que opera quando detecta correntes de curto-circuito, desligando e religando automaticamente os circuitos num número pré-determinado de vezes. Quando um religador sente uma condição de sobrecorrente, a circulação dessa corrente é interrompida pela abertura de seus contatos. Os contatos são mantidos abertos durante determinado tempo, chamado tempo de religamento ou tempo morto, após o qual se fecham automaticamente para reenergização da linha. Se, no momento do fechamento dos contatos, a corrente de defeito persistir, a sequência abertura/fechamento é repetida até três vezes consecutivas; após a quarta abertura, os contatos ficam abertos e bloqueados. O novo fechamento só poderá ser feito manualmente. 5.4 Religadores hidráulicos – 4H, V4H, 6H, V6H, R, W e KF Nos religadores com esse tipo de controle, as correntes são sentidas pelas bobinas de disparo (bobinas série), ligadas em série com a linha. Quando, pela bobina, flui uma corrente igual ou superior à corrente mínima de disparo do religador (pick-up), o núcleo da bobina é atraído para o seu interior, provocando a abertura dos contatos principais do religador. A bobina série é acionada sempre que a corrente atinge 200% de sua corrente nominal (In). O mecanismo de fechamento dos religadores com controle hidráulico pode ser: fechamento por mola, como nos religadores 4H, V4H, 6H e V6H; fechamento por bobina, como nos religadores R, W e KF. A bobina série atua para a abertura do religador, obedecendo a curvas de características de tempo-corrente, podendo ser rápidas ou retardadas. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 20 Religador com bobina série Quando o defeito atingir uma corrente de valor maior ou igual a duas vezes a corrente nominal de sua bobina série, ele abrirá seu(s) polo(s) automaticamente. Fig. 11: Circuito com religador com bobina série 5.5 Religadores eletrônicos – KFE Nos religadores eletrônicos, as sobrecorrentes são sentidas por transformadores de corrente (TC) instalados em cada fase do sistema de distribuição. Os TCs alimentam um sensor eletrônico, que possui resistores de fase com a função de sentir as sobrecorrentes de linha. Os resistores de fase são acionados sempre que a corrente atinge 100% de sua corrente nominal e têm a função de controlar os mecanismos de abertura e fechamento do religador. Os religadores eletrônicos também atuam com características de curvas tempo- corrente, porém são mais flexíveis e precisos do que os religadores hidráulicos. As curvas tempo-corrente, os níveis da corrente de atuação e a sequência de operação são facilmente ajustadas no circuito do sensor eletrônico, sem a necessidade de desenergizar o religador. O nível da corrente de atuação é determinado por resistores que podem ser colocados ou retirados do circuito eletrônico por meio de encaixes. Os resistores nas três fases devem ter sempre valores iguais. As curvas de atuação são determinadas por circuitos montados em pequenas placas de circuito impresso. A curva A é fixa e a curva temporizada é definida pelo encaixe da placa da curva B ou C em soquete disponível no circuito do sensor. O número total de operações e o número de operações rápidas são definidos em mecanismos no próprio religador, de forma semelhante aos religadores hidráulicos, ou seja, na parte interna do religador. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 21 Religador com resistor do sensor fase Quando ocorrer um defeito que atinja 100% do valor do resistor do sensor fase, o religador abrirá seus polos automaticamente. Fig. 12: Circuito com religador com resistor do sensor fase 5.6 Características dos religadores de fechamento à mola 5.6.1 Esquema de funcionamento Fig. 13: Esquema de funcionamento do religador de fechamento a mola UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 22 O contato 1 está normalmente fechado. Quando ocorre um defeito que atinge a corrente de pick-up da bobina série, ela cria um campo magnético intenso, atraindo o pistom 2, abrindo o contato 1 e promovendo a primeira abertura. Após o contato 1 aberto, o trecho com defeito é isolado, acabando o campo magnético intenso gerado pela corrente de curto-circuito. O campo magnético intenso se acaba quando a mola 3 traz o pistom de volta e a mola 4 fecha o contato, promovendo o primeiro religamento automático. Observe que o pistom 2 está ligado mecanicamente ao pistom 5. Quando o pistom 2 desce, o pistom 5 também desce, injetando óleo na câmara 6. Ao injetar óleo na câmara 6, o pistom 7 suspende um pouco de ciclo em ciclo dos demais pistons, até atingir o gatilho 8, que promove o bloqueio definitivo do(s) contato(s). Um novo fechamento será feito por meio de alavanca, manualmente. Obs.: após o ciclo de operações completo (normalmente 4 operações), o pistom 7 estará tocando o gatilho 8; nesse intervalo, o operador não conseguirá fechar os contatos do religador. Esse fechamento será possível após o esvaziamento de óleo da câmara 6, que ocorrerá em aproximadamente cinco minutos. 5.6.2 Esquema de funcionamento do religador ajustado para quatro operações R F Icc A TM 1º R A TM 2º R A Icc A Icc B LOQU EIOA 3º R A TM Icc LEGENDA F religador fechado. Icc corrente de curto-circuito. A abertura dos contatos do religador. TM tempo morto ou tempo que o circuito fica desligado. RA religamento automático. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 23 Obs.: o ajuste do número de operações é feito internamente no religador por pessoas capacitadas. Os religadores do tipo H são equipamentos que fazem o religamento por meio de mola e apresentam as seguintes características: na ocorrência de faltas transitórias, somente a(s) fase(s) faltosa(s) sofrerá(ão) interrupção, mantendo plena continuidade na(s) fase(s) não faltosa(s); não possuem lado específico de fonte ou carga, pois seu fechamento é feito por mola; pelo fato de possuir um contador de operações por fase, nos casos de religamento não satisfatório, haverá indicação da fase faltosa, desde que se faça uma leitura desses contadores antes da manobra; ao ser aberto ou fechado, pode ficar fase fechada ou aberta, em função de falha de fabricação. Numa situação assim, deve-se: experimentar fechar ou abrir novamente os contatos; abrir a saída do religador (para não detectar tensão de retorno) e fazer teste de ausência de tensão; verificar, quando possível, se há tensão nas cargas consumidoras. 5.7 Características dos religadores de fechamento à bobina (solenoide) 5.7.1 Esquema de funcionamento Fig. 14: Esquema de funcionamento do religador de fechamento a bobina UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 24 O princípio de funcionamento é semelhante ao religador de fechamento à mola. A principal diferença é que, após o pistom 2 descer e abrir o contato 1, a solenoide 9 será energizada pelo fechamento automático dos contatos 10, fechando a mesma solenoide entre tensão fase-fase. Após energizada esta solenoide, ela criará um campo magnético intenso, trazendo de volta o pistom 2, promovendo o religamento automático. Existe uma ligação mecânica entre o contato 1 e os contatos 10, sendo que o 1 está fechado e os 10 estão abertos e vice-versa. Quando ocorre o bloqueio, tanto o 1 como os 10 ficam abertos. Observações: os religadores de fechamento à bobina possuem lado específico de fonte e carga; caso haja a inversão de fonte e carga, em casos de atuação do equipamento, ele promoverá a abertura e não promoverá o fechamento dos contatos, pois não haverá tensão na bobina de fechamento; para os religadores tripolares cilíndricos (KF, KFE, KFME e KKFME), pode haver fechamento decurto-circuito no ato da ligação, devido à simetria das suas buchas. Fig. 15: Indicação dos contatos da bobina de fechamento Acionada a alavanca, os contatos indicados ficam travados abertos (fechamento à bobina) UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 25 5.8 Caixa de comandos A caixa de comando poderá possuir: alavanca de abrir e fechar os contatos do religador; alavanca de retirar ou colocar o RA em serviço; placas sinalizadoras de religador aberto (OPEN) ou fechado (CLOSED); contador de operações. A caixa de comando pode possuir também outra caixa contendo a alavanca de retirar ou colocar a proteção residual em serviço. Fig. 16: Alavanca de abrir/fechar contatos do religador e operação do RA Há dois modelos de alavanca de proteção residual: Fig. 17 e 18: Alavancas de proteção residual ABRIR/ FECHAR Alavanca de abrir ou fechar RA RA em serviço RA fora de serviço Em serviço Fora de serviço Em serviço Fora de serviço UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 26 5.8.1 Alavanca de abrir e fechar É usada para abrir ou fechar o circuito manualmente. 5.8.2 Alavanca do RA A retirada do RA de serviço é feita por medidas de segurança para as seguintes tarefas: serviços das turmas de linha viva; troca de transformador com primário energizado; tarefas em que haja aproximação do primário energizado. 5.8.3 Alavanca da proteção residual A proteção residual é retirada de serviço em manobras na linha que causarão desequilíbrio perceptível pelo equipamento. 5.9 Curvas de operação, números e sequência de operação O religador opera em curvas tempo X corrente inverso. As curvas são denominadas curvas rápidas (A) e temporizadas (B) e (C). As temporizadas ainda podem ser denominadas retardadas (B) e extrarretardada (C). O religador pode ser ajustado para um número pré-determinado de operações igual ou menor que quatro. Se for ajustado para quatro operações, as sequências poderão ser combinadas da seguinte forma: uma operação rápida e três operações retardadas – 1A + 3B ou 1A + 3C; duas operações rápidas e duas operações retardadas – 2A + 2B ou 2A + 2C; três operações rápidas e uma operação retardada – 3A + 1B ou 3A + 1C; todas operações rápidas – 4A; todas operações retardadas – 4B ou 4C. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 27 Fig. 19: Curvas de operação do religador A partir dessas operações, pode-se coordenar o religador com os fusíveis dos ramais e com outros equipamentos localizados na rede, tais como seccionalizadores. 5.10 Proteção de terra A proteção de terra tem a finalidade de detectar correntes de falta para terra e correntes de desequilíbrio que ultrapassam os limites pré-determinados. As faltas para terra podem provocar correntes de menor intensidade do que as faltas entre fases, possuindo alguns valores de mesma ordem que a corrente de carga, insuficientes, portanto, para sensibilizar a proteção de fase (bobina série ou sensor de fase) dos religadores. Por outro lado, a frequência de ocorrência de faltas para terra chega a ser quatro vezes maior do que as faltas entre fases, exigindo dessa forma, uma proteção que atue para correntes de falta cuja intensidade seja inferior ao nível de atuação da proteção de fase. A proteção de terra é sensibilizada pela corrente residual resultante do somatório das correntes trifásicas. Esse princípio permite que a proteção de terra atue também para correntes de desequilíbrio que fluem pelo neutro quando ultrapassam os limites permitidos, 20% com mais 10% de tolerância da corrente nominal de fase. O desequilíbrio máximo permitido deve estar limitado pela seguinte expressão: d % = 3 100% 2 2 2x Ia Ib Ic IaIb IbIc IcIa Ia Ib Ic X ( ) ( ) 30% em que: Ia, Ib, Ic são as correntes de carga nas três fases. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 28 A proteção residual ou de terra está disponível nos religadores R, W, KF e KFE, na forma de conjunto plug-in e sensor eletrônico. Os religadores 4H, V4H, 6H e V6H não possuem proteção de terra, por serem de natureza monofásica. Todos os religadores que derivam de subestações deverão necessariamente possuir proteção de terra, a fim de fornecer melhor coordenação e maior segurança. A corrente de disparo (pick-up) para a proteção de terra deve ser menor que a mínima corrente de curto-circuito fase-terra na sua zona de proteção e maior que a máxima corrente de desequilíbrio permitida em sua área de atuação. 5.10.1 Conjunto plug-in O plug-in é um conjunto de relés sensibilizados por corrente residual a partir de TCs colocados nos religadores. O conjunto plug-in é constituído de um relé de sobrecorrente instantâneo ou RRIL (50N), um de bloqueio de sobrecorrente instantâneo ou RRIC (68) e um de temporização ou RRKH (62), que pode ser ajustado para atuar de 0,3 a 2,0 segundos – esse tempo poderá ser estendido para até 20 segundos, desde que não haja conflito com o tempo de atuação da proteção geral da SE. Disponível somente para os religadores R e W. Fig. 20: Esquemático do conjunto plug-in UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 29 Os relés do conjunto plug-in são ajustados conforme descrito a seguir. Relé de sobrecorrente instantâneo (50N) Valor do ajuste: RRIL = BS RTC 0,3 em que: BS = valor nominal da bobina série do religador; RTC = relação de transformação do transformador de corrente do religador. Relé de bloqueio de sobrecorrente instantâneo (68) Valor do ajuste: RRIC = BS RTC 2 5, em que: 2,5 é o múltiplo da corrente de acionamento que garante o bloqueio do conjunto plug-in, quando a bobina série é sensibilizada pelo defeito. Relé de temporização (62) Quando o relé 50N atua, instantaneamente ele energiza o relé 62, que, por sua vez, atua na bobina de abertura do religador, fazendo com que ele abra seus contatos principais. 5.10.2 Sensor eletrônico O princípio de funcionamento do sensor eletrônico para proteção de terra é semelhante ao sensor eletrônico para proteção de fase. A sequência de operação do sensor terra não depende da sequência de operação da bobina série (KF) ou do resistor de fase (KFE). O sensor eletrônico de terra atua segundo curvas característica de tempo inverso ou tempo definido. Para tempo inverso, temos as seguintes curvas: 1 – rápida; 2 – retardada; 3 – extrarretardada. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 30 Para tempo definido, temos as seguintes curvas: 1 – 0,1s 6 – 3,0s 2 – 0,2s 7 – 5,0s 3 – 0,5s 8 – 10,0s 4 – 1,0s 9 – 15,0s 5 – 2,0s Fig. 21: Curvas do sensor eletrônico A temporização dos dispositivos de proteção residual deverá obedecer à coordenação com o disjuntor geral e poderá chegar a até 15 segundos, desde que a SE tenha o segundo relé de neutro. 5.10.3 Sensor de terra Proteção eletromecânica que utiliza como o sensor para a corrente de desequilíbrio uma bobina auxiliar de abertura (bobina derivação). A bobina percebe o desequilíbrio e dá comando de abertura aos contatos principais do religador. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 31 Esquema de funcionamento do sensor de terra Fig. 22: Esquema de funcionamento do sensor de terra Quando ocorre o desequilíbrio, a soma fasorial das correntes será no ponto A. Quando a corrente passar pelo by-pass, não passando pela bobina, então o sensor está fora de serviço. Quando o contato B está aberto pela alavanca do sensor (sensor em serviço), a corrente é forçada a passar pela bobina derivação, percebendo o desequilíbrio e dando comando de abertura no contato principal do religador. 5.11 Manobras em religadores5.11.1 Retirada de serviço sem interromper o fornecimento Manter levantada a alavanca de abrir e fechar. Retirar proteção residual (se houver). Fechar a chave by-pass. Abaixar alavanca de abrir e fechar. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 32 A retirada de serviço é feita para manutenções no equipamento (retirada do equipamento do poste é feita pela linha viva), alguns casos de inversão de fonte para religadores de fechamento à bobina etc. Obs.: para as demais manobras, ver os procedimentos específicos. 5.12 Coordenação com fusíveis Considere o seguinte esquema: Icc = 300 A; religador ajustado para quatro operações; ajuste 2A + 2B. Fig. 23: Esquema de um circuito coordenado Fig. 24: Curva do religador BS =Y R BS = Y FUSÍVEL X ICC I(A) t(s) 2,0 0,5 300 curva C – lenta curva B – lenta curva A – rápida UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 33 Fig. 25: Curva do fusível X Observe que, devido ao ajuste ter sido feito com duas operações rápidas do religador, ele fará o primeiro e o segundo religamento, abrindo antes do fusível. O terceiro religamento será na curva B, devido ao ajuste. Logo o religador fará duas tentativas e logo após abrirá o fusível. I(A) t(s) 1,5 1,0 300 Tempo máx Tempo mín UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 34 6. SECCIONALIZADORES 6.1 Definição Seccionalizadores são dispositivos interruptores automáticos controlados hidraulicamente e/ou eletronicamente. São projetados para trabalharem com um religador ou disjuntor com religamento automático na sua retaguarda. Interrompem o circuito durante o tempo morto desse equipamento de retaguarda. 