chaves seccionadoras
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CHAVES
SECCIONADORASGrupo 4: Allan Silva
Artur Willams
Jyvago TerceiroLucas Cruz
Lyanderson Sousa
Ramon Lopes
Rui Salmo
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Introdução
• NBR 6935 - chave seccionadora é um
dispositivo mecânico de manobra que na
posição aberta assegura uma distância de
isolamento e na posição fechada mantém acontinuidade do circuito elétrico nas condições
especificadas.
• Os seccionadores são utilizados em:- Subestações
- Redes aéreas de distribuição urbana e rural (manutenção)
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Introdução
• Funções dentro de uma instalação:
• Manobrar circuitos, permitindo a transferência de carga
entre barramentos de uma subestação.• Isolar um equipamento qualquer da subestação, tais
como transformadores, disjuntores etc., para execução
de serviços de manutenção ou outra utilidade.
•
Propiciar o bay-pass de equipamentos (disjuntores dasubestação).
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Características Construtivas
•Os tipos de construção das chaves
seccionadoras, dependendo da finalidade e
da tensão do circuito em que serão
instaladas.
•Os seccionadores podem ser constituídos
de um só pólo (chaves seccionadoras
unipolares) ou de três pólos (chavesseccionadoras tripolares).
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Características Construtivas
• Tipos de chaves seccionadoras
• Uso interno: São destinadas à operação em subestações de
consumidor, de pequeno e médio porte, de instalação abrigada e
livre das intempéries.
• Quanto à construção, as chaves seccionadoras de instalaçãoabrigada podem ser do tipo:
1. Simples
2. Bucha passante
3. Fusíveis
4. Interruptores
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores Simples
• São constituídos por uma lâmina condutora
(seccionadores unipolares) ou por três lâminas
condutoras (seccionadores tripolares) deabertura simultânea, acionadas através de
mecanismo articulado.
• Esse tipo de seccionador tripolar é utilizado
com muita freqüência em SE de alvenaria.
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores Simples
Figura 1 – Chave seccionadora tripolar comando simultâneo, abertura sem carga
Fonte: Mamede, 2005, p.251
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores com buchas passantes
• Esse tipo de seccionador possui um conjunto
de buchas de passagem montado, em geral, na
sua parte superior, o que permite a ligaçãoentre dois cubículos adjacentes.
• São próprios para instalação abrigada.
• As lâminas e os contatos são constituidos demaneira idêntica à dos seccionadores simples.
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores com buchas passantes
Figura 2 – Chave seccionadora com buchas passantes.
Fonte: Mamede, 2005, p.251
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores fusíveis
• Dotados de três hastes isolantes montadas em
paralelo a três cartuchos fusíveis.
• Os seccionadores fusíveis, como o próprionome sugere, exercem as funções simultâneas
de proteção e acionamento.
•
A utilização desses seccionadores é própriapara instalação em subestações abrigadas na
proteção de pequenas unidades consumidoras.
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores fusíveis
Figura 3 – Chave seccionadora fusível.
Fonte: Mamede, 2005, p.251
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores interruptores• São formados por uma chave tripolar, comando simultâneo de três
fases.
• Utilizado em subestações industriais.
Figura 4 – Chave seccionadora fusível.
Fonte: Mamede, 2005, p.251
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Uso externo: Destinado à operação em redes de
distribuição urbanas e rurais ou ainda em subestações de
Instalação externa de pequeno, médio e grande porte.
• Podem ser classificados, quanto a aplicação, em:
• Seccionadores de redes de distribuição aérea;
• Seccionadores de Subestações de Potência.
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores para rede de distribuição aérea
• Podem ser de construção monopolar ou
tripolar;
• Os monopolares são normalmente utilizadosem redes de distribuição.
• Os tripolares são utilizados em menor
frequência em redes de distribuição e maisutilizados em subestações de potência.
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Chave Seccionadora Monopolar para uso em rede dedistribuição urbana ou rural.
