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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS UNIDADE DE ENSINO 04 CHAVES SECCIONADORAS CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS FUNÇÕES DAS CHAVES SECCIONADORAS As 3 mais importantes funções das chaves seccionadoras nos Sistemas Elétricos de Potência podem ser resumidas em: 1. Manobrar (abrir e fechar) os circuitos elétricos, quando solicitadas a tal; 2. Transportar continuamente a corrente nominal do circuito sem que ocorra sobreaquecimentos e 3. Suportar, na posição fechada, as correntes momentâneas (ou sob condições de falta). CONCEITUAÇÃO Segundo a Norma Brasileira NBR-5459, várias são as formas que podemos conceituar os dispositivos de manobra, ou seja, aqueles cujas funções principais são as de ABRIR ou FECHAR os circuitos elétricos, interrompendo ou estabelecendo sua continuidade. DISPOSITIVO DE MANOBRA Dispositivo elétrico destinado a interromper ou estabelecer a corrente elétrica em um ou mais circuitos. CHAVE Dispositivo de manobra mecânico que, na posição aberta, assegura uma distância de isolamento, e na posição fechada mantém a continuidade do circuito elétrico, nas condições especificadas. SECCIONADORA Dispositivo de manobra (mecânico) que assegura, na posição aberta, uma distância de isolamento que satisfaça aos requisitos de segurança especificados. Comentários: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS 1. Uma chave seccionadora deve ser capaz de fechar ou abrir um circuito quando a corrente estabelecida ou interrompida for desprezível, ou quando não se verificar uma variação significativa na tensão entre os terminais de cada um dos seus pólos. Deve ser também capaz de conduzir correntes nas condições normais do circuito e ainda conduzir, por um tempo especificado, as correntes anormais do circuito, tais como as correntes de curto- circuito. 2. Os principais dispositivos de manobra do SEP são as diversas formas em que se podem apresentar as chaves seccionadoras elétricas. CHAVES ELÉTRICAS QUANTO À SUA FORMA DE OPERAR NO SEP QUANTO À SUA FORMA CONSTRUTIVA DESLIGADORAS SECCIONADORAS INTERRUPTORAS DE ATERRAMENTO UNIPOLARES MULTIPOLARES TIPO FACA TIPO SECA SELETORA PANTOGRÁFICA (OU SEMI-PANTOGRÁFICA) Considerando que o meio dielétrico nos dispositivos de manobra usualmente é o ar atmosférico (dielétrico pobre), tem-se que: CHAVE DESLIGADORA Somente pode operar com o circuito desenergizado, ou seja, sem tensão entre os seus terminais. CHAVE SECCIONADORA Pode operar na presença de tensão entre os seus terminais, porém manobrando pequenos valores de correntes elétricas (p.ex.: correntes de magnetização de transformadores). Para isto, requerem a instalação de um dispositivo adicional denominado “chifres corta-arcos”. CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS CHAVE INTERRUPTORA Pode operar na presença de tensão entre os seus terminais, manobrando correntes até o valor da corrente nominal do circuito. Para isto, requerem a instalação de um dispositivo adicional designado “abafador de arco”. CHAVE DE ATERRAMENTO Sua função nos circuitos é criar um caminho para a terra, sendo: Intencional Não-intencional Destinado à segurança pessoal Destinado à proteção elétrica As chaves, quanto à sua forma construtiva, podem variar substancialmente, sendo os tipos mais comuns: UNIPOLARES Chave constituída por um único pólo. MULTIPOLARES Chave constituída por vários pólos que são, ou podem ser, mecanicamente acoplados de modo a operarem em conjunto. TIPO FACA Chave na qual, em cada pólo, o contato móvel é constituído por uma lâmina articulada em um extremidade, enquanto a outra se encaixa no contato fixo correspondente. CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS Chave cujos contatos principais operam no ar, sob pressão atmosférica. TIPO SECA SELETORA Chave que liga um condutor ou um circuito a qualquer um de dois ou mais condutores ou circuitos. PANTOGRÁFICA (OU SEMI-PANTOGRÁFICA) Chave cuja lâmina principal executa um movimento articulado com características pantográficas. