Chave Seccionadora de Alta Tensão

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Chave Seccionadora de Alta Tensão
Introdução
As chaves seccionadoras de alta tensão se destacam como um componente crucial para o funcionamento
seguro e eficiente desses sistemas complexos que são as subestações. Sua função primordial é possibilitar
o isolamento controlado de seções específicas da rede elétrica, viabilizando intervenções necessárias para
manutenção e reparo sem comprometer o fornecimento geral de energia aos consumidores. Este
dispositivo não apenas assegura a continuidade do serviço elétrico, mas também desempenha um papel
estratégico na minimização dos impactos de interrupções programadas ou imprevistas.
Além de seu papel fundamental na manutenção da operação contínua da rede, a chave seccionadora
também desempenha outras funções essenciais. Ela permite o estabelecimento de seccionamentos visíveis
em equipamentos como religadores automáticos e chaves a óleo, assim como a criação de "by pass" em
dispositivos como reguladores de tensão. Sua presença é indispensável durante manobras de circuitos,
garantindo a segurança e a precisão dessas operações.
Num nível mais técnico, a chave seccionadora proporciona o isolamento seguro de equipamentos de
fontes de energia, controlando a abertura e fechamento de circuitos por meio de operação manual ou
automática. Em subestações de alta, essas ferramentas são essenciais para proteção contra
curtos-circuitos, minimizando os riscos de danos às equipes ou equipamentos durante operações e
manobras.
Portanto, compreender a importância e o correto funcionamento das chaves seccionadoras de alta tensão é
fundamental não apenas para a garantia da confiabilidade e eficiência do sistema elétrico, mas também
para a segurança dos profissionais envolvidos em seu manejo e das comunidades atendidas por esses
sistemas.
Princípio de Funcionamento
Essas chaves são dispositivos mecânicos especialmente concebidos para a manipulação em sistemas de
alta tensão. Sua função primordial é controlar a abertura e o fechamento dos contatos elétricos para isolar
seções específicas de um circuito elétrico. Este processo é crucial para garantir a segurança dos
operadores e a integridade do sistema elétrico durante atividades de manutenção e operação.
Quando posicionada de forma aberta, a chave seccionadora garante uma separação adequada para o
isolamento das partes do circuito, enquanto na posição fechada, assegura a continuidade do fluxo elétrico,
de acordo com as condições preestabelecidas. Amplamente utilizadas em subestações, essas chaves
facilitam manobras em circuitos sem carga, permitindo o isolamento de disjuntores, transformadores de
medida e proteção, barramentos e religadores.
O funcionamento da chave seccionadora envolve quatro etapas fundamentais:
1. Isolamento do Circuito:Quando a chave seccionadora está na posição fechada, seus contatos elétricos
permanecem conectados, possibilitando o fluxo de corrente elétrica pelo circuito, mantendo-o energizado
e operacional.
2. Abertura da Chave: Quando há a necessidade de isolar uma parte específica do circuito para fins de
manutenção ou reparo, a chave seccionadora é acionada para abrir os contatos elétricos. Essa ação
interrompe o fluxo de corrente elétrica na seção isolada do circuito, desenergizando-a.
3. Isolamento Seguro:Os contatos abertos da chave seccionadora proporcionam um isolamento seguro
entre as partes energizadas e não energizadas do circuito. Isso permite que os trabalhadores realizem
intervenções com segurança, sem o risco de choque elétrico.
4. Manutenção e Operação: Após a conclusão das atividades de manutenção ou reparo, a chave
seccionadora pode ser fechada novamente para restaurar o fluxo de corrente elétrica no circuito. Para isso,
é fundamental assegurar que os contatos estejam adequadamente alinhados e em boas condições de
funcionamento.
É importante ressaltar que a operação da chave seccionadora em carga, isto é, com corrente elétrica
fluindo, não é permitida sob nenhuma circunstância sem o emprego de dispositivos de extinção do arco
elétrico, garantindo a segurança dos operadores e a integridade do sistema elétrico.
As chaves seccionadoras de alta tensão são frequentemente utilizadas em sistemas de transmissão de
energia elétrica, onde as tensões são muito altas, geralmente acima de 69 kV. Essas chaves são projetadas
para suportar tensões nominais de até 800 kV ou mais, e são capazes de interromper correntes de
curto-circuito de dezenas de milhares de amperes. São usadas em diversas aplicações em subestações
elétricas, incluindo a interrupção de circuitos de alimentação de transformadores, a interconexão de
circuitos e o seccionamento de circuitos de distribuição.