Figura 5 – Chave seccionadora monopolar da classe 15 kV.
Fonte: Mamede, 2005, p.255
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Chave Seccionadora Monopolar para uso em redes
urbanas (áreas industriais ou interligação entre
subestações).
Figura 6 – Chave seccionadora monopolar da classe 32 kV.
Fonte: Mamede, 2005, p.256
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores para subestações de Potência
• São normalmente tripolar e apresentam diferentes tipos
construtivos, são eles:
• Seccionadores de Abertura Lateral Singela (ALS);
• Seccionadores de Abertura Central (AC);• Seccionadores de dupla Abertura Lateral (DAL);
• Seccionadores de abertura vertical (AV);
• Seccionadores Pantográficos;
• Seccionadores de haste vertical;
• Seccionadores de Uso específico• Seccionadores do tipo derivação ou by-pass;
• Seccionadores de transferência tipo tandem;
• Seccionadores com lâmina de terra.
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores de abertura lateral singela (ALS)
• Apresenta hastes condutoras se abrindo lateralmente;
• O comando é feito numa das colunas isolantes que gira em torno
do seu próprio eixo até atingir um ângulo de 60°.
Figura 7 – Chave seccionadora de abertura lateral, classe 72,5 kV.
Fonte: Mamede, 2005, p.256
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores de abertura central (AC)
• Apresenta duas hastes condutoras de comprimento
igual ambas abrindo lateralmente e construídas com
lâminas paralelas para classe 72,5 kV e com tubos
metálicos para classe 138 kV;
• O comando é realizado simultaneamente nas duas
colunas isolantes que giram em torno do seu próprio
eixo até atingir um ângulo de 60°;
• Uma haste metálica é fixada rigidamente nas duas
colunas garantindo a simultaneidade de comando.
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Chave Seccionadora de abertura central (AC)
Figura 8 – Chaves seccionadoras de abertura central, classe 72,5 kV(esquerda) e classe 138 kV (direita)
Fonte: Mamede, 2005, p.257
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Chave Seccionadora de dupla abertura lateral (DAL)
• Constituída de uma lâmina condutora fixada no ponto
central da chave que gira juntamente com o mecanismode manobra;
• As lâminas podem ser constituídas de tubos metálicos
ou de chapas metálicas fixadas de forma paralela.
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Chave Seccionadora de dupla abertura lateral (DAL)
Figura 9 – Chaves seccionadoras de dupla abertura lateral, com tubos
metálicos (esquerda) e lâminas metálicas (direita)
Fonte: Mamede, 2005, p.259
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores de Abertura Vertical (AV)
• Constituídos, em geral, de três colunas isolantes cujas
lâminas condutoras principais são articuladas a partir
de uma coluna intermediária abrindo verticalmente;
• Existem seccionadores de abertura vertical com
recursos adicionais, como por exemplo uma lâmina de
terra que garante a segurança pessoal das turmas de
manutenção.
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores de Abertura Vertical (AV)
Figura 10 – Chaves seccionadoras de abertura vertical, normal (esquerda) e
com lâminas de terra (direita)
Fonte: Mamede, 2005, ps.260 e 261
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores Pantográficos
• Operação é feita verticalmente;
• Constituídos de um contato fixo, em geral montado no barramento
da subestação, e de um contato móvel fixado na extremidade
superior de um mecanismo articulado, que formam uma série deparalelogramos, chamados pantógrafos e suportados por uma
coluna isolante fixada sobre uma base metálica e acionada por
uma coluna rotativa paralela à anterior;
• Podem ser de diferentes tipos:
• Seccionadores semipantográficos;• Seccionadores basculantes;
• Seccionadores semibasculantes.
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores Pantográficos
Figura 11 – Chave seccionadora pantográfica
Fonte: Mamede, 2005, p. 261
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores de haste vertical
• Operação semelhante aos seccionadores pantográficos, mas
constituídos de uma haste vertical abrindo lateralmente em
substituição ao sistemas de pantógrafos.
