Produtos de média tensão UniGear ZS1 Comutador de média ... · As unidades funcionais do...
Transcript of Produtos de média tensão UniGear ZS1 Comutador de média ... · As unidades funcionais do...
Produtos de média tensão
UniGear ZS1
Comutador de média tensão, à prova de arco, isolado a ar até 24 kV de tensão isolada
3
Índice
1. UniGear ZS1
4 Descrição
8 Classificação IEC
10 Características de design
12 Integralmente testadas em conjuntos de série
14 Segurança
18 Disjuntor de vácuo
22 Disjuntor de gás
24 Contactor de vácuo
26 Interruptor-seccionador
28 Dispositivos de serviço
30 UFES - Seccionador de ligação à terra ultra-rápido
32 Limitação de corrente de falha do limitador-Is
34 Transformadores de medida
36 Sensores de medição
40 Terminais de cabos
42 Automação da distribuição
56 Sistema de transferência automático
58 Unidades típicas
60 Dados técnicos
2. UniGear ZS1 - Sistema de Barramento Duplo
64 Descrição
66 Características
68 Unidades típicas
70 Dados técnicos
3. Aplicações Marítimas
74 Descrição
76 Características
78 Unidades típicas
80 Dados técnicos
UniGear ZS1 - Nível Duplo
82 Descrição
84 Características
86 Unidades típicas
88 Dados técnicos
4
1 UniGear ZS1 Descrição
O UniGear ZS1 é o comutador global da linha principal da ABB até 24 kV, 4000 A, 50 kA, com produção nos seis continentes.
Mais de 150.000 painéis produzidos e instalados em mais de 100 países
Cada painel UniGear ZS1 é composto por uma unidade individual que pode ser equipada com um disjuntor, contactor ou interruptor-seccionador, bem como com todos os acessórios disponíveis para unidades de comutador convencionais
5
Aprovados para serem utilizados em aplicações especiais, tais como, marítimas, sísmicas, nucleares e testadas em conjuntos de série, em conformidade com as normas IEC, GB/DL, GOST e CSA.
As unidades podem ser acopladas entre si directamente com os outros produtos da família UniGear
O comutador não requer acesso traseiro para instalação ou manutenção, todas as operações são efectuadas a partir da parte frontal
Características da UniGear ZS1
Gama
Até 12-17,5 kV, …4000 A, …50 kA
Até 24 kV, …3150 A, …31,5 kA
Norma IEC
Versões altamente personalizadas
Segurança
Equipado com bloqueio de segurança
Classificação de arco interno IAC AFLR
Classificação LSC-2B, PM
Transvasamento CB com porta fechada
Flexibilidade
Aplicações vastas
Vácuo e disjuntor SF6
Contactor de vácuo
Interruptor-seccionador
CT/VT tradicionais e sensores
Solução de parede e autónoma
Qualidade
Qualidade ABB
Base instalada de grande dimensão
Instalada num elevado número de países
O design inclui
Protecção e controlo
Seccionador de ligação à terra
Seccionador de ligação à terra ultra-rápido
Limitador IS
Baterias de condensadores integradas
Computador central
Aplicações
Serviços e Centrais Eléctricas
• Estações de produção de electricidade
• Subestações
• Comutador principal e auxiliar
Indústria
• Pasta e Papel
• Cimento
• Têxteis
• Alimentação
• Automóvel
• Exploração de pedreira
• Petroquímica
• Petróleo e gás
• Metalúrgica
• Laminadores
• Mineira
Marítimo
• Plataformas de perfuração
• Plataformas petrolíferas no mar
• Navios de cruzeiro
• Navios porta-contentores
• Cisternas
• Navios lança-cabos
• Ferries
Transporte
• Aeroportos
• Portos
• Segmento ferroviário
• Transporte subterrâneo
Infra-estrutura
• Centros comerciais
• Hospitais
• Grandes obras civis e de infra-estruturas
6
1 UniGear ZS1 Descrição
O UniGear ZS1 é um comutador de média tensão com um
alojamento metálico, adequado para instalações no interior.
As partições metálicas segregam os compartimentos uns dos
outros e os componentes eléctricos estão isolados a ar.
Uma vez que o comutador é de tipo altamente modular, isto faz com que seja simples a selecção de componentes necessários por qualquer aplicação. As unidades funcionais do comutador têm garantia à prova de
arco em conformidade com as normas IEC 62271-200, anexo
AA, acessibilidade classe A, critérios de 1 a 5.
Toda a instalação, funcionamento e operações de manutenção
podem ser efectuadas a partir da parte frontal da unidade.
O comutador e os seccionadores de ligação à terra são
operados a partir da parte frontal com a porta fechada.
O comutador pode ser instalado contra a parede.
Aparelho A gama de aparelhos disponíveis para o comutador UniGear
ZS1 é a mais completa do mercado, incluindo:
disjuntores de vácuo amovíveis com actuador mecânico ou magnético,
disjuntores de gás amovíveis, contactores de vácuo amovíveis com fusíveis, versão fixa de interruptores-seccionadores.
Isto possibilita oferecer uma interface única do utilizador
do comutador, com os mesmos procedimentos de
funcionamento e manutenção.
O comutador pode ser equipado com transformadores de
medida ou sensores para protecção e medição de corrente e
tensão e qualquer tipo de unidade de protecção e controlo.
Comutador, configuração de barramento Na conclusão das unidades funcionais tradicionais em
disposição única de barramento de nível simples, a plataforma
do comutador UniGear ZS1 está equipada com:
Nível duplo, Unidades compactas equipadas com contactores com
fusíveis, Sistemas de Barramento Duplo.
A utilização destas unidades permite o uso extremamente
eficiente do espaço. Adicionalmente, o barramento único
UniGear ZS1 pode ser combinado com outros membros da
família UniGear, tais como:
UniGear 550, UniGear 500R, UniGear MCC.
Condições normais de funcionamento As características atribuídas do comutador são garantidas
sob as condições de ambiente que se seguem:
temperatura ambiente mínima: – 5 °C temperatura ambiente máxima: + 40 °C
Para diferentes níveis de temperatura, contacte o seu representante de vendas ABB.
Humidade ambiente:
- média máxima em 24 h da humidade relativa de 95% RH
- média máxima em 24 h da pressão do vapor de água de 2,2 kPa
- média máxima mensal da humidade relativa de 90% RH
- média máxima mensal da pressão do vapor de água de 1,8 kPa
A altitude normal de funcionamento é de até 1000 m acima do nível do mar. Para aplicações em altitudes mais elevadas, contacte o seu representante de vendas ABB.
Presença de atmosfera normal, não corrosiva e não contaminada.
7
Normas O comutador e o seu aparelho principal integrado estão em
conformidade com as seguintes normas:
IEC 62271-1 para finalidades gerais. IEC 62271-200 para o comutador. IEC 62271-102 para o seccionador de ligação à terra. IEC 62271-100 para os disjuntores. IEC 60071-2 para a coordenação de isolamento. IEC 60470 para os contactores. IEC 60265-1 para interruptores-seccionadores. IEC 60529 para grau de protecções.
Cor das superfícies externas RAL7035 - cinzento claro (portas frontais e chapas
laterais). Outras cores disponíveis sob pedido.
Graus de protecção Os graus de protecção do comutador estão em conformidade com as normas IEC 60529.
O comutador UniGear ZS1 é normalmente fornecido
com os seguintes graus standard de protecção:
IP4X para o alojamento. IP2X para as partições entre os compartimentos.
Sob pedido, o compartimento externo pode ser fornecido com
um grau de protecção mais elevado, neste caso contacte o
seu representante de vendas ABB.
As características eléctricas do comutador podem variar mais
que as descritas na secção anterior, consoante as condições de
ambiente e também se um grau de protecção mais elevado for
utilizado.
Características eléctricas IEC da UniGear ZS1 - Sistema de Barramento Individual
Tensão atribuída kV 7,2 12 17,5 24
Tensão atribuída de isolamento kV 7,2 12 17,5 24
Tensão atribuída admissível à frequência de potência kV 1 min 20 28 38 50
Tensão atribuída admissível a impulso de iluminação kV 60 75 95 125
Frequência atribuída Hz 50/60 50/60 50/60 50/60
Corrente admissível de curta duração kA 3 s …50 .50 .50 .31,5
Corrente de pico kA …125 .125 .125 .80
Corrente admissível de arco interno kA 1 s .50 .50 .50 .31,5
Corrente atribuída do barramento principal A …4 000 …4 000 …4 000 …3 150
630 630 630 630
1 250 1 250 1 250 1 250
Corrente atribuída do disjuntor A 1 600 1 600 1 600 1 600
2 000 2 000 2 000 2 000
2 500 2 500 2 500 2 300
3 150 3 150 3 150 2 500
Corrente atribuída do disjuntor com ventilação forçada A 3 600 3 600 3 600 2 500
4 000 4 000 4 000 3 150
1) Para outras versões, consulte os capítulos n.º 2 (Sistema de Barramento Duplo) e n.º 3 (Aplicações Marítimas).
2) A versão GB/DL está disponível com um pedido especial no que respeita às características dieléctricas (42 kV) e corrente de curta duração admissível (4 s).
3) Os valores indicados são válidos para os disjuntores SF6 e a vácuo.
4) Para o painel com contactor o valor de corrente atribuída é 400 A.
5) A versão CSA está disponível para 27,6 kV
8
1 UniGear ZS1 Classificação IEC
Com a saída da norma IEC 62271-200, foram introduzidas
novas definições e classificações de comutadores de
Média Tensão.
Uma das mudanças mais significativas é a de que foi
abandonada a classificação dos comutadores em tipos
cúbicos, compartimentados e com estrutura metálica.
A revisão das regras de classificação dos comutadores tem sido
baseada no ponto de vista dos utilizadores, principalmente em
aspectos como o serviço e a manutenção dos comutadores, em
conformidade com os requisitos e expectativas para uma gestão
devida, desde a instalação até ao desmantelamento.
Neste contexto, a Perda de Continuidade de Serviço (LSC) foi
seleccionado como um parâmetro fundamental para o
utilizador. Em conformidade com a norma IEC 62271-200, o
comutador UniGear ZS1 pode ser definido como se segue.
Perda de continuidade de serviço -
LSC-2B As várias categorias LSC descrevem a possibilidade de
manter outros compartimentos e/ou painéis alimentados
enquanto um compartimento no circuito principal está aberto.
As categorias definidas são:
LSC-1: Todo o comutador deverá ser colocado fora de serviço para que seja aberto um compartimento de circuito principal para funcionamento normal e/ou manutenção normal ou para ter acesso a qualquer componente do comutador.
LSC-2A: O mesmo que LSC-1, com a excepção de que o barramento principal e as unidades adjacentes ao que está sob manutenção podem permanecer alimentadas.
LSC-2B: O mesmo que LSC-2A com a excepção de que o compartimento de cabos pode permanecer alimentado.
O UniGear ZS1 é classificado como LSC-2B porque o
barramento, o disjuntor e os compartimentos de cabos estão
fisicamente e electricamente segregados. Esta é a categoria
que define a possibilidade de ter acesso ao compartimento do
disjuntor com os barramentos e cabos alimentados. Em caso
de utilizar uma versão fixa do interruptor-seccionador, o
painel é definido como LSC-2A, porque os compartimentos de
cabos e do aparelho não estão segregados fisicamente.
Partição Metálica - PM Relativamente ao tipo de separações ou obturadores entre
os componentes eléctricos e um compartimento aberto, é
feita uma distinção entre duas classes de partições:
Classe PM (Partição feita de Metal); Classe PI (Partição feita de material de Isolamento).
O UniGear ZS1 é definido com a classe de partição PM com a
segregação entre compartimentos feitos de
chapas/obturadores.
Compartimento acessível controlado por bloqueio A parte frontal do UniGear ZS1 é classificada como controlada
por bloqueio porque o acesso dos compartimentos que contêm
componentes de alta tensão, destinados a ser abertos para
funcionamento normal e/ou manutenção normal, está controlado
pelo design completo do comutador.
Compartimento acessível com uma
ferramenta A parte traseira do UniGear ZS1 é classificada como
acessível com uma ferramenta porque é possível abrir o
compartimento que contém componentes de alta tensão, que
podem estar abertas, mas não para funcionamento normal e
manutenção, apenas utilizando uma ferramenta. São
necessários procedimentos especiais.
Classificação de arco interno – IAC AFLR O comutador UniGear ZS1 é classificado como IAC AFLR.
Quando o comutador é especificado e instalado, alguns
pontos fundamentais deve ser tidos em consideração:
Nível da corrente de falha (16…50 kA). Duração da falha (0,1…1 s). Vias de evacuação para os gases quentes e tóxicos
produzidos por combustão de materiais. Dimensões da divisão, com especial atenção à altura.
Consulte os seus representantes ABB para informações detalhadas.
9
10
1 UniGear ZS1 Características de design
Compartimentos Cada unidade do comutador consiste em três compartimentos
de energia: disjuntor [A], barramentos [B] e cabos [C]; consulte
a figura 1.
Cada unidade está equipada com um compartimento de baixa
tensão [D], onde todos os instrumentos auxiliares estão
guardados.
O comutador à prova de arco está normalmente fornecido com
uma conduta [E] para evacuação dos gases produzidos por um
arco; estão disponíveis diferentes tipos de condutas de gás.
Todos os compartimentos estão acessíveis a partir da parte
frontal e as operações de manutenção podem ser
efectuadas correctamente com o comutador instalado numa
parede.
Os compartimentos estão segregados uns dos outros
por partições metálicas.
Barramentos principais O compartimento de barramento contém o sistema de
barramento principal ligado aos contactos de isolamento
superiores do disjuntor através de ligações derivadas.
Os barramentos principais são feitos de cobre electrolítico.
Para classificações até 2500 A, os barramentos são barras
planas, enquanto que para as correntes entre 3150 A e 4000
A, um barramento especial de formato-D é utilizado.
Os barramentos estão cobertos por material isolador.
Existe um compartimento de barramento único ao longo de
toda a extensão do comutador até 31,5 kA, que pode ser,
opcionalmente, dividido em compartimentos. Para 40/50 kA
estes casquilhos são uma característica padrão.
Ligações de cabo O compartimento de cabos contém o sistema de derivações
para a ligação dos cabos de alimentação aos contactos
inferiores do disjuntor.
As ligações do alimentador são feitas de cobre electrolítico e
são barramentos planos para toda a gama de correntes.
Para 17,5 e 24 kV estão cobertas por material isolador.
Seccionador de ligação à terra O compartimento de cabos pode ser equipado com um
seccionador de ligação à terra para o cabo de ligação à terra.