Tipos e Principais Tecnologias
Os seccionadores são compostos por várias partes, cada uma com sua finalidade específica, seja ela
mecânica, elétrica ou estrutural. As diferenças na construção das chaves seccionadoras geralmente estão
relacionadas ao tipo de abertura que elas oferecem.
O seccionador deste tipo é comumente utilizado em subestações elétricas com tensão de até 145 kV e
apresenta uma geometria simples.
Existem duas variações deste modelo: uma com acionamento simples, e outra com acionamento duplo, na
qual a lâmina gira em torno de seu próprio eixo cerca de 30° no início da operação de abertura e no final
da operação de fechamento. Esse segundo modelo possibilita um acionamento mais suave e eficiente,
além de ajudar no desempenho da chave em situações de curto-circuito.
Esses seccionadores são altamente demandados no mercado devido ao espaço horizontal mínimo
necessário para a operação. Eles são amplamente utilizados em subestações de transmissão devido à sua
excelente capacidade de suportar curto-circuitos.
São montados em mancais rotativos, sendo cada um responsável por acionar uma metade da lâmina
principal, com um contato chamado de "macho" e seu complemento de "fêmea". Esse sistema de abertura
central resulta em um espaçamento maior entre os eixos de fases para manter o espaçamento fase-fase
especificado.
Esses seccionadores são caracterizados por uma lâmina principal que se move de forma horizontal para
abrir e fechar o circuito.Essa lâmina é sustentada por isoladores em um sistema semi pantográfico, que
permite que a lâmina se mova horizontalmente em uma direção perpendicular ao eixo da linha de
transmissão.
Existem ainda dois modelos do tipo Pantográfica: Seccionador Abertura Semi Pantográfica Vertical e
Seccionador Abertura Pantográfica.
Funcionalidades e Aplicações
Fatores que influenciam na escolha do tipo de seccionador em subestações
Geralmente, escolhe-se um tipo específico de seccionador para cada aplicação de acordo com o tipo de
abertura necessária, que pode ser influenciado pelo espaço disponível no local de instalação.
Isolamento de circuitos: A função principal das chaves seccionadoras é isolar partes específicas de um
circuito elétrico, permitindo a realização de manutenção, reparos ou substituições com segurança. Elas
são essenciais para garantir que os trabalhadores possam operar nos circuitos sem riscos de choques
elétricos.
Minimização de interrupções: As chaves seccionadoras são utilizadas para minimizar os efeitos de
interrupções programadas ou não no fornecimento de energia elétrica. Elas permitem o seccionamento
visível em equipamentos como religadores automáticos, transformadores e chaves a óleo, ajudando a
reduzir o tempo de inatividade e os impactos para os consumidores.
Bypass em equipamentos: Em certas situações, as chaves seccionadoras são usadas para estabelecer
bypass em equipamentos, como reguladores de tensão, permitindo a operação contínua do sistema elétrico
mesmo durante manutenções ou reparos específicos em componentes.
Controle manual ou remoto: Dependendo da aplicação e do tipo de chave seccionadora, elas podem ser
controladas manualmente, por meio de alavancas ou bastões de manobra, ou remotamente, utilizando
sistemas de controle automatizados. Isso oferece flexibilidade na operação e na gestão do sistemaelétrico.
Segurança elétrica: Como dispositivos de segurança, as chaves seccionadoras garantem o desligamento
controlado de circuitos elétricos, desenergizando-os para permitir intervenções seguras. Elas são vitais
para proteger os trabalhadores e prevenir acidentes elétricos durante atividades de manutenção e reparo.
Manobras de circuitos: Além de suas funções de isolamento e segurança, as chaves seccionadoras
também são usadas para realizar manobras de circuitos, facilitando a operação e o controle de diferentes
partes do sistema elétrico.
Suas diversas funcionalidades e aplicações tornam-nas componentes essenciais em infraestruturas
elétricas de diversos tipos e tamanhos.
Principais Testes e Ensaios
● Funcionamento mecânico: Este teste verifica a operação suave e eficaz dos mecanismos de
abertura e fechamento da chave seccionadora. Ele avalia se a chave pode realizar suas funções de
seccionamento e isolamento sem problemas mecânicos.
● Resistência dielétrica: Também conhecido como teste de rigidez dielétrica, este ensaio avalia a
capacidade da chave seccionadora de suportar tensões elétricas de alta intensidade sem falhar. Ele
garante que a chave seja capaz de isolar adequadamente o circuito elétrico quando necessário.
● Corrente nominal: Este teste verifica se a chave seccionadora pode conduzir correntes elétricas
dentro dos limites especificados pelo fabricante sem sobreaquecimento ou outros problemas de
desempenho.