Figura 12 – Chave seccionadora monopolar
de haste vertical.
Fonte: Mamede, 2005, p. 262
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores de Uso Específico:• Empregados em redes de distribuição urbana ou rural e em
subestações de potência para finalidades específicas de manobra efunções de aterramento.
• São eles:• Seccionadores do tipo derivação ou by-pass: São constituídos de três
seccionadores monopolares de distribuição montados em grupo sobre perfilmetálico na forma de “U” sobre uma base única. São empregados eminstalações de religadores, seccionalizadores, auto-booster e reguladoresde tensão em que é necessária inspeção períodica;
• Seccionadores de transferência tipo tandem: São constituídos por doisseccionadores monopolares montados em grupo sobre uma base única.São empregados em subestações de potência, durante o período de
manutenção de equipamentos tais como religadores, seccionalizadores, deforma a não prejudicar a continuidade do alimentador;
• Seccionadores com lâmina de terra: São constituídos de um único pólode uma chave seccionadora monopolar e uma lâmina metálica fixada nabase da chave que, quando manobrada, conecta a fase do alimentador àterra através de uma cordoalha. São empregados em serviços demanutenção de alimentadores de distribuição, de forma a garantir asegurança dos eletricistas durante o período de trabalho.
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores de Uso Específico
Figura 13 – Chave seccionadora by-pass (esqueda)
e chave seccionadora tandem (direita)
Fonte: Mamede, 2005, ps. 264 e 265
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Tipos de Chaves Seccionadoras
• Seccionadores de Uso Específico
Figura 14 – Chave seccionadora com lâmina de terra
Fonte: Mamede, 2005, p. 265
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Características Mecânicas Operacionais
• Dentre os tipos construtivos de chaves, os seccionadores
podem ser operados basicamente de duas formas:
Operação manual;
Operação motorizada.
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Características Mecânicas Operacionais
• Operação manual
• Figura 15 – Sistema operacional do tipo manual
• Fonte: Mamede, 2005, p. 266
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Características Mecânicas Operacionais
• Operação Motorizada
• Figura 16 – Sistema operacional do tipo motorizado
• Fonte: Mamede, 2005, p. 266
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Características Mecânicas de Projeto
• A construção eletromecânica dos seccionadores é
relativamente simples, desde que todos os materiais já
tenham sido dimensionados para as condições de
operação preestabelecidas.
• Princípios básicos que devem ser respeitados no projetoe construção das chaves seccionadoras:
a) O projeto não deve permitir que nenhuma corrente de
fuga perigosa originada em um terminal tenha um caminho
qualquer que possa atingir o outro terminal da chave.b) As bases das chaves devem ser providas de um
terminal de aterramento para condutor de seção mínima de
16 mm², para suportar as correntes de curto-circuito.
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Características Mecânicas de Projeto
c) As chaves, juntamente com os mecanismos de
operação, não devem permitir o deslocamento de suas
partes móveis por ações externas.
d) Quando o acionamento da chave for manual, o
mecanismo de manobra deve possuir dispositivos quebloqueiam a sua operação nas posições aberta ou
fechada.
e) Quando manobrada, deve ser possível identificar a
posição da chave, que garanta a distância de isolamentorequerida e seja indicada por dispositivo de confiança.
f) Os contatos auxiliares somente devem sinalizar para
indicar a posição aberta da chave.
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Características Elétricas
• Tensão nominal:
• Tensão para a qual o equipamento é projetado para serviço
contínuo.
• Deve ser igual à máxima tensão operativa do sistema no qual o
equipamento será instalado.
• Tensão Suportável Nominal de Frequência Industrial:
• Tensão aplicada de frequência industrial que o equipamento deve
suportar durante um intervalo de tempo especificado, sem
apresentar nenhuma descarga em condições a seco e/ ou sob
chuva. Deverão ser especificadas as suportabilidades à frequência
industrial entre as partes energizadas e a terra, e a suportabilidade
entre terminais.