O mesmo dispositivo também pode ser utilizado para ligar o
sistema de barramento à terra (medições e unidades de
barramento).
Também pode ser instalado directamente no sistema de
barramento principal num compartimento específico (aplicações
de barramento).
O seccionador de ligação à terra tem a capacidade de causar
um curto-circuito. O controlo do seccionador de ligação à terra é
feito pela parte frontal do comutador, através de operação
manual e pode também ser feito, opcionalmente, através de
operação motora.
A posição do seccionador de ligação à terra pode ser visto
na parte frontal do comutador, através de um indicador
acoplado mecânico.
Barramento de ligação à terra O barramento de ligação à terra é feito de cobre electrolítico e
percorre o comutador em toda a sua extensão, garantindo assim
uma maior segurança pessoal e na instalação.
Casquilhos e obturadores isoladores Os casquilhos isoladores no compartimento do disjuntor contêm
os contactos para ligação do disjuntor com o compartimento de
barramento e o compartimento de cabos, respectivamente. Os
casquilhos isoladores são de tipo pólo único e feitos de resina
epóxida. Os obturadores são metálicos e são activados
automaticamente durante o movimento do disjuntor, desde a
posição de extracção até à posição de funcionamento e vice-
versa.
Cabos Cabos eléctricos simples e triplos, até um máximo de doze por
fase, podem ser utilizados dependendo da tensão atribuída,
das dimensões da unidade e da secção onde passam os cabos
(consulte a página 40).
O comutador pode ser instalado contra a parede, uma vez que
os cabos são de fácil acesso pela parte frontal.
11
Conduta de exaustão de gás A conduta de exaustão de gás está posicionada acima do
comutador e percorre todo o seu comprimento.
Cada compartimento de energia está equipado com uma aba
na superfície superior. A pressão gerada pela falha fá-lo abrir,
permitindo que o gás passe pela conduta.
A evacuação da divisão dos gases quentes e partículas
incandescentes produzidas pelo arco interno deve ser
normalmente efectuada. O comutador UniGear ZS1 pode ser
equipado com uma gama completa de soluções para satisfazer
todos os requisitos, quer em caso da evacuação ser possível
directamente pela parte final do comutador, ou quando são
pedidas soluções da parte frontal ou traseira.
Algumas instalações, tais como aplicações marítimas, não
permitem a evacuação de gases para o exterior da divisão e,
por isso, uma solução específica foi desenvolvida para garantir
segurança pessoal e conformidade com as normas, tal como
chaminés de evacuação longitudinal.
Contacte o seu representante de vendas ABB para obter
mais informações.
Aplicações de barramento Cada unidade do comutador pode ser, opcionalmente,
equipada com uma aplicação de barramento
acessória:
transformadores de tensão ou corrente para medições do barramento.
seccionador de ligação à terra do sistema de barramento. conduta com entrada superior ou cabos para fazer interligações entre diferentes secções do comutador.
Compartimentos da unidade A Compartimento do disjuntor
B Compartimento do barramento
C Compartimento de cabos
D Compartimento de baixa tensão
E Canal de conduta de gás compacto
Figura 1: Vista da secção de nível único UniGear ZS1
12
1 UniGear ZS1 Integralmente testadas em conjuntos de série
O comutador UniGear ZS1 foi submetido a todos os testes
necessários pelas normas internacionais (IEC) e organizações
normativas locais (por exemplo, os padrões GB/DL chineses e
GOST russos).
Além disso, os testes pedidos pelos principais registos navais
(LR, DNV, RINA, BV e GL) foram efectuados para a utilização
do comutador em instalações marítimas.
Como indicado nestas normas, os testes foram efectuados
nas unidades do comutador consideradas mais sensíveis aos
efeitos dos testes e, por isso, os resultados foram alargados a
toda a gama.
Cada unidade do comutador é submetida a testes de rotina
na fábrica antes da entrega.
Estes testes destinam-se a fornecer uma verificação funcional
do comutador, baseada nas características específicas de cada
instalação.
Testes tipo IEC Curto-circuito e pico de corrente admissível
Aumento de temperatura
Capacidade do arco interno
Teste dieléctrico
Poder de realização e de corte do disjuntor e dos contactores
Capacidade de realização do seccionador de ligação à terra
Operações mecânicas do disjuntor e do seccionador de ligação à terra
Nível de protecção IP
Testes de fábrica de rotina IEC Verificação e inspecção visual
Operações sequenciais mecânicas
Verificação cablagem
Operações sequenciais eléctricas
Tensão admissível à frequência de potência
Medição da resistência dos circuitos principais
Teste de isolamento secundário
Testes tipo especiais pedidos pelos registos navais para aplicações marítimas Temperaturas ambiente elevadas (+ 45 °C)
Inclinação
Vibração
Descrição dos testes tipo IEC
Curto-circuito e pico de corrente admissível
O teste mostra que a alimentação principal e os circuitos de
ligação à terra resistem às complicações provocadas pela
passagem da corrente de curto-circuito sem qualquer dano.
Deve ser também salientado que ambos os sistemas de
ligação à terra dos disjuntores amovíveis e de barramento de
ligação à terra do comutador são submetidos ao teste.
As propriedades eléctricas e mecânicas do sistema de
barramento principal e das ligações derivadas superiores e
inferiores permanecem inalteradas mesmo em caso de curto-
circuito.
Aumento de temperatura
O teste de aumento da temperatura é efectuado no valor de
corrente atribuída da unidade do comutador e mostra que a
temperatura não se torna excessiva em nenhuma peça da
unidade do comutador. Durante o teste, tanto o comutador como
o disjuntor ou contactor com o qual pode estar equipado são
verificados.
Capacidade do arco interno
Consulte a página 14.
Teste dieléctrico
Estes testes constatam que o comutador tem capacidade
suficiente para resistir ao impulso de iluminação e à tensão da
frequência de potência.
O teste da tensão admissível à frequência da potência é
efectuado como um teste tipo, mas é também um teste de rotina
em cada unidade de comutador fabricada.
Figura 2: UniGear ZS1 durante o teste ao arco interno
13
Poder de realização e de corte do disjuntor
O disjuntor ou contactor é submetido aos testes de quebra
de corrente atribuída e corrente de curto-circuito.
Além disso, também é submetido à abertura e encerramento de
cargas indutivas e capacitivas, baterias de condensadores e/ou
linhas de cabos.
Capacidade de realização do seccionador de ligação à terra
O seccionador de ligação à terra do comutador UniGear ZS1
pode ser fechado sob curto-circuito. Embora o seccionador de
ligação à terra esteja bloqueado para evitar ser operado em
circuitos que ainda estão ligados à corrente.
Contudo, se isto acontecesse por qualquer razão, a segurança
pessoal estaria totalmente salvaguardada.
Operações mecânicas
Os testes de resistência mecânica a todos os componentes em
funcionamento asseguram a fiabilidade do aparelho. A
experiência geral no sector electrotécnico mostra que falhas
mecânicas são uma das causas mais comuns de uma falha
numa instalação. O disjuntor é testado ao efectuar um elevado
número de operações - mais elevado do que as que são
normalmente efectuadas por instalações em campo.
Além disso, os componentes do comutador são parte do
programa de controlo de qualidade e são regularmente retiradas
amostras das linhas de produção e submetidas a testes de vida
útil mecânica para verificar se a qualidade é idêntica à dos
componentes submetidos aos testes tipo.
Nível de protecção IP
O nível de protecção IP é a resistência oferecida pelo UniGear
ZS1 contra a penetração de objectos sólidos e líquidos. Este
grau de resistência é indicado pelo IP prefixo seguido de dois
caracteres (por ex. IP4X).
O primeiro número identifica o nível de protecção contra a entrada de objectos sólidos, o segundo está relacionado com os líquidos.
Testes tipo pedidos pelos registos navais Temperatura ambiente elevada
As condições de serviço para os aparelhos eléctricos nas
instalações marítimas são geralmente mais severas do que
as das aplicações normais em terra.
A temperatura é um factor essencial e, por esta razão, os
regulamentos dos registos navais pedem que o comutador seja
capaz de funcionar a temperaturas ambiente mais elevadas (45
°C ou mais) do que as indicadas nas normas IEC (40 °C).
Inclinação
O teste é efectuado ao inclinar o comutador por um tempo
definido até 25º alternadamente nos quatro lados e operando o
aparelho.
O teste prova que o comutador é capaz de resistir a estas
condições de serviço extremas e que todos os aparelhos que
contém podem ser operados sem qualquer problema e sem
serem danificados.
Vibração
A fiabilidade e a resistência do comutador UniGear ZS1 têm
sido definitivamente provadas pelo resultado do teste de
resistência a complicações mecânicas derivadas da vibração.
As condições de serviço nas instalações navais e plataformas
marítimas necessitam que o comutador funcione em ambientes
altamente afectados por vibrações, tais como os provocados por
motores em grandes navios de cruzeiro ou nas centrais de
perfuração das plataformas petrolíferas.
– amplitude de 1 mm na gama de frequência entre 2 e 13,2 Hz – amplitude de aceleração de 0,7 g na gama de frequência
entre 13,2 e 100 Hz (consulte a imagem da página anterior).
Figura 3: teste de inclinação Figura 4: teste de vibração/sísmico
14
1 UniGear ZS1 Segurança
A segurança pessoal deve ser necessariamente prioritária
quando se desenvolve um comutador moderno de tensão
média. É por esse motivo que o comutador UniGear ZS1 foi
concebido e testado para resistir a um arco interno provocado
por uma corrente de curto-circuito do mesmo nível de corrente
que o nível de curta duração admissível máximo.
Os testes mostram que a caixa de metal do comutador
UniGear ZS1 permite proteger o pessoal junto do comutador
em caso de uma falha que evolua ao ponto de estabelecer
um arco interno.
Um arco interno é uma falha muito improvável, embora,
teoricamente, possa ser provocada por vários factores,
tais como:
Defeitos de isolamento derivados da deterioração da
qualidade dos componentes. As razões podem ser condições ambientais adversas e uma atmosfera altamente poluída.
Sobretensões de origem atmosférica ou geradas pela
operação de um componente.
Treino inadequado do pessoal responsável pela instalação.
Quebra ou forçamento dos bloqueios de segurança.
Sobreaquecimento da área de contacto devido à presença
de agentes corrosivos ou quando as ligações não estão suficientemente apertadas.
Entrada de animais pequenos para o comutador (por ex. através da entrada de cabos).
Material esquecido dento do comutador durante actividades de manutenção.
As características do comutador UniGear ZS1 reduzem
notavelmente a incidência destas causas para falhas mas,
algumas delas, podem não ser completamente eliminadas.
A energia produzida pelo arco interno provoca os seguintes
fenómenos:
Aumento na pressão interior.
Aumento na temperatura.
Efeitos visuais e acústicos.
Complicações mecânicas na estrutura do comutador.
Fusão, decomposição e evaporação de materiais.
A não ser que esteja devidamente protegido, estes
fenómenos têm sérias consequências para o pessoal, tais
como feridas (devido à onda de choque, componentes
móveis e as portas abrirem) e queimaduras (devido à
emissão de gases quentes).
O teste do arco interno verifica se as portas do compartimento
se mantêm fechadas e se não é ejectado nenhum componente
do comutador, mesmo quando submetido a pressões muito
altas, assim como se não há penetração de nenhuma chama
ou gás incandescente, assegurando assim a segurança do
pessoal junto do comutador.
O teste também garante que não se formam orifícios nos
componentes da caixa acessíveis externamente e,
finalmente, que todas as ligações ao circuito de ligação à
terra permanecem intactas, garantindo a segurança do
pessoal que possa aceder ao comutador após a falha.
A norma IEC 62271-200 descreve os métodos a utilizar para
efectuar o teste e os critérios com os quais o comutador deve
estar em conformidade.
O comutador UniGear ZS1 está em total conformidade
com os cinco critérios indicados nas normas IEC.
A classificação IAC é provada pelo teste de acordo com as
seguintes designações:
Geral: classificação IAC (Arco Interno Classificado)
Acessibilidade: A, B ou C (comutador acessível apenas a
pessoal autorizado (A), a todos (B), inacessível devido à instalação (C)
F, L, R: acesso frontal (F - frontal), lateral (L - lateral), e traseiro (R - traseiro).
Valores do teste: corrente do teste em quiloamperes (kA) e
duração em segundos (s).
Os parâmetros de cada central específica significam que a
evacuação dos gases quentes e partículas incandescentes deve
ser verificada cuidadosamente de forma a assegurar e manter a
segurança pessoal.
Sistemas limitadores de falha A estrutura do comutador UniGear ZS1 oferece protecção
completa de tipo passivo contra os efeitos de uma falha devido
a um arco interno durante 1 segundo até 50 kA.
A ABB também desenvolveu sistemas de protecção activa
excelentes que permitem atingir objectivos muito importantes:
Detecção e extinção da falha, normalmente em menos de 100
ms, o que melhora a estabilidade da rede.
Limitação de danos no aparelho.
Limitação do tempo de indisponibilidade para a unidade do
comutador. Para protecção activa contra o arco interno, dispositivos que
consistem em vários tipos de sensores, podem ser instalados
nos vários compartimentos, que detectam o accionamento
imediato da falha e efectuam o disparo selectivo dos disjuntores.
Os sistemas limitadores de falha baseiam-se em sensores que
utilizam a pressão ou a luz gerada pela falha do arco como
estímulo para a desconexão da falha.
15
ITH Os sensores ITH consistem em microinterruptores
posicionados no topo do comutador junto às abas de exaustão
de gás dos três compartimentos de energia (barramentos,
disjuntores e cabos). A onda de choque faz com que as abas
abram e operem os microinterruptores ligados ao relé de
abertura do disjuntor.
Tempo de disparo total de 75 ms (ITH 15 ms + disjuntor 60 ms).
TVOC Este sistema consiste num dispositivo de monitorização
electrónico localizado no compartimento de baixa tensão que
está ligado a sensores ópticos. Estes estão distribuídos pelos
compartimentos de energia e estão ligados ao dispositivo
através de fibras ópticas.
Quando um determinado nível de iluminação pré-definido
é excedido, o dispositivo abre os disjuntores.
Para evitar que o sistema intervenha devido à iluminação
gerada ocasionalmente por fenómenos externos (flash de uma
câmara, reflexos de luzes externas, etc.), os transformadores de
corrente podem também ser ligados ao dispositivo de
monitorização.
O módulo de protecção apenas envia a ordem de abertura para
o disjuntor se receber o sinal de iluminação e de curto-circuito
simultaneamente.
Tempo de disparo total de 62 ms (TVOC 2 ms + disjuntor 60
ms).