● Curto-circuito: Esse teste avalia a capacidade da chave seccionadora de suportar correntes de
curto-circuito por um curto período de tempo sem danos ou falhas. Ele garante que a chave seja
robusta o suficiente para lidar com situações de emergência sem comprometer sua integridade
estrutural.
● Isolamento: Este teste verifica se não há fuga de corrente entre os componentes isolados da chave
seccionadora quando ela está aberta, garantindo assim um isolamento eficaz entre as partes
energizadas e não energizadas do circuito.
● Resistência ao ambiente: Este teste avalia a resistência da chave seccionadora a condições
ambientais adversas, como umidade, temperatura extrema, poeira e vibração. Ele garante que a
chave possa operar de forma confiável em uma variedade de ambientes.
● Inspeção visual: Além dos testes específicos, uma inspeção visual é frequentemente realizada
para verificar se há danos visíveis, desgaste excessivo ou outras anomalias que possam
comprometer o funcionamento da chave seccionadora.
Esses testes e ensaios são realizados em chaves seccionadoras para garantir sua qualidade, segurança e
desempenho adequados. Dependendo das especificações do fabricante e dos requisitos regulatórios,
outros testes podem ser exigidos para certificar a conformidade do equipamento.
Normas Básicas
As normas principais para chaves seccionadoras de alta tensão são estabelecidas tanto pela Associação
Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) quanto por organismos internacionais, como a International
Electrotechnical Commission (IEC). Aqui estão algumas das normas mais relevantes:
● NR 10 – Segurança em Instalações e Serviços de Eletricidade
● ABNT NBR IEC 62271-102:2006 – Equipamentos de alta-tensão – Seccionadores e chaves de
aterramento
● ABNT NBR IEC 60694:2006 – Especificações comuns para normas de equipamentos de
manobra de alta-tensão e mecanismos de comando
● ABNT NBR IEC 60529:2005 – Graus de proteção para invólucros de equipamentos elétricos
(código IP)
● NBR 7571:2011 – Seccionadores - Características técnicas e dimensionais;
● NBR IEC 60694:2006 – Especificações comuns para normas de equipamentos de manobra de alta
tensão e mecanismos de comando;
● NBR 6935 Seccionador, chaves de terra e aterramento rápido. Especificação;
Estas são algumas das normas brasileiras mais relevantes para chaves seccionadoras de alta tensão,
estabelecendo padrões de qualidade, segurança e desempenho para esses dispositivos. É importante
consultar as normas específicas aplicáveis ao país e à região onde as chaves serão instaladas, bem como
estar atualizado sobre quaisquer revisões ou atualizações nas normas técnicas pertinentes.
Considerações Finais e Tendências
Tendências para Chaves Seccionadoras de Alta Tensão:
 Tecnologia Digital: A integração de tecnologias digitais, como sensores inteligentes e sistemas de
monitoramento remoto, permite uma maior automação e controle das chaves seccionadoras,
aumentando a eficiência operacional e a confiabilidade do sistema elétrico.
 Maior Confiabilidade: O desenvolvimento de materiais mais robustos e confiáveis, juntamente
com avanços no projeto e na fabricação, está contribuindo para a melhoria da confiabilidade e da
durabilidade das chaves seccionadoras de alta tensão, reduzindo o risco de falhas operacionais.
 Integração de Sistemas: A tendência é a integração mais estreita das chaves seccionadoras com
outros dispositivos e sistemas de proteção e controle, permitindo uma operação mais coordenada
e eficiente da rede elétrica como um todo.
 Sustentabilidade: O desenvolvimento de chaves seccionadoras mais eficientes energeticamente e
fabricadas com materiais sustentáveis está se tornando uma preocupação crescente, refletindo o
compromisso do setor elétrico com a sustentabilidade ambiental.
 Manutenção Preditiva: A adoção de técnicas de manutenção preditiva, como análise de dados e
monitoramento de condições, está se tornando cada vez mais comum, permitindo identificar e
corrigir problemas potenciais antes que se tornem falhas críticas.
Em resumo, as tendências para chaves seccionadoras de alta tensão apontam para uma maior integração
de tecnologias digitais, uma melhoria contínua da confiabilidade e da eficiência, e uma maior ênfase na
sustentabilidade e na manutenção preditiva. Essas tendências estão moldando o futuro das redes elétricas,
garantindo um fornecimento de energia mais seguro, confiável e sustentável para as comunidades
atendidas.
Além de oferecerem maior confiabilidade em comparação com os dispositivos mecânicos tradicionais
devido à sua capacidade de reduzir a formação de arcos durante as operações de abertura e fechamento.
Referências
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