• Unidade: kV eficaz (fase-terra ou terminal-terminal).
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Características Elétricas
• Tensão Suportável Nominal de Impulso Atmosférico:• Tensão de impulso atmosférico para a qual o equipamento tem uma
determinada probabilidade de suportar. A probabilidade de suportarespecificada é de no mínimo em 90%, isto é, quando o equipamento ésubmetido à aplicação de N impulsos, no mínimo em 90% dos
impulsos aplicados não haverá descarga no equipamento (no máximo10% dos impulsos acarretarão descargas no equipamento).
• Unidade: kV crista.
• Tensão Suportável Nominal de Impulso de Manobra:• Tensão de impulso de manobra para a qual o equipamento tem uma
determinada probabilidade de suportar. As probabilidadesespecificadas são 90% pela ABNT e IEC, e 97,7% pelo IEEE.
• A tensão suportável a impulso de manobra pode ser especificada aseco e/ou sob chuva.
• Unidade: kV crista
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Características Elétricas
• Corrente Nominal:
• Corrente que o equipamento deverá conduzir continuamente sem
exceder os valores de temperatura especificados para seus
diversos componentes.
• Os valores padronizados pela ABNT e IEC de corrente nominalsão: 200, 400, 630, 800, 1.250, 1.600, 2.000, 2.500, 3.150, 4.000,
5.000 e 6.300 A.
• Para especificação de corrente nominal dos equipamentos de uma
subestação, é necessário saber o carregamento dos circuitos,
através do estudo de fluxo de potência dentro de um horizonte deplanejamento, além das condições imperativas da subestação
(manutenção de equipamentos ou linhas).
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Características Elétricas
• Correntes Nominais de Curto-circuito:• Quando ocorre um curto-circuito em um sistema de potência, a
corrente resultante é composta de duas componentes: umacomponente de regime (CA) determinada pelo valor de tensão dafonte e pela impedância (R + jX) da rede, e uma componente contínua(CC) cujo valor inicial e taxa de decréscimo são determinados em
função do instante de ocorrência do curto na onda de tensão e dovalor de X/R da rede.
• O valor de crista da corrente que depende do valor de X/R da rede éda ordem de 2,5 a 2,6 vezes o valor eficaz da corrente simétrica.
• A figura a seguir apresenta a corrente de curto-circuito
simétrica (quando o curto ocorre na crista da tensão) eassimétrica (quando o curto ocorre nas proximidades do zeroda tensão).
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Características Elétricas
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Características Elétricas
• Nível de isolamento:
• As chaves, do ponto de vista do comportamento de seus
isolamentos nos ensaios dielétricos, são constituídas por
isolamento autorregenerativos (ar e porcelana), ou seja,isolamentos capazes de recuperar as suas características
dielétricas após uma descarga (em laboratório) para a terra, entre
terminais ou entre polos.
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Características Elétricas
• Solicitações das correntes de curto-circuito:• Os seccionadores devem permitir a condução da corrente de curto-
circuito por um tempo determinado;
• A corrente de curto-circuito é constituída por dois fatores: alternadosimétrico e contínuo;
• Geram uma resultante alternada e assimétrica;
• Taxa de decaimento depende do valor da reatância e da resistênciado circuito desde a fonte até o ponto de defeito.
• Quando as lâminas dos seccionadores são atravessados por umacorrente de curto-circuito, surgem forças dinâmicas capazes deprovocar esforços extremamente elevados no conjunto.
• F = 2,04
2
100 x L (kgf) (Eq. 1)
• Onde: I = corrente de curto tomada no seu valor crista
D = distância entre as lâminas em cm.
L = comprimento livre das lâminas em cm.
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Características Elétricas
• Solicitações das correntes de curto-circuito:
• Quando as lâminas dos seccionadores são atravessados por uma
corrente de curto-circuito, surgem forças dinâmicas capazes de
provocar esforços extremamente elevados no conjunto.