REA Este sistema oferece a mesma funcionalidade que o TVOC. O
sistema REA consiste na unidade principal (REA 101) e
unidades de extensão opcionais (REA 103, 105, 107) que
permitem criar soluções personalizadas com disparo selectivo.
Para mais informações, consulte o capítulo específico na página
50. Tempo de disparo total de 62,5 ms (REA 2,5 ms + disjuntor
60 ms).
Protecção de arco em IED Os IEDs (Dispositivo Electrónico Inteligente) REF615, RET615,
REM615 e REF610, podem ser opcionalmente equipado com
uma protecção de arco eléctrico rápida e selectiva. Oferece um
sistema de protecção contra falhas no arco de dois a três
canais para supervisão do arco eléctrico do compartimento do
disjuntor, cabo e barramento dos painéis de comutador.
Tempo de disparo total de 72 ms (IED 12 ms +
disjuntor 60 ms).
UFES (seccionador de ligação à terra ultra-rápido) O UFES é um seccionador de ligação à terra de acção
extremamente rápido e de design inovador, realizando todas
as 3 fases de ligação à terra em < 4 ms após a detecção de
uma falha no arco interno.
Para mais informações, consulte o capítulo específico na
página 30.
kA2 s
Fusão
de Aço
Fusão de Cobre
Fusão de Cabos
0 100 200 500 ms
Figura 5: Duração do arco e dano causado
16
1 UniGear ZS1 Segurança
O comutador UniGear ZS1 está equipado com todos os
bloqueios e acessórios necessários para garantir o mais
elevado nível de segurança e fiabilidade para a instalação e o
pessoal.
Bloqueios Os bloqueios mecânicos de segurança são os padronizados
[1÷5], consulte a tabela específica na página 17.
São definidos pelas normas IEC e, por isso, necessários
para garantir a sequência de funcionamento correcta.
Os bloqueios de segurança ABB garantem o mais elevado nível
de fiabilidade, mesmo em caso de erro acidental, e permitem um
sistema de segurança do operador de bloqueios mais elevado.
Chaves O uso de bloqueios com chave é muito importante na
compreensão da logística de bloqueio entre painéis do mesmo
comutador ou de outro comutador de tensão alta, baixa ou
média. A logística é compreendida através dos distribuidores ou
ao rodar as chaves. O dispositivo do aparelho [6] pode ser
bloqueado na posição de extracção e a chave de bloqueio
relevante pode apenas ser removida com o dispositivo nesta
posição.
As operações de encerramento do seccionador de ligação à
terra [7] e de abertura [8] podem ser bloqueadas através de
chaves, a logística de chaves está descrita na tabela da página
15.
Estes bloqueios podem também ser aplicados ao
seccionador de ligação à terra das aplicações de
barramento.
As operações de introdução/extracção do disjuntor [9] e o
encerramento/abertura do seccionador de ligação à terra [10]
podem ser evitadas através de fechaduras de segurança, que
evitam a inserção das alavancas de comando relevantes.
A fechadura de segurança pode também ser aplicada ao
seccionador de ligação à terra das aplicações de
barramento. As chaves podem sempre ser removidas.
Cadeados As portas do compartimento do disjuntor [11] e dos cabos [12]
podem ser bloqueadas na posição de encerramento através
de cadeados. Isto pode ser aplicado a ambas as versões de
encerramento das portas -com pega central (padrão) ou
parafusos (opcional).
As operações para introdução/extracção dos aparelhos [13] e o
encerramento/abertura do seccionador de ligação à terra [14]
podem ser evitadas ao colocar os cadeados nas ranhuras de
inserção das alavancas de comando relevantes.
Figura 6: Fechadura de segurança dupla no seccionador de ligação à terra
Estes cadeados podem também ser aplicados ao
seccionador de ligação à terra das aplicações de
barramento.
Os obturadores de segregação metálicos [15] entre os
compartimentos do disjuntor, dos barramentos e dos cabos,
podem ser bloqueados através de dois cadeados
independentes em ambas as posições, aberta ou fechada.
Cadeados de 4 a 8 mm de diâmetro podem ser acomodados.
Ímanes de bloqueio Os ímanes de bloqueio permitem logística de bloqueio
automático sem intervenção humana.
A introdução/extracção do disjuntor [16] e as operações de
encerramento/abertura do seccionador de ligação à terra [17]
podem ser bloqueadas.
Estes ímanes podem também ser aplicados ao seccionador
de ligação à terra das aplicações de barramento.
Os ímanes funcionam com logística activa e, por isso, a falta de
tensão auxiliar deixa o sistema de bloqueio activado na
condição de segurança.
17
16 Introdução/extracção do aparelho Íman alimentado
17 Seccionador de ligação à terra LIGADO/DESLIGADO Íman alimentado
Tipos de bloqueios
Bloqueios de segurança padrão (obrigatórios)
Tipo Descrição Condição a satisfazer
1 A Introdução/extracção do aparelho Aparelho na posição aberta B Encerramento do aparelho Posição do dispositivo definida
2 A Introdução do aparelho Ficha multicontacto do aparelho ligada
B Desligar a ficha multicontacto do aparelho Dispositivo em posição de teste
3 A Encerramento do seccionador de ligação à terra Dispositivo em posição de teste
B Introdução do aparelho Seccionador de ligação à terra na posição aberta
4 A Abertura da porta do compartimento do aparelho Dispositivo em posição de teste
B Introdução do aparelho Porta do compartimento do aparelho fechada
5 A Abertura da porta do compartimento do alimentador Seccionador de ligação à terra na posição ligada
B Abertura do seccionador de ligação à terra Porta do compartimento de cabos fechada
Nota: Aparelhos são disjuntores e contactores.
Chaves (sob pedido)
6 Bloqueio da introdução do aparelho Apenas pode ser removido com o dispositivo na posição extraída
7 Bloqueio do encerramento do seccionador de ligação à terra
Apenas pode ser removido com o seccionador de ligação à terra aberto
8 Bloqueio da abertura do seccionador de ligação à terra
Apenas pode ser removido com o seccionador de ligação à terra fechado
9 Inserção da manivela de introdução/extracção do aparelho
Pode ser sempre removida
10 Inserção da alavanca de comando do seccionador de ligação à terra
Pode ser sempre removida
Cadeados
11 Abertura da porta do compartimento do aparelho
12 Abertura da porta do compartimento de cabos
13 Inserção da manivela de introdução/extracção do aparelho
14 Inserção da alavanca de comando do seccionador de ligação à terra
15 Abertura ou encerramento de obturadores
Ímanes de bloqueio (sob pedido)
Dispositivos acessórios
20
Obturadores à prova de falhas
O dispositivo bloqueia os obturadores na posição fechada quando o aparelho é removido do compartimento. O operador não pode abrir o obturador manualmente. Os obturadores apenas podem ser operados pelo dispositivo do aparelho ou dispositivos de serviço (consulte o capítulo específico na página 28).
21 Matriz de compatibilidade da unidade do comutador
do aparelho
A ficha multicontacto do aparelho e respectiva tomada da unidade do comutador estão equipadas com uma matriz metálica que desactiva a introdução do aparelho numa unidade do comutador com uma corrente atribuída inadequada.
22
Mecanismo de funcionamento mecânico do disjuntor
O compartimento do aparelho está equipado com um dispositivo metálico que permite o encerramento e/ou abertura do disjuntor directamente através dos botões de pressão da parte frontal do mecanismo de funcionamento, mantendo a porta fechada. Os controlos podem ser operados com os disjuntores na posição de funcionamento e de extracção.
18
1 UniGear ZS1 Disjuntor de vácuo
O comutador UniGear ZS1 pode ser equipado com a mais vasta
gama de aparelhos disponível no mercado actualmente, e o
disjuntor de vácuo destes ocupa agora uma posição de grande
importância em todos os sectores de distribuição primária.
Disjuntores de vácuo abrangem toda a gama de parâmetros do
comutador e, por isso, toda a gama de aplicações.
Muitos anos de experiência adquiridos no desenvolvimento e
utilização de interruptores de vácuo reflectem-se hoje na gama
de disjuntores ABB, os quais se destacam pelas suas
excepcionais características eléctricas e mecânicas, vida útil
extremamente longa, baixa manutenção, compactidade e a
utilização de técnicas de construção altamente inovadoras. A
ABB desenvolve e produz uma gama completa de interruptores
para utilização em disjuntores e contactores e para todas as
aplicações de média tensão.
Figura 7: UniGear ZS1
19
Disjuntor VD4 Os interruptores do disjuntor de média tensão VD4 utilizam
vácuo para extinguir o arco eléctrico e como material
isolante.
Graças às propriedades inigualáveis do vácuo e às técnicas
de ruptura utilizadas, a interrupção da corrente ocorre sem o
corte do arco e sem sobretensões. A restauração das
propriedades dieléctricas que se seguem à interrupção é
extremamente rápida.
Os disjuntores VD4 são utilizados para protecção de cabos,
linhas suspensas, motores, transformadores, geradores e
baterias de condensadores.
Pólos Os disjuntores de média tensão VD4 utilizam
interruptores incorporados em pólos (1).
Incorporar o interruptor nos pólos torna o disjuntor
particularmente robusto e protege o próprio interruptor contra
choques, depósito de pó e humidade.
Figura 8: Disjuntor VD4 com actuador mecânico
O interruptor de vácuo alberga os contactos e proporciona a
câmara de interrupção.
Os disjuntores ABB utilizam as técnicas de quebras de vácuo
mais avançadas: com fluxo magnético radial para disjuntores
com classificações médias-baixas e com fluxo axial magnético
para aqueles com elevada poder de corte.
Ambas as técnicas garantem distribuição uniforme das raízes
do arco sobre toda a superfície dos contactos, permitindo um
desempenho excelente em todos os valores de corrente.
A estrutura do interruptor de vácuo é relativamente simples. A
caixa é feita de um isolador de cerâmica, fechado nas
extremidades por coberturas de aço inoxidável. Os contactos
são feitos de cobre puro e crómio sinterizado e estão soldados
com os terminais de cobre. Os foles metálicos permitem
movimento do grupo móvel do terminal de contacto, ao mesmo
tempo que garante que o vácuo é mantido no interruptor. Os
componentes do interruptor são soldados num ambiente sob
um vácuo muito forte para garantir um vácuo menor que 10-5Pa
no interruptor.
Isto significa que o interruptor não tem nenhum material
ionizável. Em qualquer caso, se os contactos se separarem,
é gerado um arco eléctrico que apenas consiste no material
fundido e vaporizado do contacto.
Uma protecção metálica está integrada dentro do interruptor
para capturar os vapores metálicos soltos durante a
interrupção, assim como para controlar o campo eléctrico. Uma
forma específica dos contactos gera um campo energético que
força o arco a rodar e a envolver uma superfície muito mais
ampla do que a de um arco de contacto fixo.
Além de limitar a tensão térmica nos contactos, isto torna a
erosão de contacto insignificante e, acima de tudo, permite
que o processo de interrupção seja controlado mesmo com
correntes de curto-circuito muito elevadas.
Um arco eléctrico mantém-se suportado pela energia externa
até que a corrente passe pelo seu zero normal.
Os interruptores de vácuo ABB são interruptores de corrente
zero e estão livres de qualquer fenómeno de restabelecimento.
A rápida redução da densidade da corrente e a rápida
condensação dos vapores metálicos, que acontece no instante
em que a corrente passa por zero, permitem a máxima força
dieléctrica entre os contactos do interruptor a serem
restabelecidos dentro de alguns milissegundos. A supervisão
do nível de vácuo não é necessário, uma vez que os pólos do
disjuntor estão selados permanentemente e não necessitam
de manutenção.
(1) Disjuntores até 17,5 kV - 1250 A - 31,5 kA são feitos de pólos de
poliamida.
20
1 UniGear ZS1 Disjuntor de vácuo
Mecanismo de funcionamento O disjuntor VD4 está equipado com um mecanismo de
funcionamento de energia armazenada mecanicamente.
O mecanismo de disparo livre permite operações de abrir e
fechar independentes do operador.
O sistema de molas do mecanismo de funcionamento pode ser
recarregado manualmente ou através de um motor redutor. O
aparelho pode ser aberto e fechado através de um botão de
pressão na parte frontal do mecanismo em funcionamento ou
através de libertações eléctricas (encerramento da derivação,
abertura da derivação ou subtensão).
Os disjuntores estão sempre equipados com um dispositivo
antibombagem para eliminar a possibilidade de comandos de
abertura e encerramento em simultâneo, comandos de
encerramento com molas descarregadas ou com os contactos
principais sem estarem na sua posição final de funcionamento.
Dispositivo Os pólos e o mecanismo de funcionamento estão fixos num
suporte de metal e dispositivo de manuseamento.
Os dispositivos estão fornecidos com um sistema de rodas
que torna possíveis as operações de introduzir e extrair o
aparelho da unidade do comutador com a porta fechada. O
dispositivo permite uma ligação eficiente do disjuntor à terra
através da estrutura metálica da unidade do comutador.
O dispositivo de vácuo do disjuntor pode ser operado com um motor.
As operações extracção e introdução podem ser efectuadas
através de controlos eléctricos, quer localmente pelo operador,
quer por um sistema remoto.
Interface entre o operador e o aparelho A parte frontal do disjuntor fornece interface ao utilizador.
Apresenta o seguinte equipamento:
Botão de pressão LIGADO. Botão de pressão DESLIGADO. Contador de operações. Indicador do estado aberto e fechado do disjuntor. Indicador do estado carregado ou descarregado das molas do mecanismo de funcionamento.
Aparelho para recarga manual das molas do mecanismo de funcionamento.
Selector de sobreposição da libertação de subtensão (opcional).
Disjuntor eVD4 O disjuntor eVD4 é um sistema de protecção "plug and play"
completo do alimentador eléctrico de média tensão. É uma
evolução do conceito tradicional de disjuntor que, com um
simples dispositivo, pode efectuar as funções de corte,
medição, protecção, controlo e comunicação.
O disjuntor eVD4 é derivado da série VD4 com as suas
conceituadas características de fiabilidade e robustez.
O eVD4 integra o dispositivo de protecção da série RBX615 da
família ABB Relion® com sensores de corrente e tensão
combinados.
Com a solução integrada, o MTTR – Tempo Médio para Reparo
– do sistema gerido pelo eVD4 é muito mais baixo do que as
soluções tradicionais. Isto faz do eVD4 a solução ideal para
instalações onde um elevado grau de continuidade do serviço é
necessário.
O eVD4 está disponível nas versões fixa e amovível para o
comutador UniGear ZS1 e é mecanicamente permutável com
o disjuntor VD4.