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS DAS CHAVES SECCIONADORAS De acordo com as Normas Brasileiras (ABNT NBR IEC 62271/2008 e 60694/2006) e Normas ANSI/NEMA (C.37-30 a 35 e SG-6) as chaves seccionadoras podem ser construtivamente fabricadas sob diferentes formas, cada uma delas com características próprias e para aplicações específicas. A seguir, serão apresentados os principais tipos construtivos normalizados. ABERTURA VERTICAL: ABNT AV ANSI/NEMA A Características: • Cada pólo possui 3 colunas de isoladores; • Uma coluna de isoladores é rotativa; • Abertura do circuito em uma única extremidade; • Abertura vertical; • Montagem horizontal, vertical ou invertida • Operação tripolar Exemplos de algumas formas construtivas: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS Exemplo de dados dimensionais: F 6165 5335 3680 3680 2616 2470 1477 1245 1120 72,5 1606002024574831344344 250101520245710691930616 260108220245711392000656 590149515053315272360619 600149515053315272360619 145 12202280180533244033301527 242 13902650180533290037901828 9652312735438299034 7548012725438289034 15 EDCBAQuant. p/ póloTR Tensão (kV) Un Peso aprox. (1 pólo) kg Dimensões aprox. (mm)Coluna de isolador F 6165 5335 3680 3680 2616 2470 1477 1245 1120 72,5 1606002024574831344344 250101520245710691930616 260108220245711392000656 590149515053315272360619 600149515053315272360619 145 12202280180533244033301527 242 13902650180533290037901828 9652312735438299034 7548012725438289034 15 EDCBAQuant. p/ póloTR Tensão (kV) Un Peso aprox. (1 pólo) kg Dimensões aprox. (mm)Coluna de isolador Exemplos de seccionadoras AV em operação: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS DUPLA ABERTURA HORIZONTAL: ABNT DA ANSI/NEMA B Características: • Cada pólo possui 3 colunas de isoladores; • Uma coluna de isoladores é rotativa; • Abertura do circuito em uma ambas extremidades; • Abertura horizontal; • Montagem horizontal, vertical ou invertida • Operação tripolar Exemplos de algumas formas construtivas: Exemplo de dados dimensionais: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS 55023151244162012202740322145 53023151244162012202740322145 5302315110414901220274031914552523151104149012202740319145 23514307361010763182631672,5 22514307361010763182631672,5 115845381645458121631038 105845381645458121631038 Un EDCBAQuant. p/ póloTR Tensão (kV) Peso aprox. (1 pólo) kg Dimensões aprox. (mm)Coluna de isolador 55023151244162012202740322145 53023151244162012202740322145 53023151104149012202740319145 52523151104149012202740319145 23514307361010763182631672,5 22514307361010763182631672,5 115845381645458121631038 105845381645458121631038 Un EDCBAQuant. p/ póloTR Tensão (kV) Peso aprox. (1 pólo) kg Dimensões aprox. (mm)Coluna de isolador Exemplos de seccionadoras DA em operação: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS ABERTURA BASCULANTE: ABNT BC ANSI/NEMA C Características: • Cada pólo possui 3 colunas de isoladores; • Uma coluna de isoladores é basculante; • Abertura do circuito em uma extremidade; • Abertura vertical; • Montagem horizontal, vertical ou invertida • Operação tripolar Exemplos de algumas formas construtivas: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS Exemplos de seccionadoras BC em operação: ABERTURA LATERAL: ABNT AL ANSI/NEMA D Características: • Cada pólo possui 2 colunas de isoladores; • Uma coluna de isoladores é rotativa; • Abertura do circuito em uma extremidade; • Abertura horizontal; • Montagem horizontal, vertical ou invertida • Operação tripolar Forma de operação: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS Exemplo de dados dimensionais: 160107573610601070142021672,5 145101373610391070142021672,5 10063038169561096021038 8066138167461096021038 755102545684608102415 554462545473807302415 EDCBAQuant. p/ póloTR Tensão (kV) Un Peso aprox. (1 pólo) kg Dimensões aprox. (mm)Coluna de isolador 160107573610601070142021672,5 145101373610391070142021672,5 10063038169561096021038 8066138167461096021038 755102545684608102415 554462545473807302415 EDCBAQuant. p/ póloTR Tensão (kV) Un Peso aprox. (1 pólo) kg Dimensões aprox. (mm)Coluna de isolador CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS ABERTURA CENTRAL: ABNT AC ANSI/NEMA E Características: • Cada pólo possui 2 colunas de isoladores; • Ambas colunas de isoladores são rotativas; • Abertura do circuito no centro da chave; • Abertura horizontal; • Montagem horizontal, vertical ou invertida • Operação tripolar Forma de operação: Exemplo de dados dimensionais: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS 44010401244183017902190222145 40010401244183017902190222145 38510401244183017502190222145 18566073610701052143025672,5 18066073610701052143021672,5 16066073610701052143021672,5 EDCBAQuant. p/ póloTR Tensão (kV) Un Peso aprox. (1 pólo) kg Dimensões aprox. (mm)Coluna de isolador 44010401244183017902190222145 40010401244183017902190222145 38510401244183017502190222145 18566073610701052143025672,5 18066073610701052143021672,5 16066073610701052143021672,5 EDCBAQuant. p/ póloTR Tensão (kV) Un Peso aprox. (1 pólo) kg Dimensões aprox. (mm)Coluna de isolador Exemplos de seccionadoras AC em operação: E CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS Exemplos de seccionadoras AC em “V” em operação: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS ABERTURA SEMI-BASCULANTE: ABNT SB ANSI/NEMA F Características: • Cada pólo possui 2 colunas de isoladores; • Uma coluna de isoladores é basculante; • Abertura do circuito em uma extremidade; • Abertura vertical; • Montagem horizontal, vertical ou invertida • Operação tripolar Visualização da construção: Exemplos de seccionadoras SB em operação: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS ATERRAMENTO RÁPIDO: ABNT AR ANSI/NEMA G Características: • Especificada pela corrente momentânea (kA) • Chave monopolar destinada a atuar como proteção, mediante um curto-circuito fase-terra; • O sistema operacional constitui-se de uma lâmina de aterramento, mantida aberta a partir da energia mecânica de molas; • Um solenóide, uma vez percorrido por uma corrente do circuito de proteção, destrava a mola e aterra imediatamente o circuito. Forma de construção: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS Exemplo de dados dimensionais: B H L Iinst (kA) 201453110516513140145 10160312401766122145 20160312401766122145 101453110516513140145 2010957371282214772,5 1010957371282214772,5 2074038192711038 1074038192711038 LHBQuant. TR Tensão (kV) Un Dimensões (mm)Isolador Iinst (kA) 201453110516513140145 10160312401766122145 20160312401766122145 101453110516513140145 2010957371282214772,5 1010957371282214772,5 2074038192711038 1074038192711038 LHBQuant. TR Tensão (kV) Un Dimensões (mm)Isolador CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS Exemplos da chave em operação: EXEMPLO DA APLICAÇÃO DE UMA CH DE ATERRAMENTO RÁPIDO CH UUUU UUUUUUUU UU UUUUUU UUUU DISJ TR UU UUUUUU UUUU UUUU UUUUUUUU SUBESTAÇÃO “A” SUBESTAÇÃO “B” 138kV 138kV Icc CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS CHAVE TIPO FACA: ABNT FC ANSI/NEMA H Características: • Chave de operação monopolar; • A faca executa um movimento de rotação sobre o isolador; • Operada via bastão isolante de manobra; • Pode ser operada em carga via ferramenta “loadbuster”; • Montagem vertical e horizontal invertida. TIPO DISTRIBUIÇÃO TIPO FORÇA Exemplo de dados