• F = 2,04
2
100 x L (kgf) (Eq. 2)
• Onde: I = corrente de curto tomada no seu valor crista
D = distância entre as lâminas em cm.
L = comprimento livre das lâminas em cm.• O esforço total sobre os isoladores será a soma das forças
atuantes nas lâminas condutoras, nas colunas dos isoladores e à
corrente de curto-circuito.
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Características Elétricas
• Corrente térmica de curto-circuito:
• A corrente térmica é uma função dos componentes contínuo e
alternado que constituem a corrente de curto-circuito e do tempo
em que o defeito persistiu no sistema.
• Deve-se calcular o valor da corrente térmica no ponto de suainstalação(efeito de comparação).
Ith = Icis x + A (Eq. 3)
• Onde: Icis = corrente inicial de cc em kA;
m = fator de influência do componente de corrente
continua;
n = fator de influência do componente de corrente
alternada.
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Características Elétricas
• Coordenação de Valores Nominais:
• A escolha do valor da corrente nominal de um seccionador
depende de vários parâmetros elétricos da instalação, além dacorrente de carga.
• Tabela NBR 6935.
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Características Elétricas
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Características Elétricas
• Capacidade de Interrupção:
• Os seccionadores devem abrir e fechar circuitos indutivos e
capacitivos onde podem ocorrer elevadas correntes de
magnetização.
• Ii =
x K (Eq. 4)
• Onde: Ii = corrente de interrupção em A;
D = distância mínima entre lâminas adjacentes em mm;
V = tensão de linha em kV;K = fator de correção(0.4-abertura para correntes de carga,
0.2-abertura de trafos a vazio, 0.6-abertura de capacitores
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Ensaios de Recebimento
• As chaves seccionadoras devem ser submetidas aos
ensaios especificados nas normas, de forma a verificar a
qualidade da mão-de-obra e de todos os componentes
empregados na sua fabricação.
• Antes da realização dos ensaios, deve-se fazer umainspeção geral para assegurar que as chaves possuam
todos acessórios requeridos e, também para conferir
dimensões, acabamento, identificação, características
dos componentes e operação do mecanismo.
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Ensaios de Recebimento
• Todos os instrumentos e aparelhos de medição e
máquinas de ensaio devem ter certificado de aferição
emitido por instituições acreditadas pelo INMETRO,
válidos por um período máximo de um ano.
• Após a conclusão dos ensaios, o responsável pelainspeção deve emitir o relatório de ensaio, no qual deve
constar todas as indicações necessárias para sua perfeita
compreensão e aplicação.
• O relatório de ensaio passa por análise de aceitação erejeição, de maneira que se não atender aos critérios
mínimos ou uma unidade do equipamento falhar, todo o
lote será rejeitado.
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Ensaios de Recebimento
• Normas regulamentadoras:
• NBR 6935:1985 – Secionador, chaves de terra e aterramento
rápido;
• IEC 62271-102:2001 – Equipamentos de alta tensão:
Seccionadores e Chaves de Aterramento;• NBR IEC 60694:2006 – Especificações comuns para normas de
equipamentos de manobra de alta tensão e mecanismos de
comando.
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Ensaios de Recebimento
• Ensaios de Tipo: São ensaios que deverão comprovar
que as chaves a serem inspecionadas estão de acordo
com as especificações do fabricante e preenchem todos
os requisitos constantes nas normas de ensaios.
• Tensão suportável nominal de impulso atmosférico;• Nível de isolamento;
• Elevação de temperatura;
• Corrente suportável de curta duração e valor de crista da corrente
suportável;
• Resistência mecânica;
• Nível de interferência de radiofrequência.
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Ensaios de Recebimento
• Ensaio de Rotina: São ensaios que podem ser feito a
qualquer tempo e tem como objetivo a verificação do
estado de funcionamento do equipamento.