Figura 9: disjuntor eVD4 com sensores integrados, protecção e unidade de controlo RBX 615.
21
Disjuntor VM1 O mecanismo de funcionamento de energia armazenada
mecanicamente convencional utilizado nos disjuntores VD4
pode ser substituído por um mecanismo de funcionamento
com actuador magnético, criando a série de disjuntores VM1.
Todas as características dos disjuntores descritos no
capítulo mantêm-se inalteradas, excepto para o
mecanismo de funcionamento.
O mecanismo de funcionamento baseia-se num número
muito reduzido de componentes:
Actuador com ímanes permanentes. O centro do mecanismo
de funcionamento consiste no actuador magnético que efectua
as operações de encerramento e abertura e mantém os
contactos principais nas suas posições, sendo retirados após
a operação. O íman conduz o mecanismo de funcionamento
até aos interruptores através uma alavanca de transmissão
única.
Dispositivo de controlo electrónico. Todas as funções (disparo,
operação, carregamento de energia e monitorização) são
efectuadas pelo controlador electrónico integrado. O disjuntor
está equipado com um alimentador de corrente alternada e
directa de tensão múltipla.
Condensadores. A energia necessária para ligar o mecanismo
de funcionamento é fornecida por uma bateria de
condensadores incorporada. A energia armazenada garante a
sequência O-C-O completa.
Sensores de posição. A posição dos contactos do disjuntor é
determinada através de sensores de proximidade electrónicos.
Normas IEC 62271-100 para o disjuntor.
Figura 10: Disjuntor VM1 com actuador magnético
22
1 UniGear ZS1 Disjuntor de gás
O comutador UniGear ZS1 pode também estar equipado com
disjuntores de gás SF6.
A série ABB de disjuntores de vácuo e de gás é mecanicamente
permutável e a mesma unidade do comutador pode, por isso,
aceitar qualquer um dos tipos de aparelho. Apenas a ABB pode
oferecer aparelhos com ambas as técnicas para toda a gama de
aplicações, níveis de tensão (12-17,5-24 kV), corrente atribuída
(630…4000 A) e poder de corte (16…50 kA).
Isto torna possível especificar a melhor solução para as
características de instalação e os alimentadores a serem
ligados e protegidos.
A longa experiência prática da ABB mostra que os dois tipos de
disjuntores são igualmente válidos e complementares.
Disjuntor HD4 Os disjuntores de média tensão HD4 utilizam gás de
hexafluoreto de enxofre (SF6) para extinguir o arco eléctrico
e como material isolante.
Graças às excelentes propriedades do gás SF6, a interrupção
das correntes ocorre sem o corte do arco e sobretensões. Não
há fenómeno de restabelecimento após a interrupção e as
propriedades dieléctricas que se seguem à interrupção são
recuperadas com extrema rapidez.
Os disjuntores de gás estão disponíveis para aplicações de
distribuição de energia eléctrica. São especialmente
recomendados para utilização em baterias de condensadores,
motores, transformadores isolados em óleo e em instalações
onde componentes que são especialmente sensíveis a
complicações dieléctricas e dinâmicas estão instalados (por
exemplo, cabos e transformadores antigos).
Pólos Os pólos do disjuntor HD4 utilizam o sistema de corte da
insuflação automática, combinado com as técnicas de
compressão e explosão automática numa única solução.
O sistema de corte da insuflação automática é a técnica mais
inovadora no campo dos disjuntores a gás e tem origem em
aparelhos de alta tensão.
A combinação das técnicas de compressão e explosão
automática permite obter o melhor desempenho de aparelhos de
alta tensão. Ambas as técnicas estão sempre presentes, mas
enquanto a anterior opera melhor em correntes de ligação baixa,
a mais recente actua com eficácia durante a operação com
valores de corrente mais elevados.
A técnica de insuflação automática permite a utilização de uma
quantidade mais pequena de gás do que a necessária para os
disjuntores baseados em outras técnicas. Pela mesma razão, a
pressão de gás é também reduzida consideravelmente. A
técnica de insuflação automática garante a tensão de
resistência isolante e poder de corte até 30% do valor atribuído,
mesmo com pressão relativa zero. A ampla gama de
disjuntores HD4 utiliza a mesma pressão de gás para todos os
níveis de tensão atribuída (12-17,5-24 kV). A monitorização do
nível de pressão de gás SF6 não é necessária, uma vez que os
pólos do disjuntor são sistemas de pressão selados
permanentemente e estão livres de manutenção.
São instalados com um dispositivo de controlo de pressão
para verificar se as características não são alteradas devido
a operações incorrectas ou de transporte.
Fig. 11: Disjuntor HD4
23
Mecanismo de funcionamento O disjuntor HD4 está equipado com um mecanismo de
funcionamento de energia armazenada mecanicamente. Este é
de disparo livre e, por isso, permite operações de abertura e de
encerramento independentes do operador.
O sistema de molas do mecanismo de funcionamento pode ser
recarregado manualmente ou através de um motor redutor. O
mecanismo de funcionamento é do mesmo tipo para toda a
série e possui uma gama de componentes sobressalentes e
acessórios padronizados.
Todos os componentes podem ser facilmente substituídos
através de conectores da tomada da ficha.
A abertura e o encerramento do aparelho pode ser realizada
através de botões de pressão na parte frontal do mecanismo de
funcionamento ou através de libertações eléctricas
(encerramento da derivação, abertura da derivação ou
subtensão).
Os disjuntores estão sempre equipados com um dispositivo
antibombagem para eliminar a possibilidade de comandos de
abertura e encerramento em simultâneo, comandos de
encerramento com molas descarregadas ou com os contactos
principais sem estarem na sua posição final de funcionamento.
Dispositivo Os pólos e o mecanismo de funcionamento estão fixos num
suporte de metal e dispositivo de manuseamento.
Os dispositivos estão fornecidos com um sistema de rodas que
torna possíveis as operações de introduzir e extrair o aparelho
da unidade do comutador com a porta fechada.
O dispositivo permite uma ligação eficaz do disjuntor à terra
através da estrutura metálica da unidade do comutador.
Interface entre o operador e o aparelho O painel frontal do disjuntor fornece interface ao
utilizador. Apresenta o seguinte equipamento:
Botão de pressão LIGADO. Botão de pressão DESLIGADO. contador de operações indicador do estado aberto e fechado do disjuntor indicador do estado carregado e descarregado das molas do
mecanismo de funcionamento. aparelho para recarga manual das molas do mecanismo de funcionamento
selector de sobreposição da libertação de subtensão (opcional) Indicador de pressão de gás LED (opcional)
Disjuntor HD4-HXA para componentes unidireccionais elevados A gama de disjuntores HD4 é aumentada pela versão HD4- HXA.
Esta série de disjuntores mantém todas as características
descritas neste capítulo, mas é notável pela sua capacidade de
ligar cargas com componentes unidireccionais fortes.
Para capacidades de corte de 40 kA ou inferiores, os disjuntores
HD4-HXA permitem ligar cargas com componentes
unidireccionais IDC = 100%, até tensão de serviço de 13,8 kV;
a 50 KA a percentagem de componente unidireccional IDC é
reduzida para 50%. Podem ser utilizados em todas as
instalações afectadas por componentes unidireccionais fortes,
mas o seu campo natural de aplicação encontra-se nos
transformadores de protecção e comutação dos circuitos
auxiliares nas centrais eléctricas.
Normas IEC 62271-100 para o disjuntor.
IEC 60376 para gás SF6.
Figura 12: Disjuntor HD4-HXA
24
1 UniGear ZS1 Contactor de vácuo
Os contactores de tensão média VSC Contact V são aparelhos
adequados para o funcionamento em corrente alternada e são
normalmente utilizados para controlar alimentadores que
necessitam de um elevado número de operações por hora.
São adequados para funcionamento e protecção de
motores, transformadores e baterias de correcção do factor
de potência.
Equipados com fusíveis apropriados, podem ser utilizados em
circuitos com níveis de falha até 1000 MVA.
A vida eléctrica dos contactores VSC Contact V é definida
como estando na categoria AC3 com 100.000 operações
(encerramento/abertura), corrente interrompida de 400 A.
Contactor VSC Contact-V Os contactores consistem num monobloco de resina contendo
os seguintes componentes:
interruptores de vácuo equipamento móvel actuador magnético alimentadores de tensão múltipla acessórios e contactos auxiliares.
Os contactores Contact-V são fornecidos nas seguintes
versões:
VSC7/P para tensões até 7,2 kV. VSC7/PG para tensões até 7 kV com 32 kV de tensão
admissível à frequência de potência. VSC12/P para tensões até 12 kV. VSC12/PG para tensões até 12 kV com 42 kV de tensão
admissível à frequência de potência.
Figura 13: Contactor VSC Contact-V
As duas versões estão disponíveis com um mecanismo de
funcionamento com bloqueio mecânico ou eléctrico.
Os contactores V-Contact VSC são mecanicamente
permutáveis com o antigo contactor V-Contact V/P e com toda
a série de disjuntores da ABB, por isso, a mesma unidade do
comutador pode aceitar os dois tipos de aparelho sem
modificação.
Uma versão dos contactores V-Contact VSC também é
utilizada no comutador compacto UniGear MCC até 400 A.
Mecanismo de funcionamento Devido ao actuador magnético, os contactores V-Contact
VSC necessitam de potência auxiliar insignificante em
todas as configurações (15W irrupção - 5W contínuos).
O V-Contact VSC está disponível em três
configurações diferentes.
• SCO (funcionamento de comando simples). O contactor fecha o fornecimento de tensão auxiliar para
entrada do alimentador de tensão múltipla, quando a tensão
auxiliar é cortada o contactor abre.
• DCO (funcionamento de comando duplo). O contactor fecha o fornecimento de tensão auxiliar para a
entrada de encerramento do alimentador de tensão múltipla e
abre quando a entrada da abertura é fornecida; a função
antibombagem é fornecida como um padrão.
• Também está disponível uma configuração DCO, sob pedido,
com uma função de subtensão atrasada Esta função permite
a abertura automática do contactor quando o nível de tensão
auxiliar cair abaixo dos níveis definidos pelo IEC.
A abertura pode ser atrasada num período entre 0 a 5
segundos (configuração do cliente através de interruptores
dip).
Todas as configurações são adequadas para 1.000.000
operações mecânicas.
Fusíveis O contactor está equipado com fusíveis de tensão
média para proteger os alimentadores em
funcionamento.
A coordenação entre o contactor, os fusíveis e a unidade de
protecção está garantida, em conformidade com as normas IEC
60470 para aparelhos na classe C.
A moldura de suporte dos fusíveis está geralmente predefinida
para instalação de um conjunto de três fusíveis por fase com
dimensões e tipo de percutor médios, em conformidade com as
seguintes normas:
• DIN 43625.
• BS 2692.
25
Podem ser aplicados os seguintes fusíveis:
• Tipo DIN com um comprimento de 192, 292 e 442 mm
• Tipo BS com um comprimento de 235, 305, 410, 454 e 553 mm.
As molduras de suporte dos fusíveis estão equipadas com um
dispositivo de abertura automática mesmo quando apenas um
fusível fundir.
Este mesmo dispositivo não permite o encerramento do
contactor mesmo quando um único fusível está em falta.
A gama de fusíveis ABB para a protecção do transformador
chama-se CEF, enquanto que CMF é para motores e
condensadores.
Normas • IEC 60470 para o contactor
• IEC 60282-1 para os fusíveis
Figura 14: Fusível de acordo com as normas DIN
Características eléctricas
VSC7/P VSC12/P
Tensão atribuída kV 7,2 12
Tensão atribuída de isolamento kV 7,2 12
Tensão atribuída admissível à frequência de potência kV 1min 20 (3) 28 (3)
Tensão atribuída admissível a impulso de iluminação kV 60 75
Frequência atribuída Hz 50/60 50/60
Corrente de curta duração admissível atribuída kA (1) ...50 .50
Corrente de pico kA ...125 .125
Corrente admissível de arco interno (2) kA 1s .50 .50
Corrente máxima atribuída do contactor A 400 400
(1) Limitada pelos fusíveis. (2) Os valores admissíveis de arco interno são garantidos nos compartimentos no lado da alimentação dos fusíveis (barramentos e aparelhos) pela estrutura do comutador e no lado de carga
(alimentação) pelas capacidades limitativas dos fusíveis. (3) VSC7/PG para tensão admissível à frequência de potência de 32 kV e VSC12/PG tensão admissível à frequência de potência de 42 kV estão disponíveis sob pedido num painel dedicado.
Desempenhos máximos do contactor com fusíveis
3.6 kV 7.2 kV 12 kV
Motores kW 1 000 1 800 3 000
Transformadores kVA 2 000 2 500 2 500
Condensadores kVAR 1 000 1 800 3 000
Correntes de carga máximas dos fusíveis
Alimentador Transformadores
Motores Condensadores
Tensão atribuída Fusível
Carga máxima Fusível
Carga máxima Fusível
Carga máxima
3.6 kV 200A 160A 315A 250A 450A 360A
7.2 kV 200A 160A 315A 250A 355A 285A
12 kV 200A 160A 200A 160A 200A 160A
26
1 UniGear ZS1 Interruptor-seccionador
Os painéis UniGear podem ser equipados com
interruptores-seccionadores tipo NAL ABB.
Estas unidades são utilizadas para ligar e proteger os
alimentadores e transformadores ou os transformadores de
serviço auxiliar na subestação e central eléctrica.
Os interruptores-seccionadores NAL são aparelhos isolados a
ar de tensão média que consistem num suporte fixo ao qual os
suportes isolantes são aplicados (superior e inferior), o sistema
de contactos (fixo e móvel) e alicates de fecho (dos fusíveis ou
barramentos de isolamento).
Interruptor-seccionador NALF-NAL O interruptor-seccionador está equipado com dois sistemas de
lâminas de contacto móveis, o principal (através do qual a
corrente de carga passa com o interruptor na posição fechada)
e o corte de arco (através do qual a corrente passa durante as
operações de abertura e fecho).
Esta solução significa que os contactos principais não estão
sob tensão e, por isso, mantém as características eléctricas do
aparelho inalteradas.
Durante a abertura do interruptor-seccionador, o ar é
comprimido pelos pistões contidos nos cilindros isolantes
superiores. No momento da abertura e separação dos
contactos, um sopro de ar comprimido é emitido através de
tubagens especiais, por isso o arco é refrigerado e desionizado.