dimensionais: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS 810131044063021034,5 810131044063021034,5 13702140810107041672,5 13702140810107041672,5 810131044063021034,5 5809503103802415 5809503103802415 5809503103802415 DCBAQuant. p/ póloTR Tensão (kV) Un Dimensões aprox. (mm)Coluna de isolador 810131044063021034,5 810131044063021034,513702140810107041672,5 13702140810107041672,5 810131044063021034,5 5809503103802415 5809503103802415 5809503103802415 DCBAQuant. p/ póloTR Tensão (kV) Un Dimensões aprox. (mm)Coluna de isolador Exemplo da chave FC em operação: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS CHAVE TIPO VERTICAL REVERSA: ABNT VR ANSI/NEMA J Características: • Cada pólo possui 3 colunas de isoladores, sendo duas delas em um plano e uma em outro plano; • Trata-se de uma chave com 4 vias de corrente possíveis (duas no plano inferior e duas no plano superior); • Trata-se de uma variante da ABNT “AV”; • Sua grande aplicação está no bay-pass dos circuitos. Exemplo de dados dimensionais: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS 772 770 662 660 420 417 415 280 213 210 Peso aprox. (1 pólo) kg 275 275 275 275 202 202 202 202 202 202 E 7400205330662280327242 7400205330662280327242 8500 8500 5400 5400 5400 3783 3700 3700 D 141023601635322145 141023601635322145 242034322648328242 242034322648328242 141023601635322145 9021849103235672,5 9001787101331672,5 9001787101331672,5 CBAQuant. p/ póloTR Tensão (kV) Un Dimensões aprox. (mm)Coluna de isolador 772 770 662 660 420 417 415 280 213 210 Peso aprox. (1 pólo) kg 275 275 275 275 202 202 202 202 202 202 E 7400205330662280327242 7400205330662280327242 8500 8500 5400 5400 5400 3783 3700 3700 D 141023601635322145 141023601635322145 242034322648328242 242034322648328242 141023601635322145 9021849103235672,5 9001787101331672,5 9001787101331672,5 CBAQuant. p/ póloTR Tensão (kV) Un Dimensões aprox. (mm)Coluna de isolador Exemplo da chave VR em operação: Exemplo da aplicação de uma chave seccionadora tipo VR como by-pass: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS VR Diagrama Unifilar AV1AV2 DISJ AV1AV2 DISJ VR CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS CHAVE TIPO SEMI-PANTOGRÁFICA HORIZONTAL: ABNT SH Características: • Cada pólo possui 3 colunas de isoladores, sendo duas delas rotativa; • Trata-se de uma variante da ABNT “AV”, sendo a lâmina um semi-pantógrafo; • Sua abertura é vertical; • Secciona apenas em um ponto do circuito. Exemplos da chave SH em operação: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS CHAVE TIPO SEMI-PANTOGRÁFICA VERTICAL: ABNT SV Características: • Cada pólo possui 2 colunas de isoladores, sendo uma delas rotativa; • Trata-se de uma variante da ABNT “VR”, sendo a lâmina um semi-pantógrafo e a conexão superior diretamente no barramento; • Sua abertura é vertical; • Secciona apenas em um ponto do circuito. Exemplos da chave SV em operação: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS Características: • Cada pólo possui 2 colunas de isoladores, sendo uma delas rotativa; • Trata-se de uma chave cuja lâmina é um pantógrafo e a conexão superior atua diretamente no barramento; • Sua abertura é vertical; • Secciona apenas em um ponto do circuito. 1. Lâmina Pantográfica; 2. Sistema de Articulação; 3. Coluna Isolante suporte; 4. Coluna Isolante de Articulação; 5. Mecanismo de Operação Motorizado; Exemplos da chave PG em operação: CHAVE TIPO PANTOGRÁFICA: ABNT PG CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DAS CHAVES SECCIONADORAS CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS 1- CORRENTE NOMINAL: É o valor eficaz (RMS) da corrente (A), baseando-se em uma elevação de temperatura de 30ºC, acima da temperatura ambiente considerada 40ºC, operando em regime permanente. 