Sistemas de barramento para subestações de distribuição e transformação

Para a transmissão e distribuição de energia elétrica são utilizadas linhas aéreas ou cabos de potência com diferentes níveis de tensão, cuja seleção é baseada na análise de aspectos técnicos e econômicos.

Para garantir alta confiabilidade no fornecimento de energia, as redes elétricas podem ser mais ou menos multi-cadeia. Isso permite, em caso de falha de linhas de transmissão individuais, continuar abastecendo os consumidores por meio de outras linhas.

Os pontos em redes onde duas ou mais linhas convergem são chamados de pontos nodais. Dispositivos de comutação projetados para desconectar circuitos de linha individuais em caso de falhas ou manutenção e reparo são sempre instalados nesses pontos de junção.

Todos os dispositivos de comutação necessários para isso, bem como equipamentos de medição, controle, proteção e auxiliares estão localizados em uma subestação de distribuição.

Se, além desses dispositivos, forem instalados transformadores na subestação de distribuição para, no entanto, alterar o nível, tal subestação é denominada subestação.

As subestações de distribuição estão equipadas com os seguintes elementos estruturais principais:

• Shina;
• Seccionador;
• Interruptor de alimentação;
• conversores de corrente e tensão;
• Limitador de surto;
• Chave de aterramento;
• Possivelmente: transformador.

As subestações são equipadas com conjuntos e componentes com características técnicas que atendem aos requisitos e possíveis cargas mecânicas e elétricas.

Como as subestações modernas são principalmente controladas remotamente, elas são equipadas com dispositivos adicionais de monitoramento e controle. Além disso, as subestações são equipadas com dispositivos de medição e medição da eletricidade fornecida aos consumidores, bem como dispositivos de proteção contra surtos.

O principal elemento da subestação de distribuição é o barramento. Via de regra, parece uma linha aérea curta. Para correntes muito altas, ele é colocado em um tubo refrigerado a óleo internamente.

Existem vários tipos de arranjos de barramento e a escolha de um determinado arranjo depende de vários fatores, como tensão do sistema, posição da subestação no sistema, confiabilidade da fonte de alimentação, flexibilidade e custo.

Do ponto de vista físico, o barramento é o nó da rede. Neste ponto começam e terminam linhas separadas, que neste contexto são chamadas alimentadores.

Os alimentadores podem ser ligados e desligados usando interruptores. Como esses interruptores carregam corrente operacional e, em caso de mau funcionamento, corrente de emergência, eles são chamados de interruptores de energia.

Interruptores modernos de alta tensão nível de até 380 kV são capazes de ligar / desligar de forma confiável e sem danos correntes de até 80 kA. Os interruptores de alimentação requerem manutenção regular.

Para garantir a segurança desse trabalho, os disjuntores são equipados com os chamados desconectores… Ao contrário dos interruptores de alimentação, os seccionadores só podem ser ligados/desligados no estado desligado, ou seja. somente após a abertura dos disjuntores correspondentes.

Para evitar operações de comutação errôneas, os seccionadores e os disjuntores são intertravados mecanicamente.

Além disso, os seccionadores são projetados para criar um ponto de acionamento visível, já que nas chaves de potência este ponto está localizado na calha do arco e fica oculto. De acordo com as regras de segurança, ao desconectar seções de linhas de energia, o ponto de desconexão deve estar visível.

Para realizar as atividades de manutenção nos barramentos sem interromper o fornecimento, a subestação de distribuição deve estar equipada com pelo menos dois barramentos paralelos.

Para aumentar a flexibilidade da rede, é possível conectar alimentadores individuais aos barramentos usando seccionadores. Além disso, para aumentar a liberdade de ação, o trilho pode ser dividido em várias seções (a chamada seção longitudinal do trilho).

Graças a estas medidas, uma grande rede elétrica pode ser dividida em várias seções com isolamento galvânico, o que limita a quantidade de correntes em caso de um possível curto-circuito.