• Tensão suportável à frequência industrial a seco, no circuito
principal;• Tensão aplicada nos circuitos auxiliares de comando e de
acionamento;
• Resistência ôhmica do circuito principal;
• Ensaio de operação.
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Especificação Sumária
• No ato da compra de um seccionador, normalmente
devem-se constar as seguintes informações que
caracterizam o equipamento apropriado para as
necessidades da instalação em que irá operar:
• Tensão nominal;• Corrente nominal;
• Frequência nominal;
• Corrente suportável de curta duração;
•
Duração da corrente suportável de curto-circuito;• Tensão de operação dos circuitos auxiliares;
• Tensão nominal dos dispositivos de comando.
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Seccionadores – Visão Atual
• Mecanismos de Operação:
• Uma pesquisa internacional realizada no período de
2004 – 2007, com o envolvimento de 90 empresas de
30 países, levantou indicadores que permitiram concluir
que, para as seccionadores e chaves de aterramento, a
frequência calculada foi de 0,21 por 100
equipamentos/anos de serviço. A maior causa de falhas
foi devido ao mecanismo de operação.
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Seccionadores – Visão Atual
• Funções combinadas disjuntor chave:• Combina a função dos disjuntores com a função dos
seccionadores adjacentes;
• Trata-se de uma evolução do disjuntor convencional, onde oaperfeiçoamento das camarás de extinção e a redução de seu
numero, eliminando os capacitores de equalização, permitiram queo afastamento dos contatos do disjuntor (na posição aberto)garanta as distancias de segurança (isolamento) equivalente aosseccionadores;
• Esse tipo de chave pode ainda ser integrada em sua mesmaestrutura uma chave de terra com Inter travamento elétrico.
• Vantagens:
• Ampliação da disponibilidade da subestação;
• Maior flexibilidade para atender a ações de manutenção eemergências.
• Ajuda a reduzir a área ocupada em aproximadamente 50%;
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Seccionadores – Visão Atual
Figura 17 - Impacto da mudança dedisjuntores tradicionais de 400 kV echaves seccionadoras (esquerda) parauma solução combinada (disjuntorseccionador). [1]
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Seccionadores – Visão Atual
• Funções combinadas disjuntor chave:
• As vantagens de uma área ocupada reduzida incluem a redução
de custos para a aquisição e preparação do terreno, a facilidade de
reforma das subestações existentes e a considerável redução doimpacto ambiental, devido à redução de materiais e, portanto,
menos poluição.
• Estudos comparativos tem mostrado que esta e uma opção
vantajosa e, portanto, deve ser considerada nos projetos de
subestações, com o objetivo de determinar a configuração maisadequada.
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Seccionadores – Visão Atual
• Vão compacto:• Tem sido apresentado pelos fabricantes um vão compacto onde
são montados na mesma estrutura os seguintes equipamentos:
• Transformadores de corrente;
• Seccionadores;
• Chaves de aterramento;
• Disjuntores;
• Painel de controle;
• Buchas.
•
Neste caso, o seccionador e o disjuntor não são equipamentosindependentes.
• Não e possível abrir a chave para isolar o disjuntor dobarramento da subestação a fim de realizar manutenções oureparos.
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Seccionadores – Visão Atual
• Vão Compacto:
• A chave tem a função de operação, mas não tem a função de
isolamento para manutenções.
• Pode-se argumentar que, devido a tecnologia ser oriunda desubestações isoladas a gás (GIS – Gas Insulated Switchgear ), a
taxa de falhas do conjunto e menor do que a taxa de falha
equivalente de um vão convencional.
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Referências Bibliográficas
• [1] Disponível em :http://www.osetoreletrico.com.br/web/a-
revista/edicoes/113-radiografia-poder-de-manobra.html -
acessado em: 09 de maio de 2016.
• Equipamentos de alta tensão – prospecção e
hierarquização de inovações tecnológicas / Sergio deOliveira Frontin (organizador). Brasília : Teixeira, 2013.
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