Isto leva a um aumento gradual na resistência do arco
provocando a sua extinção. O movimento dos pistões é
sincronizado com os contactos de corte de arco do interruptor-
seccionador -isto garante o mais elevado influxo de ar no
momento da separação dos contactos e, por isso, assegura
uma extinção de arco fiável.
A unidade pode ser equipada com barramentos isolantes
(unidade de interruptor-seccionador NAL) ou fusíveis de tensão
média (unidade de interruptor-seccionador NALF com fusíveis).
O interruptor-seccionador NALF está equipado com um
mecanismo de libertação automático para disparo de fusíveis e
utiliza fusíveis em conformidade com as normas DIN 43625. A
gama de fusíveis ABB para protecção de transformadores é
CEF. Cada unidade é equipada com um seccionador de
ligação à terra com capacidade de realização para ligação de
cabos à terra.
O controlo de interruptor-seccionador, como o do seccionador
de ligação à terra, é executado manualmente a partir do
comutador do painel frontal.
A posição de ambos os itens do aparelho pode ser vista
directamente da parte frontal do aparelho do comutador
através de uma janela de inspecção.
O painel do comutador pode ser equipado com um conjunto de
três transformadores de corrente ou com sensores de medição.
A unidade de Alimentação do Interruptor (DF) consiste em
dois compartimentos de energia: barramentos e
interruptores-seccionadores/cabos. O último contém tanto
os interruptores-seccionadores e como os terminais de
ligação dos cabos de alimentação.
Figura 15: Interruptor-seccionador NALF
27
A segregação entre os compartimentos de energia ocorre
automaticamente com o encerramento do seccionador de
ligação à terra. Um interruptor de isolamento cria separação
completa entre os contactos fixos do interruptor-seccionador,
fazendo os que se encontram no topo inacessíveis aos
operadores. Isto torna possível as operações de manutenção
nos cabos e fusíveis, mantendo o restante do comutador em
operação.
O painel UniGear ZS1 com interruptor-seccionador fixo é
classificado LSC-2A porque os compartimentos do aparelho e
cabo não estão segregados fisicamente.
O interruptor-seccionador, o seccionador de ligação à terra e a
porta de acesso ao compartimento dos cabos estão bloqueados
um com o outro
para garantir a máxima segurança para o pessoal e o
funcionamento correcto.
Cada painel de comutador está equipado com um
compartimento auxiliar, onde os instrumentos e a cablagem
auxiliar estão alojados.
Todos os painéis de comutador são acessíveis desde a parte
frontal e as operações de serviço e manutenção podem, por
isso, ser executados mesmo quando o comutador é montado
na parede.
Normas
IEC 60265-1 para interruptor-seccionador
IEC 60282-1 para os fusíveis
Características eléctricas
Tensão atribuída kV 12 17,5 24
Tensão atribuída de isolamento kV 12 17,5 24
Tensão atribuída admissível à frequência de potência (1) kV 1 min 28 38 50
Tensão atribuída admissível a impulso de iluminação kV 75 95 125
Frequência atribuída Hz 50/60 50/60 50/60
(1) versão GB/DL está disponível com um pedido especial no que respeita às características dieléctricas.
Unidade de interruptor-seccionador NALF com fusíveis
Corrente de curta duração admissível atribuída kA (1) …25 …25 …20
Corrente de pico kA …100 …100 …63
Corrente máxima atribuída dos fusíveis A 100 63 63
Corrente admissível de arco interno (2) kA 1 s …40 …40 …25
(1) Limitada pelos fusíveis.
(2) Os valores admissíveis de arco interno são garantidos nos compartimentos no lado da alimentação dos fusíveis (barramentos) pela estrutura do comutador e no lado de carga (cabos) pelas capacidades limitativas dos fusíveis.
Tabela de selecção dos fusíveis para transformadores de protecção
Tensão
atribuída do
transformador
[kV]
Saída atribuída do transformador (kVA)
Tensão
atribuída do
fusível [kV] 25 50 75 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000
Ligação de fusíveis CEF In [A]
3 16 25 25 40 40 50 63 80 100 125 3,6/7,2 5 10 16 25 25 25 40 40 50 63 80 100 125
6 6 16 16 25 25 25 40 40 50 63 80 100 125 10 6 10 16 16 16 20 20 25 31,5 40 50 63 80 100 125
12 12 6 6 10 16 16 16 20 20 25 40 40 50 63 80 100 125 15 6 6 10 10 16 16 16 20 20 25 40 40 50 63 80 100 125 17,5
20 6 6 6 10 10 16 16 16 20 20 25 31,5 40 50 63 80 24
24 6 6 6 6 10 10 16 16 16 20 20 25 40 40 50 63 80
A tabela foi calculada em conformidade com as normas IEC 60787 e IEC 62271-105 (para tensões de funcionamento até 24 kV). Foram assumidas as seguintes condições de trabalho do transformador:
Sobrecarga de longa duração máxima – 150%
Corrente de irrupção magnetizante - 12XIn durante 100 ms
Tensão de curto-circuito do transformador em conformidade com IEC 60076-5
Fusíveis em condições de trabalho em ambiente normalizado
A tabela acima apresenta detalhadamente a corrente atribuída de uma ligação de fusível específica para uma determinada tensão de linha ou classificação do transformador. Para critérios diferentes, a selecção do fusível deve ser recalculada.
Os limites fornecidos da corrente atribuída do fusível não são obrigatórios na utilização do seccionador NALF/NAL sem sistema de disparo de fusíveis. Os valores da corrente atribuída dos fusíveis
correspondentes a estas aplicações são fornecidos pelo catálogo da ABB “FUSÍVEIS”.
28
1 UniGear ZS1 Dispositivos de serviço
A gama UniGear ZS1 está equipada com todos os
dispositivos de serviço necessários às actividades de
manutenção de serviço.
Os dispositivos estão divididos em quatro tipos diferentes:
Ligação à terra sem capacidade de realização
Ligação à terra com capacidade de realização
Teste de cabo
Isolamento
Dispositivo de ligação à terra sem
capacidade de realização Estes dispositivos realizam a mesma função que os
seccionadores de ligação à terra sem capacidade de
realização.
Por isso, estes não têm capacidade para ligar circuitos
activos à terra em condições de falha.
São utilizados para assegurar uma ligação à terra fixa
adicional, tal como é necessário em alguns
procedimentos de manutenção e serviço de instalação,
como uma garantia de segurança complementar para o
pessoal.
A utilização destes dispositivos exige a remoção do aparelho
(disjuntor ou contactor) do comutador e a sua substituição pelo
dispositivo.
Os painéis de comutador predefinidos para utilização dos
dispositivos de ligação à terra devem ser fornecidos com
uma fechadura de segurança que, quando activada, evita a
sua introdução.
Este dispositivo está disponível em duas versões:
• Ligação à terra do sistema de barramento principal.
• Ligação à terra dos cabos de alimentação.
Durante a fase de introdução, o dispositivo de ligação à terra
dos barramentos principais só levanta o obturador superior e
executa a ligação à terra dos contactos ligados às ligações de
derivação superiores (e, por isso, ao sistema de barramento
principal) através da estrutura do comutador.
Durante a fase de introdução, o dispositivo de ligação à terra
dos cabos de alimentação apenas activa o obturador inferior e
executa a ligação à terra dos contactos ligados às ligações de
derivação inferiores (e, por isso, aos cabos de alimentação)
através da estrutura do comutador.
Estes dispositivos também podem ser utilizados na unidade de
barramento. Nesse caso, ligam à terra um dos dois lados do
sistema de barramento principal.
Dispositivo de ligação à terra com
capacidade de realização Estes dispositivos realizam a mesma função que os
seccionadores de ligação à terra com capacidade de
realização.
Consistem em disjuntores equipados apenas com terminais
inferiores (ligação à terra dos cabos de alimentação) superiores
(ligação à terra dos barramentos principais). Os contactos sem
terminais estão em curto-circuito através de uma barra de
cobre e ligados à terra através do dispositivo do aparelho.
Mantêm todas as características dos disjuntores, tais como
poder de realização e de corte em circuitos activos sob
condições de falha.
São utilizados para assegurar uma ligação à terra
extremamente eficaz em circuitos atingidos por uma falha.
Eles permitem que as operações de abertura e de fecho
sejam realizadas rapidamente com controlo remoto eléctrico.
A utilização destes dispositivos exige a remoção do aparelho
(disjuntor ou contactor) do comutador e a sua substituição pelo
dispositivo.
Os painéis de comutador predefinidos para utilização dos
dispositivos de ligação à terra deve ser fornecidos com um
fechadura de segurança que, quando activada, evita que
estes fiquem introduzidos.
Figura 16: Dispositivo de serviço HD4
29
Este dispositivo está disponível em duas versões:
• Ligação à terra do sistema de barramento principal.
• Ligação à terra dos cabos de alimentação.
Durante a fase de introdução, o dispositivo de ligação à terra
dos barramentos principais só levanta o obturador superior e
predefine os contactos ligados às ligações de derivação
superiores (e, por isso, ao sistema de barramento principal)
para encerrar a ligação à terra através de um mecanismo de
operação.
Durante a fase de introdução, o dispositivo de ligação à terra
dos cabos de alimentação apenas activa o obturador inferior e
predefine os contactos ligados às ligações de derivação
inferiores (e, por isso, aos cabos de alimentação) através de
um mecanismo de operação.
Estes dispositivos também podem ser utilizados na unidade de
barramento. Nesse caso, ligam à terra um dos dois lados do
sistema de barramento principal.
Dispositivo de teste do cabo de alimentação Estes dispositivos permitem que os testes de isolamento nos
cabos de alimentação possam ser realizados sem aceder ao
compartimento de alimentação ou sem desligar os cabos do
comutador.
A utilização destes dispositivos exige a remoção do aparelho
(disjuntor ou contactor) do comutador e a sua substituição pelo
dispositivo.
Durante a fase de activação, o dispositivo apenas activa o
obturador inferior e, através dos conectores com as quais
está equipado, permite a ligação dos cabos do aparelho de
teste.
Este dispositivo pode apenas ser utilizado com alimentadores
de entrada e saída com a porta aberta.
Dispositivo de isolamento O dispositivo de isolamento permite que os contactos
superiores do comutador possam ser ligados directamente
aos inferiores. A ligação é realizada de um modo
extremamente seguro, utilizando os pólos do disjuntor para
isolar os barramentos de ligação do ambiente externo. Nas
unidades de alimentação de entrada e saída, ele liga o
sistema de barramentos principal aos cabos de
alimentação, enquanto que no barramento, liga aos dois
lados do sistema de barramentos. Este dispositivo tem a
sua aplicação no comutador UniGear para realizar
alimentadores de entrada e saída sem um disjuntor nas
redes radiais, para realizar as ligações dos cabos entre
dois itens do comutador colocados à frente um do outro,
na realização de unidades de interligação e na criação da
configuração de elevação do barramento com duplo
isolamento (neste caso, as duas unidades são constituídas
por barramentos, a anterior instalada com um disjuntor e a
última com um dispositivo de isolamento).
Os painéis de comutador predefinidos para a utilização dos
dispositivos de isolamento devem ser instalados com uma
fechadura de segurança que, quando activada, evita que estes
fiquem introduzidos.
Dispositivo de ligação à terra do
sistema de barramento
principal, sem capacidade de
realização.
Dispositivo de ligação à
terra do cabo de
alimentação, sem
capacidade de realização.
Dispositivo de teste do cabo.
Dispositivo de ligação à terra
do sistema de barramento
principal, com capacidade de
realização.
Dispositivo de ligação à
terra do cabo de
alimentação, com
capacidade de realização.
Dispositivo de isolamento.
30
1 UniGear ZS1 Seccionador de ligação à terra ultra-rápido
O UFES (Seccionador de ligação à terra ultra-rápido) é um
seccionador de ligação à terra de acção extremamente
rápido e de design inovador, realizando todas as 3 fases de
ligação à terra em menos de 4 ms após a detecção de uma
falha no arco interno.
O tempo de operação extremamente curto do elemento de
comutação primário, em conjugação com a detecção de
corrente de falha e luz fiável e rápida asseguram que uma
falha no arco interno seja extinta quase imediatamente após
a sua formação. Desta forma, os danos mecânicos e térmicos
no interior do sistema de comutador protegido são
eficazmente evitados.
O UFES está disponível para desempenhar uma variedade de aplicações no comutador UniGear ZS1:
• Instalação de barramento com caixa de compartimento superior
• Instalação do compartimento de cabos (versão 12/17,5 kV 50 kA )
Vantagens imbatíveis em caso de falha num arco
• Redução drástica dos custos de reparação: não são esperados danos no equipamento do comutador. Não é necessário trocar o painel avariado.
• Disponibilidade do sistema amplamente aumentada: após a inspecção e a eliminação da razão da falha, o comutador pode voltar ao serviço dentro do período de tempo mais curto possível.
• Segurança de operação amplamente aumentada em casos de falha ou operação incorrecta por parte de humanos em condições de manutenção.
Figura 17: Dispositivo electrónico para medição,
lógica e disparo, tipo QRU1
Figura 18: Elemento de comutação primário tipo U1
Características eléctricas máximas no UniGear ZS1 IEC Tensão de isolamento atribuída (rms) (1) kV 12 17,5 24
Tensão atribuída admissível à frequência de potência (rms) kV 28 38 50
Tensão atribuída admissível a impulso de iluminação (pico) kV 75 95 125
Frequência atribuída Hz 50/60 50/60 50/60
Corrente atribuída de curta duração admissível (rms) (1) kA 50 50 31,5
Corrente atribuída de fecho em curto-circuito kA 125 125 80
Duração atribuída de curto-circuito s 3 3 3
(1) versão GB/DL está disponível com um pedido especial no que respeita às características dieléctricas (42 kV) e corrente de curta duração admissível (4 s).
31
n
t TC
Pressão excessiva na barra
1,6
I(t)
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0
Tempo em ms
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Corrente de curto-circuito I
Componente DC
+ < 4 ms Tempo em ms
tTC
Tempo de arco eléctrico com UFES
Purificação final da corrente de falha através do disjuntor a montante - 80 ms + timex
Tempo de alcance para critérios de disparo
tTC
Curva de pressão com UFES (4 ms) Curva de pressão sem UFES
Tempo de alcance para critérios de disparo
Figura 19: Em casos raros, uma falha no interior do cubículo do comutador
devido, ou a um defeito ou a uma condição de serviço excepcional ou,
principalmente, a uma falha ou operação incorrecta por parte de humanos, pode
iniciar um arco interno. Quanto mais rápida for a interrupção do arco, menor
destruição irá ocorrer no equipamento do comutador.
Figura 20: Evita os efeitos severos de uma falha do arco interno, tais como ...
