Cap 9.1 Chaves

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA
SUBESTAÇÕES
Chaves Seccionadoras
Filipe Tadeu de Ávila
Guilherme Rodrigues Barbosa
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Introdução
As chaves seccionadoras são equipamentos de manobra
Quando abertas devem suportar as solicitações dielétricas entre seus terminais
Quando fechadas devem ser capazes de conduzir a corrente conforme valor especificado
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Definições
Equipamento de Manobra:
estabelecer a união entre geradores, transformadores e linhas de transmissão e separá-los ou secioná-los de acordo com as exigências desse serviço 
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Definições
Chave
são dispositivos mecânicos de manobra, que na posição aberta assegura uma distância de isolamento e na posição fechada mantêm a continuidade do circuito elétrico, nas condições especificadas 
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Definições
Seccionador
dispositivo mecânico de manobra capaz de abrir e fechar o circuito quando uma corrente de intensidade desprezível é interrompida ou restabelecida ou quando não ocorre variação de tensão significativa através dos terminais de cada pólo do seccionador 
Capaz de conduzir corrente de curto durante um certo período de tempo
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Definições
Chave de Terra e Chave de Aterramento Rápido
dispositivo mecânico de manobra destinado a aterrar partes do circuito;
capazes de suportar, por tempo especificado, correntes sob condições anormais, tais como curto-circuito
A chave de aterramento rápido, de operação automática, possui capacidade de estabelecimento nominal de curto-circuito. Normalmente essas chaves são monopolares. 
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Principais Partes e Componentes
Circuito Principal
- Conjunto das partes condutoras da chave, inserido no circuito que a chave tem por função fechar ou abrir. 
Circuito de Comando
- Conjunto das partes condutoras utilizado para comandar a operação de fechamento e de abertura da chave. 
Circuito Auxiliar
- Sinalização, intertravamento etc 
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Operação e Condições de Operação
Posição Fechada
Posição na qual é assegurada a continuidade predeterminada do circuito principal. 
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Operação e Condições de Operação
Posição Aberta
Posição na qual é assegurada a distância de isolamento predeterminada entre os contatos abertos, no circuito principal 
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Operação e Condições de Operação
Operação
Mudança de posição dos contatos móveis. 
 A operação de uma chave pode ser considerada, ou sob o ponto de vista elétrico (para estabelecer ou interromper corrente), ou sob o ponto de vista mecânico (para fechar ou abrir contatos). 
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Tipos de Instalação
Chaves de uso interno 
Chave projetada exclusivamente para instalação abrigada de intempéries 
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Tipos de Instalação
Chaves de uso externo 
Chave projetada para instalação ao ar livre, isto é, capaz de suportar intempéries e também depósito de poeira e com certo limite, poluição industrial 
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Classificação das Chaves
As chaves podem ser classificadas quanto:
Número de pólos: unipolar, bipolar, tripolar
Função do circuito: isoladora, de desvio, seletora de barramento e de aterramento 
Acionamento: manual ou motorizado 
Forma de operação: direta ou indireta, simultânea ou por pólo 
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CHAVE TRIPOLAR DE ALTA TENSÃO
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Principais Partes Constituintes
Um seccionador tripolar é constituído de: 
Três pólos (circuito principal, terminais, contato, etc) 
Mecanismo de operação. 
Elemento de interligação dos pólos e do mecanismo de operação. 
Acessórios. 
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Principais Partes Constituintes
Pólo
É a parte do seccionador, incluindo o circuito principal, isoladores e a base;
Ligado a um caminho condutor eletricamente separado
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Principais Partes Constituintes
Pólo
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Principais Partes Constituintes
Base
É construída em aço laminado, galvanizado a quente, treliça ou tubos de aço de parede reforçada
Outra solução ainda não utilizada no Brasil é a liga de alumínio, que dispensa qualquer proteção contra atmosferas agressivas 
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Principais Partes Constituintes
Mancal
A caixa do mancal é construída em ferro maleável (ou modular galvanizado), com vedação feita por borracha resistente ao tempo. 
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Mecanismo de Acionamento
 
Manual 
Elétrico
Pneumático
Hidráulico
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Tipos Construtivos
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Tipos Construtivos
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Fatores que influem na escolha do tipo de seccionador a ser utilizado: 
 nível de tensão e esquema de manobra da subestação;
 limitações de área ou de afastamentos elétricos, 
 função desempenhada, 
 tipo padrão já utilizado pela empresa 
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Especificações
Tensão Nominal 
Corrente Nominal 
(200, 400, 630, 800, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, 6300 A)
 Freqüência Nominal 
 
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 TAFI (kV eficaz, fase-terra, ou terminal-terminal)
 NBI Atmosférico (kV crista)
 NBI de Manobra (kV crista, para Vn  362 kV.
 Sobrecarga Contínua 
θr = θmax – 40
Ia = corrente máxima a uma temperatura ambiente θa [A] 
In = corrente nominal referida à temperatura ambiente de 40 °C [A]
θ máx = temperatura máxima permitida no ponto mais quente do secionador de acordo com a tabela V (°C)
θr = elevação máxima de temperatura permitida na parte mais quente do secionador para a corrente nominal de acordo com a tabela V (°C) 
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 Correntes Nominais de Curto-circuito 
Devem ser suportadas chaves na posição fechada durante os tempos especificados sem acarretar:  
- danificação mecânica a qualquer parte da chave;
- separação dos contatos;
- aquecimento (superior à máxima temperatura permitida quando a chave conduz sua corrente nominal) que possa danificar seu isolamento.  
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 Esforços Mecânicos Nominais sobre os Terminais 
 Tensão nominal de alimentação dos dispositivos de operação e/ou circuitos auxiliares 
 Capacidade de interrupção e de estabelecimento de corrente (pequenas correntes indutivas e capacitivas)
 Distância de isolamento 
 Distância de isolamento entre pólos 
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 Distância de isolamento para terra 
 Distância de isolamento entre contatos abertos 
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DEFEITOS MAIS COMUNS
 Esforços Mecânicos
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DEFEITOS MAIS COMUNS
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Conclusão
 
As chaves seccionadoras não têm acompanhado a evolução tecnológica como os outros equipamentos, podendo apresentar problemas de desempenho que diminuem a confiabilidade do sistema. Porém, ainda são de fundamental importância nas subestações.