2- CORRENTES DE CURTA DURAÇÃO: a) Corrente Momentânea (ou instantânea) – é o valor eficaz (RMS) da corrente (kA), incluindo componentes assimétricos, que a chave deve suportar em pelo menos um ciclo. Comentário: a corrente momentânea é função da resistência mecânica dos componentes da chave (isoladores e partes condutoras). Os esforços mecânicos que agem sobre a chave atingem seu valor máximo no 1º ciclo. b) Corrente Térmica – é o valor eficaz (RMS) da corrente (kA), incluindo componentes assimétricos, que a chave deve suportar em pelo menos um tempo “t” segundos e com uma elevação de temperatura de, no máximo, “x” ºC, de acordo com cada Norma Técnica específica: 1 segundo65ºCABNT / IEC 3 segundos53ºCANSI / IEEE 4 segundos30ºCNEMA Duração MáximaElevação de Temperatura Permitida 1 segundo65ºCABNT / IEC 3 segundos53ºCANSI / IEEE 4 segundos30ºCNEMA Duração MáximaElevação de Temperatura Permitida Comentário: A corrente térmica é função da massa e da resistividade das partes condutoras. Sendo essa corrente de uma duração maior em relação às correntes momentâneas, seus efeitos se evidenciam no sobreaquecimento dos componentes da chave. 3- CORRENTES DE MAGNETIZAÇÃO: As chaves seccionadoras deverão ser capazes de interromper uma corrente de magnetização de até 2,5A. 4- TENSÃO NOMINAL: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS É a tensão nominal do sistema (kV) em que a chave irá operar. Na posição aberta, as tensões suportadas entre as partes vivas deverão ser 10% superiores aos valores normalizados. 5- FREQUÊNCIA NOMINAL: É a frequência nominal (Hz) do sistema em que a chave irá operar. Este parâmetro é significativo apenas nos sistemas EHV pois a corrente circula através da extremidade dos condutores (efeito SKIN). 6- TENSÃO SUPORTÁVEL AOS IMPULSOS (TSI): É o valor de crista da tensão de impulso suportada pela chave entre partes vivas e terra, quando testada em laboratório sob a forma de onda x . y µs. Na posição aberta, as tensões suportadas entre as partes vivas deverão ser 10% superiores aos valores normalizados. PRINCIPAIS COMPONENTES E MATERIAIS 1- Base Suporte; 2- Sistema de Comando; 3- Colunas de Isoladores; 4- Lâmina Principal; 5- Sistema Mecânico de Articulação; 6- Contatos principais. 1- BASE SUPORTE: CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS • Confeccionada em chapa ou perfil de aço (“I”,“C”) ou em tubo; • Acabamento galvanizado a fogo ou pintado pelo processo eletrolítico. 2- SISTEMA DE COMANDO: • Pode ser manual ou motorizado (detalhesserão vistos juntamente com a apresentação dos acessórios da chave); 3- COLUNAS DE ISOLADORES: • Pedestal, monocorpo ou multicorpo; • Porcelana vitrificada, vidro temperado ou borracha polimérica. CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS 4- LÂMINA PRINCIPAL: • Confeccionada em cobre eletrolítico ou bronze; • Extremidades prateadas nas chaves de correntes mais elevadas; • Forma construtiva: barras simples, barras duplas ou tubos. 5- SISTEMA MECÂNICO DE ARTICULAÇÃO: • Sistema apropriado para articular as colunas de isoladores de forma rotativa ou basculante. 6- CONTATOS PRINCIPAIS: • Os contatos principais devem ser projetados para apresentar a menor resistência de contato possível. Para tal, são desenvolvidos projetos especiais para atuação das forças sobre as lâminas fixas e móveis. CRITÉRIOS DE SELEÇÃO CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS A correta seleção do tipo de chaves seccionadoras para uma dada aplicação é fundamental para se obter o desempenho desejado para o equipamento. Algumas dicas para se selecionar as chaves seccionadoras a serem utilizadas em cada projeto específico podem ser resumidas nos seguintes critérios: As chaves rotativas são de custo mais elevado em relação às basculantes; as chaves pantográficas são mais caras que as rotativas. Custo Chaves basculantes e chaves tipo faca são mais apropriadas