6.2 Princípio de funcionamento O seccionalizador é um equipamento basicamente constituído de um elemento sensor de sobrecorrentes e de um mecanismo para contagem de desligamentos do equipamento de retaguarda, além de contatos e dispositivos para travamento na posição aberto. Quando ocorre uma sobrecorrente no circuito passando pelo seccionalizador, cujo valor seja maior ou igual à corrente de acionamento, o equipamento é armado e preparado para a contagem. A contagem se inicia quando a corrente que circula por ele é interrompida pelo equipamento de retaguarda (religador) ou cai abaixo de determinado valor. Após certo número dessas ocorrências (uma, duas ou três), que corresponde ao ajuste do equipamento, ele abre os contatos e permanece travado na posição aberto, isolando o trecho com falha. Considerando o seguinte circuito: R S ICC pe rm anen te Fig. 26: Esquema de coordenação do seccionalizador/religador Religador ajustado para quatro operações. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 35 O seccionalizador conta o primeiro, segundo e bloqueia no terceiro TM (tempo morto) isolando o trecho a partir dele; na sua retaguarda, fica funcionando normalmente, devido ao terceiro RA promovido pelo religador. R S ICC pe rm anen te Fig. 27: Esquema atuação do seccionalizador – curto-circuito isolado 6.3 Seccionalizadores hidráulicos – GH / GN3 São compostos de mecanismos de controle hidráulico; possuem uma bobina série e o respectivo êmbolo, um pistom de disparo, uma mola e duas válvulas de retenção. Um seccionalizador hidráulico opera quando sua bobina série é percorrida por um fluxo de corrente que exceda 160% de sua corrente nominal. O comportamento do controle hidráulico em presença de uma sobrecorrente é ilustrado no próximo desenho (o controle hidráulico é mostrado na condição de repouso ou normal; o componente atuante desse controle é o êmbolo da bobina série, que funciona como uma bomba), conforme se descreve a seguir. Quando se tem um fluxo de corrente normal de carga na bobina série, a pressão da mola mantém o êmbolo na parte superior de seu curso. Quando o fluxo de corrente na bobina atingir seu nível atuante, o campo magnético resultante puxará o êmbolo para baixo, como mostra o desenho. Fig. 28: Sistema hidráulico do seccionalizador UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 36 Esse movimento descendente fecha a válvula de retenção situada na base do mecanismo e, ao mesmo tempo, força uma carga de óleo para cima, que vai se depositar no espaço vazio deixado pelo êmbolo. A pressão do óleo na parte superior do mecanismo faz com que seja aberta a válvula de retenção, permitindo assim o fluxo do óleo. O êmbolo é mantido na posição inferior, até que o fluxo de corrente da bobina caia para um valor menor que 40% de seu nível atuante. A operação de contagem de um seccionalizador típico se faz quando o religador de retaguarda interrompe uma sobrecorrente. Nesse instante, ter-se-á uma desenergização da bobina e, com isso, a perda do campo magnético. Como o êmbolo é mantido na posição inferior do mecanismo pela força do campo atuante, uma vez cessada essa força, o êmbolo retornará à sua posição superior, empurrado pela força restauradora da mola, como pode ser visto no desenho. O movimento ascendente do êmbolo ocasionará o fechamento da válvula de retenção superior e, por conseguinte, o óleo situado acima do êmbolo será forçado para cima e irá ocupar a parte da câmara ocupada pelo pistom de disparo. Essa elevação do pistom de disparo fará com que o seccionalizador registre uma contagem. Se o equipamento for ajustado para mais de uma contagem, essa sequência será repetida até que a haste do pistom encoste-se à alavanca de disparo, que então abrirá definitivamente os contatos. Depois de cada contagem, o pistom de disparo retorna à posição original – é isso que determina o tempo de memória do seccionalizador. Caso o número programado de contagem seja completado dentro do período de memória, o dispositivo abrirá seus contatos e só poderá ser fechado manualmente. Se a falta for temporária, o pistom de disparo descerá gradativamente à posição original, anulando assim as contagens efetuadas. O tempo de rearme dos seccionalizadores com controle hidráulico é de 1 a 1,5 minutos por contagem. O seccionalizador GH (monofásico) e o GN3 (trifásico), não possuem proteção residual. 