- Aumento rápido da temperatura (até 20.000 °C)
- Aumento rápido da pressão (ver figura)
- Queima de materiais
... através da extinção mais rápida possível.
1. 2. 3. 4. 5.
CB CB CB CB CB
CT CT CT CT CT
Ik“ Ik“ Ik“ Ik“ Ik“
UFES QRU UFES QRU UFES QRU UFES QRU UFES QRU
(Opcional)
I(t) I(t) I(t) I(t) I(t)
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0
Tempo em ms Tempo em
ms Tempo em ms
Tempo em ms
Tempo em ms
Figura 21: Descrição da sequência do evento
1. Formação do arco interno.
2. Detecção do arco através de dispositivo electrónico (luz e corrente).
3. ~ 1-2 ms após detecção: Sinal de disparo para os elementos de comutação primários UFES
4. ~ 3-4 ms após detecção: Ligação trifásica à terra fixada através dos elementos de comutação primários UFES.
→ Interrupção da tensão do arco: Extinção imediata do arco.
→ Fluxo da corrente de falha controlado através dos elementos de comutação primários UFES para o potencial de terra.
5. Purificação final da corrente de falha através do disjuntor a montante.
32
1 UniGear ZS1 Limitador-Is: limitação de corrente de falha
Tensão atribuída kV 12,0 17,5 24,0 36,0/40,5
Corrente atribuída A 1250/2000/2500/ 3000/40001)
1250/2000/2500/ 3000/40001)
1250/1600/2000/ 25001)/30001)
1250/2000/25001)
Interromper corrente kARMS Até 210 Até 210 Até 140 Até 140
1 2 k perm.
1
s
1
1
s
l l
2
2
2
l
l
Correntes de curto-circuito demasiado elevadas?
O limitador-Is, um dispositivo de comutação com tempo de
operação extremamente curto, resolve o problema.
T1 T2
ln = 31,5 kA ln = 31,5 kA
Diagrama
monofásico de um
barramento para
um sistema com ln =
31,5 kA com um
limitador - l
l = l + l ln = 31,5 kA
i
160 kA
i = i + i
sem limitador- I
Corrente i = i + i
na localização da falha
80 kA
(31,5 kA x H x √2)
i = i + i
com limitador- I
1
2
t
Figura 22: Diagrama de aplicação do limitador- I Figura 23: Limitador-I
Dados Técnicos
1) com ventoinha de refrigeração
33
S
S
I
I
I I
s
kT
kG
Aplicações potenciais Um dispositivo de comutação tão rápido é adequado para uma
variedade de aplicações que não podem ser realizadas por
seccionadores convencionais. Os mais importantes destes
estão apresentados abaixo.
Vantagens de todas as aplicações de limitador- I:
– Redução das correntes de curto-circuito na localização da falha
– Não há necessidade de actualizar o comutador existente.
31,5 MVA
12%
Opção
B
110 kV
40 MVA
8%
Opção A, figura 24 Operação de acoplagem paralela de dois sistemas.
10 kV/31,5 kA 10 kV/40 kA
Vantagens:
– Melhora a qualidade da potência – Aumenta a fiabilidade do sistema – Redução da impedância de rede – Fluxo de carga óptimo
Opção A
Opção C:
Figura 24: Três aplicações possíveis de limitadores-I numa figura
Opção B, figura 24
Limitador-Is no alimentador gerador para proteger o sistema de
alta tensão.
(Opção A, B, C)
Vantagens:
– O gerador pode ser ligado independente da capacidade de curto-circuito do sistema
– O sistema de barramento existente não precisa de ser alterado
– Não há necessidade de um disjuntor do gerador caro
ıı = 15 kA
10 kV/25 kA
Opção C, figura 24 Limitador-I s e o reactor ligados em paralelo.
Vantagens:
– Evita perdas de cobre do reactor – Evita perda de tensão no reactor – Ausência do campo electromagnético do
reactor
10 kV/16 kA
Opção D
ıı = 3 kA
Opção D, figura 25 Fornecimento de estação de serviço e rede
pública.
Vantagens:
– O alimentador gerador industrial/privado pode ser ligado à grelha (totalmente carregado)
– Disparo selectivo do limitador-Is (o limitador-Is irá operar apenas para falhas de curto-circuito da grelha)
Figura 25: Limitador-Is no ponto de ligação com uma rede de fornecimento público (Opção D)
Opção E, figura 26 Se, no caso de serem instalados dois limitadores-Is, for exigida
uma mesa de controlo de disparo selectivo, torna-se necessária
a medição da corrente total.
Vantagem: O limitador-Is dispara da seguinte forma:
• Curto-circuito na secção A: Apenas o limitador-Is n.º 1 dispara.
• Curto-circuito na secção B: O limitador-Is n.º 1 e n.º 2 disparam.
• Curto-circuito na secção C: Apenas o limitador-Is n.º 2 dispara.
T1
IT1
A
S-1
T2
IT2
B
S-2
T3
IT3
C
Figura 26: Utilização de mais do que um limitador-I com selectividade (Opção E)
34
1 UniGear ZS1 Transformadores de medida
Transformadores de corrente de tipo de bloco Os transformadores de tipo de corrente de bloco são isolados a
resina epóxida e utilizados para fornecer dispositivos de
medida e instrumentos de protecção. Estes transformadores
podem ter um núcleo enrolado ou uma barra de casquilho com
um ou mais núcleos, com classes de precisão e desempenho
adequadas aos requisitos da instalação. Eles estão em
conformidade com as normas IEC 60044-1.
As suas dimensões estão de acordo com as normas de tipo
estreito DIN 42600, nas versões de tamanho longo e médio até
2500 A, onde elas são do tipo toroidal numa amplitude de
correntes desde 3150 A até 4000 A (tipo KOKS). Os
transformadores de corrente também podem ser fornecidos
com uma tomada com capacidade para ligar os dispositivos de
sinalização de tensão. Os transformadores de corrente são
normalmente instalados no lado de carga do compartimento do
aparelho para medição das correntes de fase da unidade do
comutador. A instalação no lado de fornecimento do
compartimento do aparelho também é possível (aplicações de
barramento) para medição de correntes de barramento ou para
libertar certos esquemas de protecção. A gama de
transformadores de corrente da ABB é designada de TPU.
Transformadores de corrente de núcleo de anel Os transformadores toroidais são do tipo de isolamento a resina
epóxida e utilizados para fornecer os dispositivos de protecção
e medição. Estes transformadores podem apresentar ou um
núcleo fechado ou um que se pode abrir.
Eles podem ser utilizados tanto para medição das correntes
de fase, como para detecção da corrente de falha da terra.
Eles estão em conformidade com as Normas IEC 60044-1.
Figura 28: TPU 1250 A
Figura 29: TPU 2500 A
Figura 27: Transformador de corrente toroidal Figura 30: KOKS 3150 A
35
Transformadores de tensão Os transformadores de tensão são do tipo de isolamento a
resina epóxida e são utilizados para fornecer os dispositivos de
protecção e medição. Eles estão disponíveis para montagens
fixas ou para instalações em dispositivos extraíveis ou
amovíveis.
Eles estão em conformidade com as Normas IEC 60044-2.
As suas dimensões estão de acordo com as normas de tipo
estreito DIN 42600.
Estes transformadores podem ter um ou dois pólos, com
classes de precisão e desempenho adequados aos
requisitos funcionais dos instrumentos a eles ligados.
Quando estão instalados em dispositivos extraíveis ou
amovíveis, eles são instalados com fusíveis de protecção de
tensão média.
Os dispositivos amovíveis também permitem a substituição
dos fusíveis com o comutador em serviço. A extracção do
dispositivo com a porta fechada opera automaticamente o
encerramento do obturador de segregação metálico entre os
componentes eléctricos do comutador e o compartimento do
instrumento.
Os transformadores de tensão fixos podem ser instalados
directamente no sistema de barramento principal num
compartimento específico (aplicações de barramento).
A gama de transformadores de tensão da ABB é designada
de TJC, TDC, TJP.
Figura 31: Dispositivo VT com fusíveis
Figura 32: Pólo único VTs - tipo TJC
Figura 33: VTs de polo único - tipo TDC
Figura 34: VTs de polo único com fusível - tipo TJP
36
1 UniGear ZS1 Sensores de medição
Transformadores de medida
electrónicos O futuro para a medição de correntes e de tensões no UniGear
inteligente é um transformador de medida de baixa potência
(em conformidade com as actuais normas IEC, pertencem ao
grupo de transformadores de medida electrónicos) chamado
“sensor” para abreviar. Estes produtos substituem os
transformadores de medida convencionais de ambos os
núcleos de anel e bloco.
A funcionalidade característica dos sensores ABB
avançados é o nível do sinal de saída, o qual é totalmente
adaptado para encaixe do novo equipamento baseado no
microprocessador, sem haver a necessidade de potência
adicional.
O nível do sinal de saída analógico depende do princípio
utilizado e pode ser:
– Na gama de mV para sensor de corrente (o valor típico é 150
mV à corrente primária atribuída).
– Na amplitude de volts para os sensores de tensão, onde a
relação de divisão é de 1:10000 (p. ex., saída 1/√3 V para
10000/√3 kV da tensão do sistema nominal no lado de
saída/primário.
O UniGear ZS1 pode ser instalado com o sensor de tipo de bloco KEVCD
– O KEVCD é sensor de tipo de bloco com uma forma que está
em conformidade com a norma de tamanho DIN. Podem ser
seleccionadas duas versões:
uma que fornece a medição da corrente em conjunto com a
capacidade da indicação da tensão ou a segunda que,
adicionalmente a estas funcionalidades, também possibilita a
medição da tensão. Todas as medições/sensoriamentos para
cada fase são realizadas no interior de uma única estrutura,
não havendo, portanto, necessidade de dispositivos
adicionais.
Características dos sensores A construção da corrente e dos sensores de tensão é
realizada sem a utilização do núcleo ferromagnético. Este
facto resulta em vários benefícios importantes para o utilizador
e para a aplicação:
– o comportamento do sensor não é influenciado pela falta de
linearidade e largura da curva de histerese, o que resulta
numa resposta linear e precisa ao longo da vasta amplitude
dinâmica das quantidades medidas
– o sensor/dispositivo único pode ser utilizado tanto com o
propósito de protecção como de medição (não há
necessidade de um produto/design separados)
– não existem perdas de histerese, logo, os sensores também
apresentam uma resposta de frequência excelente em
frequências diferentes daquela que lhes foi atribuída,
fornecendo, assim, uma entrada muito precisa para as
funções de protecção, permitindo uma análise da falha mais
precisa e uma localização mais eficiente da mesma.
– os sensores não possuem estados perigosos em
funcionamento (não existem problemas se mantiver a saída
em curto-circuito ou a deixar aberta), resultando numa
segurança elevada para os dispositivos envolventes e para
o pessoal. O sinal de saída permanece muito baixo mesmo
em situações de falha da rede.
– a utilização de sensores não permite a possibilidade de
fenómenos de ferro-ressonância relacionados, aumentando,
assim, ainda mais a segurança e a fiabilidade da rede de
alimentação; além disso, não há necessidade de
equipamento para protecção adicional, carga ou cablagem
especiais.
Figura 35: Linearidade dos sensores ABB avançados e exemplificação das formas de onda do sinal de saída comparadas com CT saturada convencional
Saída
secundária
Nível de saturação
Corrente primária
Sensor ABB
Padrão CT
37
Os sensores ABB estão ligados aos dispositivos de
avaliação de protecção e medição através de cabos e
conectores blindados, fornecendo um maior grau de
imunidade face a perturbações electromagnéticas.
A precisão destes sensores é verificada e testada, incluindo a
cablagem, logo, é assegurada informação precisa no dispositivo
de avaliação.
Figura 36: Corrente de tipo de bloqueio KEVCD e sensor de tensão
Benefícios dos sensores Devido à resposta linear e à vasta amplitude dinâmica, os
sensores são dispositivos muito mais padronizados
(comparado com um diferente número de concepções de CTs e
VTs). Por isso, é muito mais fácil seleccionar a concepção
adequada (simplifica o trabalho dos engenheiros) e pode
também existir uma redução dos componentes sobressalentes
do lado do utilizador.
A diminuição significativa do poder de consumo durante o
funcionamento dos sensores, devido a perdas insignificantes
introduzidas pelos sensores (não existe ferro = não existe
perdas de histerese; menor corrente de saída e enrolamento
insignificante = perdas menores no enrolamento do sensor),
resulta em enormes poupanças de energia perdida e aumento
de temperatura minimizado (melhorando, assim, as condições
da temperatura e a envelhecimento dentro da aplicação).
Também resulta em dispositivos mais leves, pesando apenas
uma fracção dos CTs ou VTs convencionais. Por isso, não são
necessárias máquinas/ferramentas especiais para os carregar
e os custos de transporte pode ser mais pequenos.
Ligação rápida dos sensores aos IEDs sem quaisquer
ferramentas e material necessário simplifica e reduz o
esforço de montagem.
38
1 UniGear ZS1 Sensores de medição
S
P
Sensor de corrente O sensor de corrente é baseado no princípio da bobina
Rogowski. A bobina Rogowski trabalha do mesmo modo que os
transformadores de corrente de núcleo de ferro convencionais
(CTs). A diferença principal entre as bobinas Rogowski e os
CTs é que os enrolamentos da bobina Rogowski são enrolados
à volta de núcleo não-magnético, em vez de um núcleo de ferro.
Como resultado, as bobinas Rogowski são lineares desde que o
núcleo não magnético não possa saturar. As bobinas Rogowski
produzem tensão de saída (U ) que é um derivado de tempo à
escala da corrente primária medida (I ).
Figura 37: Princípio de trabalho da bobina Rogowski
A integração do sinal de saída do sensor de corrente é
desempenhada dentro do IED ligado de forma a obter as
informações acerca do valor da corrente real.
Em caso de corrente primária puramente sinusoidal (Ip )
em frequência atribuída definida como:
A tensão de saída é desfasada a 90º da forma de onda da
corrente primária.
Por isso, para obter informações em bruto e simples acerca do
sinal da corrente medido, é possível utilizar voltímetros com
alta impedância de entrada. No entanto, informações mais
exactas e precisas sob condições transientes, conteúdo de
componentes de frequência diferentes ou distorções em forma
de onda da corrente que aparecem na rede de alimentação
eléctrica requerem a integração do sinal de tensão emitido pela
bobina Rogowski. Esta funcionalidade já está disponível no
interior dos IEDs fornecidos pela ABB, por isso, já é possível
realizar uma medição muito precisa da corrente primária.