para as redes de distribuição.Aplicação Chaves com lâminas equilibradas durante a operação de abertura e fechamento são as mais fáceis de se ajustar (ex.: ABNT DA)Projeto mecânico da chave Chaves pantográficas e semi-pantográficas apresentam menor impacto no fechamento e são utilizadas prioritariamente em sistemas de EHV. Confiabilidade requerida pelo sistema elétrico Avaliar as distâncias horizontais e verticais disponíveis quando se estudar o arranjo físico da instalação.Arranjo físico da instalação COMENTÁRIOSCRITÉRIO As chaves rotativas são de custo mais elevado em relação às basculantes; as chaves pantográficas são mais caras que as rotativas. Custo Chaves basculantes e chaves tipo faca são mais apropriadas para as redes de distribuição.Aplicação Chaves com lâminas equilibradas durante a operação de abertura e fechamento são as mais fáceis de se ajustar (ex.: ABNT DA)Projeto mecânico da chave Chaves pantográficas e semi-pantográficas apresentam menor impacto no fechamento e são utilizadas prioritariamente em sistemas de EHV. Confiabilidade requerida pelo sistema elétrico Avaliar as distâncias horizontais e verticais disponíveis quando se estudar o arranjo físico da instalação.Arranjo físico da instalação COMENTÁRIOSCRITÉRIO Outras formas para seleção das chaves seccionadoras referentes aos principais tipos (abertura vertical, dupla abertura lateral, abertura central e abertura lateral) podem ser resumidas de acordo com a tabela abaixo. XXXMelhor equilíbrio da lâmina 6699Número de colunas de isoladores 1121Pontos de seccionamento por fase XXExcelentes p/ locais com correntes de curto-circuito elevadas XXExcelentes p/ locais com possível deposição de peso sobre a lâmina XXXInstalação com mínimo espaçamento vertical XXEspaçamento resumido entre fases Abertura Lateral Abertura Central Dupla abertura lateral Abertura vertical XXXMelhor equilíbrio da lâmina 6699Número de colunas de isoladores 1121Pontos de seccionamento por fase XXExcelentes p/ locais com correntes de curto-circuito elevadas XXExcelentes p/ locais com possível deposição de peso sobre a lâmina XXXInstalação com mínimo espaçamento vertical XXEspaçamento resumido entre fases Abertura Lateral Abertura Central Dupla abertura lateral Abertura vertical ACESSÓRIOS DESTINADOS ÀS CHAVES SECCIONADORAS CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS 1- Chifres Corta-Arco Os chifres corta-arco ou “contatos de arco” são adequados para proteção dos contatos principais das chaves contra a deterioração causada pelos arcos nas sucessivas operações de abertura e fechamento durante a sua vida útil. 2- Centelhadores de Haste CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS Os centelhadores de haste são eletrodos metálicos instalados junto ao isolamento dos equipamentos (entre os potenciais de fase e de terra), com a finalidade de proteger os isoladores contra sobretensões que poderiam danificá-los. A distância de ajuste entre as pontas de tais eletrodos (centelhadores) é ajustada mediante ensaios dielétricos efetuados em laboratório, em função do nível de tensão do equipamento. 3- Anéis Equalizadores de Potencial O uso de anéis equalizadores instalados nos pontos de maior potencial da chave, contribui com uma melhora substancial na distribuição das linhas de campo elétrico, reduzindo perdas e ainda dificultando o surgimento de corona. 4- Contatos Auxiliares Os contados auxiliares (NA, NF etc.) são elementos de comando que operam em sincronia com as lâminas principais através de dispositivos mecânicos, prestando-se para diversas soluções de sinalização, comando, intertravamento elétrico e proteção. CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS 5- Lâmina de Aterramento Dispositivo utilizado para aterrar intencionalmente o circuito, a qual deve operar intertravada mecanicamente com a lâmina principal (de fase), sendo que a sua finalidade principal é a de promover e garantir a segurança pessoal do operador. Em resumo: Nas chaves que incorporam este acessório, as lâminas principais e de aterramento nunca poderão ser fechadas simultaneamente. 