6.4 Seccionalizadores eletrônicos – GN3-E Como acontece com os seccionalizadores com controle hidráulico, as unidades controladas eletronicamente preparam-se para contar quando ocorre uma sobrecorrente e completam a contagem quando o circuito for desenergizado. A diferença está no fato de que os seccionalizadores com controle eletrônico têm suas operações supervisionadas por componentes eletrônicos, localizados em uma placa UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 37 de circuito impresso. A corrente que passa pelo seccionalizador é sentida pelos TCs que alimentam um sensor eletrônico. Um seccionalizador eletrônico opera, quando seu resistor é percorrido por um fluxo de corrente que exceda 100% de sua corrente nominal. O número de contagens, o nível da corrente de atuação e o tempo de memória são facilmente ajustados no circuito do sensor eletrônico. O nível de corrente de atuação independe da corrente nominal do equipamento. O tempo de memória pode ser ajustado para 30, 45 e 90 segundos. Quando a corrente de linha atinge o nível de atuação, o sensor se prepara para a contagem que será efetuada quando a corrente cair para um valor igual ou inferior a 50% da corrente de atuação. 6.5 Seccionalizadores tipo cartucho Características elétricas do equipamento: tensão nominal: 13,8 kV; tensão máxima de operação: 15 kV; corrente nominal: 300 A; corrente de atuação: 15 A e 35 A; número de operações para o bloqueio: 3; tempo de reset: 60 s. Uma característica do seccionalizador tipo cartucho é que alguns são previamente ajustados em laboratório (conforme acima) e não podem ter seus valores alterados(número de operações, valor da corrente de pick-up e tempo de reset) e outros são ajustados no próprio equipamento. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 38 Partes integrantes O seccionalizador tipo cartucho tem a aparência de um porta-fusível; suas partes integrantes são mostradas na figura. Fig. 29: Partes integrantes do seccionalizador tipo cartucho O controle é feito por meio de uma placa de circuito impresso alojada dentro do tubo condutor, que atua como uma blindagem e evita interferência eletromagnética no circuito eletrônico. O transformador de corrente que envolve o tubo condutor fornece uma amostra da corrente da rede ao circuito lógico, que faz a contagem do número de operações do equipamento de retaguarda e, ao atingir o número de operações pré-ajustado, faz disparar o atuador químico ou o desarme do equipamento (o atuador químico deverá ser substituído toda vez que o seccionalizador operar). Operação Quando a corrente da rede supera o valor de pick-up pré-ajustado e, em seguida, atinge valores próximos a zero (da ordem de alguns mA), o seccionalizador tipo cartucho conta a operação do equipamento de retaguarda. No momento em que o circuito lógico atinge o número de operações pré-ajustado, é enviado um sinal elétrico ao atuador químico (ou ao dispositivo de desarme), que dispara e promove a abertura do seccionalizador, da mesma forma que uma chave fusível quando ocorre o rompimento do elo. Contato superior Tubo condutor Placa de circuito impresso Transformador de corrente Contato inferior Atuador descartável ou rearmável UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 39 Da mesma maneira que os demais seccionalizadores, o número de operações que o seccionalizador tipo cartucho irá contar deve ser sempre uma a menos que o número de religamentos do equipamento de retaguarda. No entanto, ele deve ser dimensionado de modo que a corrente de carga do circuito não supere o valor pick- up ajustado, pois isso pode provocar a operação indevida do equipamento. A figura a seguir mostra um gráfico com a operação de um seccionalizador com duas operações e um religador de retaguarda com três religamentos. Fig. 30: Gráfico de operação do seccionalizador tipo cartucho O seccionalizador tipo cartucho não interrompe correntes de curto-circuito nem pode ser aberto em carga. Para abri-lo em carga, é necessário utilizar um “dispositivo de abertura em carga” (de forma similar a uma chave fusível). Tronco Derivação Religador Seccionalizador Falta Falta Carga Corrente no tronco Corrente inrush Fechado Aberto Contatos do religador Abertura Abertura Religamento Religamento Linha restabelecida Estado do seccionalizador Fechado Aberto Normal 1 a abertura do religador 2 a abertura do religador Abertura do seccionalizador Memorização da 1 a abertura do religador Memorização da 2 a abertura do religador Derivação isolada UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 40 Instalação na rede A instalação do seccionalizador tipo cartucho é feita de maneira análoga à de um porta-fusível, sendo instalado na chave base C utilizada nas redes de distribuição, conforme mostrado na figura. Fig. 31: Instalação do seccionalizador tipo cartucho 6.6 Generalidades Um seccionalizador somente deverá ser instalado dentro da zona de proteção de um religador em função de o seccionalizador não possuir curvas de características do tipo tempo-corrente (a coordenação desse equipamento não requer estudo de curvas). Um seccionalizador não deverá ser aberto manualmente para interromper corrente de curto-circuito, mas poderá ser fechado com corrente de curto-circuito. Com relação à corrente de carga, o seccionalizador poderá ser aberto ou fechado. Se essas medidas forem tomadas, o seccionalizador não sofrerá nenhum dano. A instalação de seccionalizadores em série poderá ser utilizada, desde que sejam obedecidas as seguintes condições: os seccionalizadores deverão possuir bobinas série ou resistores do sensor fase de mesmo valor nominal; o seccionalizador protetor deverá ser preparado para uma operação a menos que o seccionalizador da retaguarda; o número máximo de seccionalizadores em série deverá ser de dois. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 41 Os seccionalizadores só deverão ser utilizados quando for impossível a coordenação do dispositivo de retaguarda com chave fusível no ponto de instalação. A preferência é sempre para a chave fusível, por ser mais econômico. Um seccionalizador, quando instalado em substituição a uma chave fusível, apresenta as seguintes vantagens: coordenação efetiva em toda a faixa de operação do religador de retaguarda. Para os fusíveis, a faixa de coordenação é bastante limitada, do que resulta a perda de seletividade, pelo desligamento desnecessário de todo um alimentador, ou a queima precipitada do elo fusível do ramal, antes que o religador tenha a oportunidade de eliminar uma falha possivelmente de natureza transitória; eliminação dos gastos provenientes da troca de elos queimados; eliminação da possibilidade de erro humano quando da troca dos elos fusíveis. Um elo fusível substituído incorretamente por outro de características diferentes prejudica todo o sistema com a perda parcial de coordenação; interrupção das três fases simultaneamente, o que não ocorre normalmente com fusíveis, que isolam em certos casos apenas uma fase; operação com chave de abertura em carga, possibilitando enorme flexibilidade operacional ao sistema. 6.7 Condições para coordenação entre religador e seccionalizador A corrente mínima de curto-circuito na zona de atuação do seccionalizador deve ser maior que a corrente mínima de acionamento do seccionalizador. O religador ou o equipamento de proteção da retaguarda deve ser capaz de sentir a corrente mínima de curto-circuito na zona de atuação do seccionalizador. A corrente mínima de atuação do seccionalizador hidráulico é 160% do valor de sua bobina série; quando eletrônico, a corrente mínima de disparo é 100% de seu resistor de sensor fase. A corrente de disparo do seccionalizador deve ser 80% da corrente de pick-up do religador, tanto para a fase como para a terra. Os seccionalizadores que não estejam equipados com sensor de faltas para terra podem ser coordenados com a corrente mínima de disparo de terra do religador ou o equipamento de proteção da retaguarda. Nesse caso, é necessário observar que existe a possibilidade de operações impróprias, quando existir correntes de inrush. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 42 Os seccionalizadores trifásicos são limitados para coordenar com equipamentos de retaguarda que abrem simultaneamente as três fases. A abertura não simultânea do equipamento de retaguarda pode ocasionar a interrupção de uma corrente de falta pelo seccionalizador, o que não é uma operação adequada para o equipamento. A contagem do seccionalizador só será efetuada caso sejam preenchidas duas condições: o seccionalizador deverá sentir uma corrente superior à sua corrente de atuação (pick-up) para se preparar para contar; preparado para contar, o seccionalizador espera que a corrente caia abaixo de um determinado valor, para poder completar a contagem: seccionalizador hidráulico: 40% da corrente de pick-up; seccionalizador eletrônico: 50% da corrente de pick-up. 6.8 Alavanca de operação manual Os seccionalizadores possuem uma alavanca que permite abrir ou fechar, manualmente, os seus contatos. Quando a alavanca estiver abaixada, o seccionalizador estará aberto. 6.9 Extinção do arco elétrico Os seccionalizadores hidráulicos são de baixa capacidade de extinção do arcoelétrico; logo: podem ser abertos ou fechados com corrente de carga; não podem ser abertos com corrente de curto-circuito; podem ser fechados com corrente de curto-circuito. Recomenda-se que os órgãos operacionais façam um controle das operações feitas pelo equipamento, principalmente as operações manuais. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 43 6.10 Vantagens no uso do seccionalizador Os equipamentos tripolares GN3 e GN3-E possibilitam uma operação de abertura ou fechamento tripolar, evitando desequilíbrio no sistema. Há maior segurança no ato do fechamento, pois, em caso de defeito, o seccionalizador transfere a abertura com ICC para o equipamento de retaguarda. Em caso de abertura com corrente de carga nos equipamentos hidráulicos, é dispensado o uso do loadbuster. Obs.: os seccionalizadores não possuem lado específico de fonte ou carga. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 44 7. REGULADOR DE TENSÃO 7.1 Definição O regulador de tensão é basicamente um autotransformador com comutação automática do tape no enrolamento série e uma chave reversora de polaridade, que permite adicionar ou subtrair tensão do enrolamento série. 7.2 Função Sua função é manter um nível de tensão pré-determinado em uma linha onde a regulação esteja deficiente (dentro dos limites permissíveis por normas). 7.3 Aplicação Sua aplicação pode ser em SEs ou ao longo de alimentadores. 7.4 Características Inserir ou retirar até 10% da tensão nominal, podendo ser ajustado para: 5% – 6,25% – 7,5% – 8,75% – 10%. A regulação é feita por meio de 32 degraus, sendo 16 degraus para elevar (RAISE) e 16 para abaixar (LOWER). O tempo de resposta do regulador é ajustado conforme necessidade. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 45 7.5 Composição externa Cuba com óleo de alta rigidez dielétrica. Bucha de entrada (S) localizada à esquerda (observador de frente para a caixa de comando). A bucha de saída (L) é a bucha central. Bucha neutro (SL) localizada à direita das demais (observador de frente para a caixa de comando). Para-raios série de 1,5 kV, instalado entre os terminais das buchas (S) e (L) do regulador de tensão; sua finalidade é limitar a tensão no enrolamento série do regulador. Indicador de posição: indicação visual do passo de regulação em que se encontra o regulador, por meio de ponteiro móvel ligado mecanicamente ao comutador de derivações e dois ponteiros livres indicativos das máximas variações de tensão corrigidas pelo equipamento. Caixa de comando: confeccionada em chapa de aço para proteção ao circuito eletrônico de comando do regulador. Indicador de nível de óleo: visor circular que permite determinar o nível do óleo com um pedaço de cortiça ou uma esfera metálica. Bujão de drenagem: para retirada de amostra de óleo, visando à manutenção. Dispositivo de aterramento: permite aterrar o tanque do regulador. Suportes para fixação em poste: permitem a fixação do regulador em poste. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 46 Fig. 32: Componentes externos do religador 7.6 Composição interna Um autotransformador com derivação. Um comutador de derivação composto de correntes ou engrenagens. Um controle (LDC) eletrônico. Um reator (permite mudança de tape sem interromper o fornecimento e formar arco elétrico). Um motor (gira o comutador de tapes). UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 47 7.7 Potências padronizadas 38,1 kVA. 57,2 kVA. 76,2 kVA. 114,3 kVA. 167,0 kVA. 250 kVA. 7.8 Fabricantes SIEMENS – ALLIS – CHALMERS. COOPER – MCGRAW EDSON. GENERAL ELETRIC. TOSHIBA. BETEC. ITB. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 48 7.9 Esquema de funcionamento Fig. 33: Esquema de funcionamento do regulador 7.10 Indicação de posições Fig. 34: Indicador de posições UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 49 7.11 Painel eletrônico A seguir estão descritos os componentes internos da caixa de comando necessários aos serviços executados pelos eletricistas. 7.11.1 Chave de controle Chave com cinco posições, que permite ao operador selecionar um comando para a saída no regulador. Fig. 35: Chave de cinco posições Posição AUTO O circuito eletrônico comanda as operações do sistema mecânico de comutação. O regulador faz suas comutações normalmente. Posição OFF O motor do sistema mecânico de comutação não recebe alimentação da caixa de comando. Posição RAISE O regulador eleva a tensão de saída, independentemente de o valor da tensão de entrada estar dentro ou fora dos limites de faixa ajustado. Posição LOWER O regulador abaixa a tensão de saída, independentemente de o valor da tensão de entrada estar dentro ou fora dos limites de faixa ajustado. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 50 7.11.2 Chave de alimentação Chave de duas ou três posições, que permite selecionar a fonte de alimentação a ser fornecida ao circuito eletrônico da caixa de comando. Fig. 36: Chave de alimentação da caixa de comando Posição normal ou internal O circuito eletrônico é alimentado pelo secundário do TP do regulador. Fig. 37: Circuito eletrônico alimentado pelo TP do regulador Posição OFF O circuito eletrônico da caixa de comandos não recebe alimentação. Quando a chave de alimentação está na posição OFF, o interruptor indicado no desenho anterior está aberto. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 51 Posição external O circuito eletrônico pode ser alimentado por uma fonte externa de 120 V – 60 Hz. A fonte externa é usada por equipes de manutenção no equipamento. Fig. 38: Circuito eletrônico alimentado por fonte externa Obs.: por medida de segurança, quando utilizar a fonte externa, não tocar nas buchas do regulador, pois, se houver alguma passagem que permita chegar tensão ao secundário do TP, ele liberará média tensão para as buchas do equipamento. 7.11.3 Botão de retorno dos ponteiros livres É o botão que permite o alinhamento dos ponteiros livres juntamente ao ponteiro mestre. Fig. 39: Botão de retorno dos ponteiros livres UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 52 7.12 Lâmpada indicadora de posição neutro É uma lâmpada que, quando acesa, indica que o regulador está na posição neutra de regulação. Fig. 40: Lâmpada indicadora de posição neutra Obs.: recomenda-se ter lâmpadas de reserva no painel, principalmente quando for regulador instalado em estruturas monofásicas. 7.13 Fusíveis e disjuntor de proteção Os reguladores possuem um fusível para proteção do painel e outro para proteção do motor do sistema mecânico de comutação. Os reguladores da GE possuem um disjuntor termomagnético, para a proteção do painel e do motor. Fig. 41: Proteção do painel e do motor UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 53 Os fusíveis podem ser substituídos ou o disjuntor rearmado, quando for verificada falta de tensão no painel ou o não funcionamento do motor que faz as comutações. Recomenda-se que sempre haja fusíveis de reserva na caixa de comando. 7.14 Tarefas executáveis no regulador Todas as tarefas executadas após a inspeção no banco de reguladores devem ser consideradas, principalmente no sistema de aterramento da carcaça. 7.14.1 Leitura A leitura consiste em verificar a máxima e a mínima faixa de regulação que o regulador atingiu naquele período e também verificar o número de operações (comutações) feitas pelo equipamento, sendo o máximo permissível por normas igual a 350.000 operações.Etapas para fazer a leitura: verificar o número do regulador (número Cemig); fazer leitura do indicador de posições; subir à altura da caixa de comandos, fazer leitura do contador de operações e apertar o botão de retorno dos ponteiros livres. 