A tensão de saída da bobina Rogowski depende linearmente
da frequência, por isso, o valor atribuído da tensão de saída é
de 150 mV a 50 Hz e de 180 mV a 60 Hz. Logo que a
frequência atribuída seja definida no IED, o sensor fornece
informações precisas sobre o sinal de corrente primário
medido para diferentes harmónicas (não se aplicam perdas
de histerese ou saturação) e, assim, é assegurado o
desempenho correcto para todas as funções de protecção.
Em teoria, a resposta à entrada da bobina Rogowski é linear
numa amplitude dinâmica ilimitada da corrente primária medida.
As restrições na sua utilização são originárias de outras
limitações, p. ex., tamanho de aplicação, fixações, etc.. Apenas
uma bobina é suficiente para cobrir toda a gama de correntes
primárias necessárias, p. ex., a de tipo de bloqueio KEVCD
contem um condutor primário e, devido a esse facto, são
necessários apenas dois tipos para cobrir a gama de correntes
primárias de 0 a 3200A.
Estão em conformidade com as normas IEC 60044-8.
a tensão de saída da bobina Rogowski é
Para este caso, o valor r.s.m. do sinal de saída podia ser
facilmente medido mesmo sem integrador, utilizando um
voltímetro ou um osciloscópio, observando a mudança de
fase de 90º da forma de onda da corrente primária.
39
Sensor de tensão O sensor de tensão está baseado num princípio do divisor de
tensão resistente. Consiste em 2 elementos resistentes que
dividem o sinal de entrada para o nível onde é possível ligar a
dispositivos de medição LV padrão.
A principal diferença entre o divisor de tensão resistente e o
transformador de tensão convencional (VT) é o seu princípio
de trabalho. Em caso de VTs, a tensão é induzida no
enrolamento. No caso do divisor de tensão, a tensão é
simplesmente dividida em relação às resistências dos
elementos resistentes para que não ocorra indução.
Figura 38: Princípio de funcionamento de divisor de tensão resistivo
Resistências utilizadas consistem numa haste fabricada em
material de cerâmica estável, na qual o padrão de resistência
não-indutiva especial é aplicado.
O sinal de saída é uma tensão directamente proporcional à
tensão primária, por isso, não é necessária integração ou
qualquer processamento extra.
Em caso de tensão primária puramente sinusoidal (UP) em
frequência atribuída definida como:
A relação de divisão padrão utilizada na ABB é de 10000/1. Isto
assegura que o sinal de saída é suficiente e seguro para outros
processamentos dentro do IED.
Para obter informações em bruto e simples acerca do sinal
de tensão medido, é possível a utilização de voltímetros
com alta impedância de entrada; no entanto, a utilização dos
IEDs da ABB é recomendada, já que esta ligação foi testada
e verificada.
O divisor de tensão resistente não possui núcleo ferromagnético
ou enrolamento. Por isso, não existe o risco de fenómenos de
ferro-ressonância, como no caso dos VTs, e não são
necessários dispositivos de amortecimento para esse propósito.
A utilização de tais divisores aumenta significativamente a
segurança e a fiabilidade da rede, assim como a segurança do
pessoal sob todas as circunstâncias. Também não existe
qualquer problema ou perigo se os terminais secundários
entrarem em curto-circuito. Além disso, o sensor pode
permanecer ligado à frequência de potência, mesmo durante os
testes de tensão do comutador.
O divisor resistente opera correctamente mesmo durante os
transientes onde o DC, assim como outros componentes de
frequência, estão presentes (a ausência de núcleo
ferromagnético no interior do divisor significa que não existe
possibilidade de saturação em frequências diferentes). Isto
permite a avaliação sem distorção dos transientes e a análise
precisa das funções de protecção. Além da possibilidade de
medição dos componentes DC durante os transientes, o divisor
de tensão resistente também permite a medição contínua e
precisa da tensão DC em estado estável.
Devido à resposta linear e à impossibilidade de saturação, um
único divisor é suficiente para cobrir a gama de tensões desde
0 a 24 kV. No entanto, no caso da estrutura total do sensor da
tensão, outros requisitos mecânicos ou dimensões/distâncias
para diferentes níveis de tensão podem precisar de ser tidos
em conta.
Para esse caso, estão disponíveis duas alturas diferentes de
KEVCD, de acordo com as dimensões DIN padrão. Então, a
versão de sensor seleccionada também poderia ser usada para
níveis de tensão mais baixos, nesse caso, a tensão primária
atribuída máxima.
Estão em conformidade com as normas IEC 60044-7.
a tensão de saída do divisor de tensão resistente é
Também para este caso, o valor do sinal de saída pode ser
facilmente medido utilizando um voltímetro ou um
osciloscópio
40
1 UniGear ZS1 Terminais de cabos
Terminações para cabos isolados do polímero 1 – 24 kV É fundamental que os cabos de alimentação que ligam o
comutador estejam terminados adequadamente e, para esse
propósito, a ABB tem desenvolvido uma excelente gama de
produtos fáceis de usar para preparação e terminação de
cabos.
Os cabos de alimentação MV são normalmente concebidos
com um condutor de alumínio ou cobre, isolamento a
material de polímero, uma malha de isolamento extrudida,
malha de metal, armadura (opcional) e casaco exterior de
polímero.
Para permitir que uma corrente possua propriedades fiáveis e
seguras, é necessário atingir a ligação mecânica suficiente
entre o condutor do cabo e o barramento. A AAB oferece
encaixes dos cabos mecânicos concebidos para encaixar o
condutor do cabo através do travamento do parafuso. Também
é essencial orientar correctamente o campo eléctrico do cabo,
e a ABB oferece terminações de aplicação a frio, feitas de
borracha, que criam uma pressão activa à volta do cabo. Além
disso, se o cabo for concebido com outro tipo de malha
metálica que não os fios de cobre, devem ser utilizados kits de
ligação à terra especiais para se conseguir o tratamento
adequado de possíveis correntes de falha. A armadura do cabo
deve ter o mesmo potencial de terra que a malha do cabo, por
isso, pode ser necessário utilizar acessórios de ligação
adicionais que também estão disponíveis. Informações
detalhadas podem ser encontradas em informações técnicas
separadas para acessórios de cabos.
Aplicações e características
Dependendo da concepção do cabo, é necessária a utilização
do tipo correcto do acessório do cabo. Quando os cabos de
condutor eléctrico unipolar são concebidos apenas com uma
malha de fios de cobre, é suficiente utilizar apenas um encaixe
do cabo e uma terminação que encaixe no tamanho real do
cabo.
O benefício dos acessórios aplicados a frio baseia-se no
facto de não ser necessário calor ou chama aberta para a
instalação (excepto para os vedantes da derivação nos
cabos compostos por 3 condutores). Após a preparação do
cabo, a terminação simplesmente desliza sem quaisquer
ferramentas. Se for utilizado um cabo composto por três
condutores ou um cabo com malha de fita de cobre ou
malha de folha de alumínio ou um cabo com armadura, é
necessário material adicional.
Outro facto muito importante é a preparação correcta do
cabo, e a ABB oferece excelentes ferramentas de
preparação de cabos.
Produtos de terminação de cabos recomendados A terminação do cado de tipo Kabeldon SOT previamente
moldada pode ser utilizada em qualquer cabo de polímero,
independentemente da concepção ou do tamanho do
condutor. O tipo SPOT 10 é concebido para cabos a 7,2 kV,
enquanto o tipo SOT 24 cobre 12, 17,5 e 24 kV. Poucas
variantes de terminações encaixam numa vasta gama de
tamanhos de cabo. Material extra, tal como os kits de
ligação à terra, os vedantes de ramificação para cabos de 3
condutores e material de potencial de malha para a
armadura dos cabos, é também coberto pela gama de
produtos da ABB. Contacte o seu representante de vendas
ABB para obter mais informações.
41
Figura 39: Terminação do cabo Kabeldon de tipo SOT 10
da ABB com encaixe do cabo bimetálico de
tipo SKSB
Figura 40: Terminação do cabo Kabeldon de tipo SOT 24
da ABB com encaixe do cabo bimetálico de
tipo SKSB
Designação e tamanhos
Nível de tensão Designação
Kabeldon
Diâmetro sobre
isolamento Tamanho do
condutor2 mm
kV mm 7,2 kV 12 kV 17.5 kV 24 kV
1 - 7.2 SOT 101 10.5 - 15 10 - 35 - - -
1 - 7,2 SOT 102 12,9 - 25.8 50 - 150 - - -
1 - 7.2 SOT 103 21,4 - 34.9 185 - 300 - - -
12 - 17.5 SOT 241 A 11 - 15 - 10 - 35 - -
12 - 17.5 SOT 241 15 - 28 - 50 - 185 50 - 150 -
12 - 17.5 SOT 242 24 - 39 - 240 - 500 185 - 300 -
24 - - - - - -
12 - 17.5 SOT 242 B 38 - 54 - 630 (**) 630 (**) -
24 SOT 241 A 11 - 15 - - - 10
24 SOT 241 15 - 28 - - - 25 - 120
24 SOT 242 24 - 39 - - - 150 - 400
24 SOT 242 B 38 - 54 - - - 500 - 630 (**)
(**) Podem ser montados nos cabos com 800 e 1000 mm2 através da utilização de fita de borracha de silicone 2342 como vedante superior.
42
1 UniGear ZS1 Automação da distribuição
Filosofia de protecção de energia da
ABB Com IEDs de fornecimento de protecção (Dispositivos
Electrónicos Inteligentes) em mais de 70 países, a ABB é
quem melhor compreende os diversos requisitos de
protecção, como resultado de uma vasta gama de legislação
local, requisitos de segurança e práticas de engenharia. Por
isso, a ABB tem desenvolvido uma filosofia do sistema de
protecção de energia que serve não apenas os requisitos e
as necessidades específicas de diversos sistemas de
energia, mas também cria a sensação de confiança e
tranquilidade, tanto para os donos dos sistemas de
alimentação, como para os utilizadores.
O principal propósito do sistema de protecção de energia da
ABB é reconhecer quaisquer condições anormais do sistema
de alimentação ou componentes de funcionamento anormais
dentro do sistema de alimentação. Então, baseado nas
informações reunidas pelo IED, o sistema de protecção de
potência irá iniciar as acções correctivas para fazer com que o
sistema de alimentação volte ao seu estado de funcionamento
normal ou irá isolar a falha para limitar os danos no sistema
de alimentação e os ferimentos para o pessoal. Isto fornece
um ambiente seguro para todos. Os sistemas de protecção de
potência não evitam que as falhas na rede de alimentação
aumentem, mas serão activados apenas quando tiver ocorrido
uma anormalidade no sistema de alimentação. Contudo, a
correspondência cuidadosa da funcionalidade de protecção
disponível oferecida pelos IEDs da ABB para os requisitos de
protecção de potência específicos do sistema de alimentação
e dos seus componentes fornece, não só a melhor protecção
de potência para o sistema de alimentação, mas também
melhora o desempenho e a fiabilidade do sistema de
protecção de potência em si, minimizando, assim, os efeitos
das falhas da rede de alimentação e evita que as anomalias e
as perturbações se propaguem para os componentes
saudáveis da rede de alimentação.
43
Tip
o d
e a
lime
nta
do
r
Cara
cte
rística
s I
ED
Alimentação pelas duas extremidades
Alimentadores principais
de anel
Alimentadores paralelos
Alimentadores
com geração
distribuída
Protecção de
distância
Diagrama
monofásico
HMI*
Localizador de
falha
Alimentadores
radiais com
disjuntores com
rearme/secciona
dores
Monitorização
da qualidade da
potência
Alimentadores
radiais Novo
encerramento
automático
Comunicação
* Interface Homem-
Máquina Monofunção
Vantagens do sistema de protecção de energia completo Velocidade de funcionamento, sensibilidade, selectividade
e fiabilidade são elementos integrantes do sistema de
protecção de energia e devem ser mencionadas. Existe
uma forte correlação entre a velocidade de funcionamento
do sistema de protecção de potência e os danos e o perigo
provocados por uma falha da rede de alimentação. A
automação da subestação fornece capacidades de
monitorização e controlo remoto, as quais aceleram a
localização de falhas e, desse modo, a restauração da
alimentação após uma falha. A operação rápida dos IEDs
de protecção de potência também minimiza os picos de
carga após a falha, os quais, em conjunto com as quedas
de tensão, aumentam o risco de propagação das
perturbações de potência para os componentes saudáveis
da rede de alimentação. A sensibilidade da protecção de
potência deve ser adequada de modo a detectar curtos-
circuitos e falhas de ligação à terra de elevada resistência
nos componentes mais distantes da rede de alimentação.
Requisito elevado
A selectividade fiável é essencial para limitar a perda de
alimentação para a área mais pequena possível e para
permitir que um componente danificado ou anormal da
rede de alimentação possa ser fiavelmente localizado.
As acções correctivas podem então ser direccionadas para
o componente danificado ou anormal da rede e o
fornecimento pode ser restaurado o mais rapidamente
possível.
O sistema de protecção de potência deve possuir um
elevado grau de fiabilidade. Isto também significa que, por
exemplo, se um CB (disjuntor) não conseguir funcionar, a
protecção de potência de segurança irá identificar a falha e
reagir.
A automação da subestação (SA) coloca o operador em
controlo perfeito da subestação. Além de melhorar a
qualidade da potência da rede de distribuição e
transmissão de energia em operações normais, o sistema
SA melhora especialmente a qualidade da transmissão de
alimentação e a alimentação disponível da rede de
distribuição numa situação de perturbação e durante a
manutenção da subestação. Um sistema SA ou SCADA
(controlo de supervisão e aquisição de dados) traz todos os
benefícios da tecnologia numérica para a protecção e o
controlo das redes de alimentação. Os terminais são
facilmente definidos e os parâmetros de protecção de
potência configurados para as necessidades específicas do
sistema de alimentação através de um acesso seguro e
fácil a partir do local de trabalho do operador.
Terminais multifunções e monofunção A ampla funcionalidade e os métodos de protecção de potência
correctos aumentam o desempenho do sistema de protecção de
potência.
A definição da ampla funcionalidade varia de acordo com os
requisitos do sistema ou da rede de alimentação protegida. Enquanto os IEDs de protecção de potência monofunção são
suficientes para algumas aplicações da rede, sistemas e redes
de alimentação mais complexas necessitam de IEDs de
protecção de potência multifuncionais avançados. Os IEDs de
protecção de energia monofunção incluem funções de
protecção de potência para, por exemplo, um tipo específico de
aplicação do alimentador.