6- Terminais de Linha e de Aterramento CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS Os terminais de linha são os pontos de conexão entre as lâminas principais e o restante do sistema elétrico. Os terminais de aterramento se destinam a conectar as partes não condutoras da chave ao potencial de terra. TERMINAIS DE LINHA TERMINAIS DE ATERRAMENTO 7- Intertravamento entre lâminas principais (de fase) e de aterramento Conforme mencionado anteriormente, as lâminas de fase e de aterramento não podem ser fechadas simultaneamente. Deve, portanto, existir um intertravamento mecânico que impeça o fechamento de ambas, ou seja, quando uma lâmina estiver fechada, a outra obrigatoriamente deverá estar aberta. CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS ACIONAMENTO DA LÂMINA DE FASE ACIONAMENTO DA LÂMINA DE TERRA 8- Cordoalha de Aterramento As cordoalhas de aterramento são utilizadas nos componentes móveis da chave, onde uma conexão rígida poderia se desgastar até seu rompimento. Exemplo desta aplicação está no aterramento dos mecanismos de acionamento manual. 9- Cadeado de Intertravamento tipo “KIRK” O intertravamento tipo “KIRK” consistede uma tecnologia patenteada pela Kirk Key Interlock Company e consiste em um sistema que pode ser apenas mecânico ou eletromecânico. Baseia-se na instalação de tambores de cadeado onde a chave de intertravamento somente pode ser retirada em uma posição pré-programada. CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS EXEMPLO DE UM INTERTRAVAMENTO “KIRK”: Impedir o fechamento da Lâmina de Aterramento (B) quando a Lâmina Principal (A) estiver fechada e vice-versa: Para inverter as manobras, proceder no sentido inverso das instruções acima. O esquema acima mostra a Lâmina Principal (A) fechada e a Lâmina de Aterramento (B) aberta. O intertravamento trabalha apenas com uma chave “yale” única, tambores de mesmo segredo, a qual somente pode ser retirada do tambor L-O nas seguintes condições: posição A-1 (travada) e respectiva lâmina aberta. MECANISMOS DE OPERAÇÃO 1.Abrir a lâmina A. Travar o tambor L-O localizado junto à lâmina A girando a chave “yale” da posição AI1 (destravada) para a posição A-1 (travada) e liberar a chave ”yale”. 2. Inserir agora a chave “yale” no tambor L-O instalado junto à lâmina B e girá-la para a posição AI1 (destravada). Fechar a lâmina B. CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS MECANISMOS MANUAIS MOTORIZADOS DIRETO INDIRETO Quando a alavanca de acionamento atua diretamente na coluna de isoladores. Quando a alavanca de acionamento atua indiretamente na coluna de isoladores. Um motor VCA ou VCC é acoplado a engrenagens atuando sobre a alavanca de acionamento da chave. EXEMPLOS DE MECANISMOS MOTORIZADOS: NORMALIZAÇÃO CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS • ABNT NBR-7571 – Seccionadores – Características Técnicas e Dimensionais – Padronização • ABNT NBR IEC 60694 – Especificações comuns para Normas de Equipamentos de Manobra de A.T. e Mecanismos de Comando • ABNT NBR IEC 62271-102 – Equipamentos de Alta Tensão – Parte 102: seccionadores e chaves de aterramento • ANSI 137.34 – Standard Test Code for High Voltage Air Switches • IEC 60265-1 – High Voltage Switches – Part 1: Switches for Rated Voltages above 1kV and less than 52kV • IEC 60265-2 - High Voltage Switches – Part 2: Switches for Rated Voltages above 1kV and less than 52kV ALGUNS FABRICANTES NO BRASIL • AREVA; • SCHNEIDER; • DELMAR; • IND. ELÉTRICA CAMARGO CORREA; • LAELC; • SPIG
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