As ações descritas são geralmente chamadas de operações de comutação corretivas, e a configuração de rede ideal é determinada antecipadamente usando distribuição de carga e programas de proteção contra curto-circuito.

Ao otimizar essas operações, todo o potencial da rede elétrica pode ser usado sem criar condições de trabalho perigosas.

As subestações de distribuição e transformação são divididas em painéis separados que executam funções específicas. Existem painéis de energia, painéis de tomada e painéis de conexão.

O design dos painéis individuais geralmente é unificado. Nos diagramas elétricos, os painéis são sempre representados na forma unipolar. Isso significa que em diagramas desse tipo, usando símbolos padrão, apenas os dispositivos necessários para o funcionamento da instalação são representados.

Diagrama esquemático da fonte de alimentação

De acordo com o esquema mostrado na figura, são construídos painéis de energia e painéis com dispositivos de saída de energia. Ambos os seccionadores são projetados para disparar o disjuntor junto com os transformadores de medição de corrente e tensão.

Se a instalação consistir em vários barramentos, o número de seccionadores de barramento deve ser aumentado pelo número correspondente de vezes para dois barramentos.

Os transformadores de instrumentos registram os parâmetros relevantes necessários para a operação, contagem e dispositivos de proteção.

Um interruptor de aterramento é usado para proteger a linha dos efeitos indutivos e capacitivos das linhas adjacentes durante a manutenção, bem como para proteger contra descargas atmosféricas. Devido à sua função, a chave de aterramento às vezes é chamada de chave de aterramento de serviço.

Para desconectar seções maiores da rede em caso de emergência ou para realizar trabalhos de manutenção necessários, geralmente são usados ​​pelo menos dois barramentos paralelos.

Sistema de trilho duplo

Usando o interruptor de energia da placa de conexão, ambos os barramentos podem ser conectados a um único ponto de nó. Esse tipo de conexão é chamado de conexão cruzada. Graças à conexão cruzada, os barramentos podem ser trocados sem interromper o fornecimento de energia.

Painéis de energia e painéis com dispositivos de saída de energia, se necessário, podem ser conectados a diferentes barramentos, de modo que o fornecimento de energia não seja interrompido.

Uma vez que os seccionadores só podem ser ligados/desligados no estado desligado, o interruptor de alimentação deve ser integrado na conexão dos dois barramentos. Se os barramentos estiverem interligados, primeiro você precisa fechar os dois seccionadores e só depois a chave de força.

Ao conectar os barramentos, deve-se tomar as medidas apropriadas (por exemplo, comutar os comutadores dos transformadores) para equalizar seus potenciais, caso contrário, altas correntes transitórias aparecerão nos barramentos ao conectar os barramentos.

Depois de conectar os barramentos, qualquer conexão e desconexão das fontes de alimentação pode ser feita, pois não há mais diferença de potencial nos barramentos.

É necessário apenas garantir que o outro seccionador no mesmo alimentador feche antes de abrir um seccionador. Caso contrário, o seccionador estará sob carga quando aberto, o que pode causar destruição e até danos a outros componentes da instalação.Os seccionadores são, portanto, protegidos contra abertura acidental por meio de dispositivos de travamento especiais (elétricos e pneumáticos).

Para estudar os processos básicos que ocorrem em uma subestação de distribuição, você pode montar um circuito experimental com o qual você pode realizar operações básicas de comutação.

estande experimental

Diagrama esquemático da bancada experimental

Tal estande experimental para o estudo de sistemas de ônibus de subestações de distribuição e transformadores (estande de laboratório da empresa alemã Lucas-Nuelle) está no centro de recursos "Econtechnopark Volma".

Para obter uma descrição do equipamento de laboratório de aprendizagem do Centro de Recursos, consulte aqui — e aqui —

Captura de tela SCADA para power Lab: barramento duplo

A análise dos parâmetros de tensão e corrente é realizada por meio do software SCADA for power Lab (SO4001-3F). Para obter o máximo de um sistema de barramento duplo, é recomendável que cada barramento seja conectado à sua própria fonte de tensão.