7.14.2 Inversão de fonte de alimentação Quando ocorrerem manobras na rede, nas quais o regulador tenha a sua alimentação invertida, devemos retirá-lo de serviço, pois, quando alimentado ao contrário, ele trabalha invertido, ou seja, quando há necessidade de abaixar a tensão de saída, ele eleva e vice-versa. Etapas para retirá-lo de serviço em casos de inversão de fonte de alimentação: quando ocorre uma manobra da rede, normalmente há um momento em que o circuito encontra-se desligado. Aproveitando esse intervalo, o mais prático é verificar a ausência de tensão, abrir as chaves de entrada e/ou saída e fechar o by-pass; UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 54 caso a operação seja feita com o circuito energizado, basta colocá-lo no ponto neutro de regulação, colocar chave de controle na posição OFF e desligar o painel. Obs.: alguns equipamentos possuem controles que permitem a inversão do fluxo de corrente do circuito, sem precisar retirar o regulador de tensão de serviço. 7.14.3 Retirar o regulador de serviço sem interromper o fornecimento Considere o esquema abaixo. Fig. 42: Esquema de ligação do religador de tensão a) Verificar chaves de entrada e saída fechadas e chave de by-pass aberta. Obs.: o mais importante nessa manobra é observar que, ao fechar a chave de by-pass, o regulador está seguramente no ponto neutro de regulação; caso contrário, haverá uma d.d.p. entre a entrada e a saída do equipamento, que promoverá um fechamento de Icc. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 55 b) Observar o ponteiro mestre no indicador de posições: se estiver para LOWER, deslocar a chave de controle para RAISE, esperar o ponteiro chegar no ZERO e deslocar a chave para a posição OFF; se estiver para RAISE, deslocar a chave de controle para LOWER, esperar o ponteiro chegar no ZERO e deslocar a chave para a posição OFF. c) Observar a lâmpada indicadora de posição NEUTRO acesa. Obs.: caso a lâmpada não acenda, pode ser substituída pela lâmpada reserva ou por outra dos demais reguladores da estrutura. d) Deslocar a chave de alimentação para a posição OFF ou EXTERNAL. e) Observar a lâmpada indicadora de posição NEUTRO apagada, devido ao desligamento do painel. f) Fechar chave de by-pass. g) Abrir chaves de entrada e saída. h) Executar o serviço no equipamento. 7.14.4 Retirar o regulador de serviço com interrupção do fornecimento Abrir chave que alimenta o trecho no qual se encontra instalado o regulador, sinalizá-la, testar ausência de tensão e aterrar o circuito. 7.14.5 Colocar regulador em serviço sem interromper o fornecimento a) Verificar chave de entrada e saída abertas e chave by-pass fechada. b) Fechar chave de entrada. c) Deslocar chave de alimentação para a posição INTERNAL ou NORMAL e verificar lâmpada indicadora de posição NEUTRO acesa e o ponteiro mestre na posição neutro. Obs.: caso o regulador não esteja na posição NEUTRO, usar chave de controle e fazer processo mencionado no tópico 7.14.3, item b. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 56 d) Deslocar chave de alimentação para a posição OFF ou EXTERNAL. e) Verificar lâmpada indicadora de posição NEUTRO apagada. f) Verificar chave de controle na posição OFF. g) Fechar chave de saída. h) Abrir chave do by-pass. i) Colocar chave alimentação na posição INTERNAL ou NORMAL. j) Colocar chave controle na posição AUTO. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 57 REFERÊNCIAS COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS DE GERAIS – CEMIG – ED-1.2 – Correção de níveis de tensão em redes de distribuição aéreas. Belo Horizonte, 1978. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS DE GERAIS – CEMIG – ND-2.6 – Vol. I, II e III – Padrões e especificações de materiais e equipamentos. Belo Horizonte, 1991. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS DE GERAIS – CEMIG – ND-4.10 – Religadores KF – Dimensionamento e operação. Belo Horizonte, 1989. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS DE GERAIS – CEMIG – ND-4.11 – Religadores unipolares 4H e V4H e tripolares 6H e V6H. Belo Horizonte, 1991. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS DE GERAIS – CEMIG – ND-4.12 – Seccionalizadores unipolares GH e tripolares GN3 e GN3E. Belo Horizonte, 1977. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS DE GERAIS – CEMIG – ND-4.14 – Reguladores de tensão. Belo Horizonte, 1983. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS DE GERAIS – CEMIG – ND-4.23 – Religadores tripolares VWV e unipolares E e 4E. Belo Horizonte, 1985. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS DE GERAIS – CEMIG – Relatório 02111- EG/PR-2022 – Seccionalizador tipo cartucho – autolink. Belo Horizonte, 1998. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS DE GERAIS – CEMIG – Relatório 02111- EG/PR-2024 – Chave interruptora tripolar a SF6. Belo Horizonte, 1999. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS DE GERAIS – CEMIG – Relatório 02.111- EN/PE-2044 – Chaves fusíveis repetidoras. Belo Horizonte, 2001 COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS DE GERAIS – CEMIG – Relatório 02.111- ED/CE-3057 – Chaves fusíveis repetidoras. Belo Horizonte, 2007. GIGUER, Sergio. Proteção de sistemas de distribuição. Editora Sagra, 1988.