As principais vantagens destes IEDs de protecção de potência
são a redundância e o preço. Um ou mais IEDs de protecção
de potência monofunção poderiam fornecer protecção
suficiente na maioria das áreas de aplicação de protecção de
potência.
Requisito padrão
Figura 41: Comparação entre alimentadores de exigência padrão e elevada
44
1 UniGear ZS1 Automação da distribuição
Protecção do alimentador As aplicações de protecção de potência podem ser
grosseiramente divididas em duas categorias, nomeadamente,
aplicações padrão (que utilizam protecção baseada em
correntes básicas) e aplicações de elevada exigência (que
utilizam protecção baseada em tensão e corrente) e, ainda, a
combinação das duas.
O sistema ou o esquema de protecção de potência
seleccionado tem de cumprir os requisitos específicos da
aplicação, tendo em conta a sensibilidade, a selectividade e a
velocidade de funcionamento da protecção de potência.
Os requisitos de protecção de potência são principalmente
determinados pela estrutura física do sistema e da rede de
alimentação e, na maioria dos casos, os requisitos podem ser
cumpridos com IEDs de protecção de sobreintensidade
direccional/não-direccional.
Em sistemas ou redes de alimentação com uma estrutura mais
complexa, devem ser introduzidas funções de protecção de
potência mais avançadas, tais como protecção de distância ou
protecção de linha diferencial.
O propósito do sistema de protecção de subtensão e
sobretensão é monitorizar o nível de voltagem da rede. Se o
nível de tensão se desviar do valor-alvo mais do que é
permitido pela margem durante um período de tempo definido,
o sistema de protecção de tensão é activado e inicia acções
para limitar a duração desta condição anormal e as
complicações resultantes provocadas no sistema de
alimentação e seus componentes. Para evitar grandes cortes
devido a perturbações de frequência, as subestações estão
geralmente equipadas com IEDs de protecção de baixa
frequência, que, por sua vez, controlam vários esquemas de
deslastre de potência. Estes são apenas alguns exemplos de
funções maiores de protecção de potência para alimentadores
de potência.
Aplicações e características
configurado de tal forma que a solução global
pode ser encontrada por diferentes tipos de alimentadores.
Geralmente, a funcionalidade de protecção de energia
necessária para estes tipos de alimentador difere grandemente,
dependendo, entre outras coisas, das características da
Produtos recomendados:
da ABB. Estes IEDs têm sido desenvolvidos
após vários anos de experiência recolhida a partir de uma vasta
gama de requisitos de aplicação e de funcionalidade dos
clientes da ABB em todo o mundo. Os populares IEDs da série
RE500 também desempenharam um grande papel no sucesso
da ABB nesta área.
Os produtos Relion® têm sido concebidos para implementar os
valores centrais da norma IEC 61850. A implementação
genuína da
Figura 42: Controlo e protecção do alimentador REF630
45
• Controlo e protecção do alimentador REF630 fornece
protecção principal para linhas suspensas e alimentadores de
cabo das redes de distribuição de energia. O REF 630 encaixa
quer nas redes neutras isoladas quer nas redes de
alimentação com resistência ou nas neutras ligadas à terra por
impedância. Estão disponíveis quatro configurações predefinidas para
corresponder aos típicos requisitos de controlo e
protecção do alimentador.
As configurações predefinidas podem ser utilizadas como tal ou
o IED pode ser facilmente modificado ou funcionalmente
alargado com funções suplementares de selecção livre para
ajudar ao seu aperfeiçoamento, de modo a cumprir mesmo os
requisitos de aplicação individual mais exigentes de um modo
mais exacto.
• Controlo e protecção do alimentador REF615 é um IED
específico do alimentador, perfeitamente alinhado para a
produção, controlo, medição e supervisão dos sistemas de
distribuição de energia industrial e pública. Fornece
principalmente a protecção para cabos suspensos,
alimentadores de cado e sistemas de barramento de
subestações de distribuição de energia. Encaixa quer nas
redes neutras isoladas quer nas redes de alimentação com
resistência ou nas neutras ligadas à terra por impedância. Além
disso, fazendo utilização das instalações de comunicação entre
estações avançadas do IED, o REF615 também pode ser
aplicado para protecção das redes de distribuição em malha ou
de tipo-anel, assim como das redes radiais.
A partir de agora, o conjunto REF615 consiste em oito
configurações padrão que se adaptam quer às aplicações de
controlo e protecção do alimentador comuns, quer à corrente e
aos próximos requerimentos de protecção do alimentador.
• A protecção do alimentador REF610 é primeiramente
destinado para a protecção de alimentadores de saída e
entrada em subestações de distribuição de potência de
sistemas de energia ligados à terra sólidos e ligados à terra por
resistência. O REF610 é adequado para aplicação em
ambientes marítimos e marinhos. Além de fornecer uma função
adicional de protecção de arco, o REF610 também fornece
uma rápida protecção contra falhas no arco do barramento da
subestação. O REF610 também é utilizado para reservar a
protecção dos motores, dos transformadores e dos geradores,
de modo a aumentar a redundância da protecção em
aplicações críticas industriais e públicas.
Figura 43: Controlo e protecção do alimentador REF615 Figura 44: Protecção do alimentador REF610
46
1 UniGear ZS1 Automação da distribuição
Protecção do transformador O transformador de alimentação é um dos componentes
mais importantes, assim como uma das mais valiosas
unidades individuais na rede de distribuição de energia.
Por isso, a importância específica em evitar perturbações no
sistema de distribuição de energia é quase completamente
dependente de um transformador de alimentação em
funcionamento. Embora os transformadores de alimentação de
alta qualidade sejam altamente fiáveis, podem ocorrer
ocasionalmente falhas de isolamento. Estas falhas, que podem
aparecer como curtos-circuitos e/ou falhas de ligação à terra,
causam geralmente danos severos nos enrolamentos e no
núcleo do transformador. O dano é proporcional ao tempo de
remoção da falha, logo, o transformador de alimentação deve
ser desligado o mais rápido possível.
O transformador de alimentação tem de ser transformado para
uma oficina para reparação, um processo que demora imenso
tempo. O funcionamento de uma rede de alimentação onde o
transformador de alimentação está fora de serviço é sempre
complexo. Por isso, a falha do transformador de alimentação
constitui uma falha do sistema de alimentação mais grave do
que uma falha de linha, que, geralmente, é rectificada mais
rapidamente. É extremamente importante que os IEDs de
protecção fiável e rápida sejam utilizados para detectar as
falhas do transformador e para iniciar o disparo.
O tamanho, o nível de tensão e a importância do transformador
de alimentação determinam a extensão e a escolha dos
dispositivos de protecção e monitorização a ser utilizados para
limitar os danos de uma possível falha. Quando comparado
com o custo total do transformador de alimentação e com os
danos provocados por uma falha nele, o custo do sistema de
protecção de alimentação é insignificante.
Produtos recomendados: Os produtos recomendados para a protecção do
transformador fazem parte da família de produtos de IEDs
de protecção de potência Relion® da ABB. Estes IEDs têm
sido desenvolvidos após vários anos de experiência
recolhida a partir de uma vasta gama de requisitos de
aplicação e de funcionalidade dos clientes da ABB em todo
o mundo.
Os populares IEDs da série RE500 também
desempenharam um grande papel no sucesso da ABB nesta
área.
Os produtos Relion® têm sido concebidos para implementar
os valores centrais da norma IEC 61850. A implementação
genuína da norma de comunicação da subestação do IEC
61850 cobre a comunicação entre os IEDs quer vertical,
quer horizontalmente.
Figura 45: Controlo e protecção do transformador RET630
47
• Controlo e protecção do transformador RET630
é um amplo IED de gestão do transformador para protecção,
controlo, medição e supervisão de transformadores de
alimentação, transformadores elevadores e de unidade,
incluindo blocos de transformador-gerador em redes de
distribuição de energia industriais e públicas. Fornece protecção
principal para transformadores de alimentação de dois
enrolamentos e blocos de transformadores-geradores de
potência.
Estão disponíveis duas configurações predefinidas para
corresponder às especificações típicas de controlo e protecção do
transformador. As configurações predefinidas podem ser
utilizadas como tal ou o IED pode ser facilmente modificado ou
funcionalmente alargado com funções suplementares de selecção
livre para ajudar ao seu aperfeiçoamento, de modo a cumprir
mesmo os requisitos de aplicação individual mais exigentes de
um modo mais exacto.
Figura 46: Controlo e protecção do transformador RET615
• Controlo e protecção do transformador RET615 é um
amplo IED de controlo e protecção específico para
transformadores de alimentação de dois enrolamentos,
transformadores de elevadores e de unidade, incluindo
blocos de transformador-gerador em sistemas de distribuição
de energia industrial e público.
O RET615 oferece oito configurações padrão para corresponder
aos princípios de ligação à terra neutros do transformador
aplicados com esquemas de protecção de falha de ligação à
terra restrita por impedância numericamente baixa ou por
impedância alta. As diferenças de razão CT e as mudanças de
fase de todos os grupos vectoriais do transformador de
alimentação empregados são compensados numericamente. O
RET615 também inclui controlo remoto ou local para o disjuntor
lateral AT do transformador.
48
1 UniGear ZS1 Automação da distribuição
Protecção do motor É esperado que a protecção do motor forneça protecção contra
curto-circuito, falhas de ligação de terra, desequilíbrio e
sobrecorrente. Contudo, o problema fundamental para os
motores é a protecção térmica, uma vez que o
sobreaquecimento é a pior ameaça para o motor.
Os motores precisam de ser protegidos não apenas contra
falhas eléctricas, mas também contra qualquer uso impróprio.
As soluções da ABB concentram-se na protecção termal
avançada que previne a utilização imprópria dos motores. A
protecção de sobrecarga térmica é necessária para proteger o
motor contra sobrecargas, quer a curto quer a longo prazo,
sendo por isso que é tão importante para o desempenho do
motor. As condições de sobrecarga de curta duração ocorrem
principalmente durante o arranque do motor.
A utilização imprópria de um motor em funcionamento não
danifica necessariamente o equipamento, mas torna mais curta
a sua vida útil. Por isso, um sistema de protecção versátil e
fiável protege não apenas o motor, mas também prolonga o seu
ciclo de vida, o que contribui para melhorar o retorno no
investimento do seu propulsor do motor.
Produtos recomendados: Os produtos recomendados para a protecção do motor fazem
parte da família de produtos dos IEDs de protecção de
potência Relion® da ABB. Estes IEDs têm sido desenvolvidos
após vários anos de experiência recolhida a partir de uma
vasta gama de requisitos de aplicação e de funcionalidade dos
clientes da ABB em todo o mundo.
Os populares IEDs da série RE500 também desempenharam um grande papel no sucesso da ABB nesta área.
Os produtos Relion® têm sido concebidos para implementar os
valores centrais da norma IEC 61850. A implementação
genuína da norma de comunicação da subestação do IEC
61850 cobre a comunicação entre os IEDs quer vertical, quer
horizontalmente.
• Controlo e protecção do motor REM630 é um amplo
IED de gestão do motor para protecção, controlo, medição
e supervisão de motores assíncronos grandes e médios em
sistemas de energia industrial de tensão média.
O REM630 é um membro da família de produtos Relion® da
ABB e uma parte das suas 630 séries de produtos
caracterizados pela configurabilidade flexível e pela
escalabilidade funcional. Também apresenta as funções de
controlo necessárias para a gestão dos painéis do
alimentador do motor industrial.
Figura 47: Controlo e protecção do motor REM630 Figura 48: Controlo e protecção do motor REM615
49
O REM630 fornece a protecção principal para motores
assíncronos e para os propulsores associados. O IED da
gestão do motor é indicado para disjuntores, contactores
controlados de tamanho médio e grandes motores
assíncronos numa variedade de aplicações de propulsores,
tais como os propulsores dos motores para bombas,
compressores, fábricas, trituradores, etc.. A configuração
predefinida pode ser utilizada como tal ou facilmente
personalizada ou alargada de acordo com as funções
suplementares, através do qual o IED de gestão do motor
pode ser aperfeiçoado para satisfazer exactamente os
requisitos específicos da sua aplicação actual.
• Controlo e Protecção do Motor REM615 é um IED
específico do motor perfeitamente alinhado para a produção,
controlo, medição e supervisão de motores assíncronos em
indústrias de processo e fabrico. Normalmente, o REM615 é
utilizado com motores AT controlados por um contactor ou
disjuntor ou com motores BT de tamanho grande e médio,
controlados com um contactor numa variedade de
propulsores. O REM615 está disponível em três configurações
padrão, incluindo todas as funções de protecção do motor
básicas, funções de protecção da tensão e medições de
energia e potência. Também é facilitado o controlo de
paragem/início remoto e local do motor.
• Relé de protecção do motor REM610 é um IED do motor
para protecção, medição, e supervisão de motores BT
assíncronos de tamanho grande e médio e motores AT
assíncronos de tamanho médio e pequeno em indústrias de
processo e fabrico.
O IED do REM610 pode ser utilizado tanto com disjuntores
como com propulsores de motores controlados a contactores
numa variedade de aplicações. Melhorado com um cartão
suplementar opcional para sensores RTD ou elementos do
termístor, o IED pode ser utilizado para a medição directa da
temperatura dos itens críticos do motor, tais como chumaceiras
e enrolamentos. Também é utilizado para a protecção dos
alimentadores do cabo e dos transformadores de distribuição,
beneficiando de protecção de sobrecarga termal, além da
protecção da sobrecarga da fase, da protecção da falha de
ligação à terra, e da protecção do desequilíbrio da fase.
Figura 49: Protecção de motor REM610
50
1 UniGear ZS1 Automação da distribuição
Protecção de tensão O REU615 está disponível em duas configurações de uso geral,
predefinidas, denominadas A e B, orientadas para duas das
mais comuns aplicações do IED.
A configuração do A do REU615 está preadaptada para
aplicações de protecção baseadas na frequência e na voltagem
em sistemas de distribuição e sistemas de alimentação
industriais e públicos, incluindo redes com geração de
alimentação distribuída.
A configuração A do REU615 é indicada para ser utilizada em
sistemas de comutador de tensão média com um cubículo de
medição de tensão separado.
A configuração A do REU615 fornece supervisão da
sobretensão e da subtensão do barramento, tensão residual
da rede e supervisão da frequência.
A configuração B está preadaptada para a regulação da
tensão automática. As duas configurações também
permitem controlo CB e fornecem funções de medição e
supervisão. A configuração B do REU615 que inclui
capacidade de regulação da tensão está orientada para
regulação manual e automática da tensão dos
transformadores de alimentação equipados com um
comutador de regulação em carga accionado pelo motor.
O REU615 é um membro da família de produtos de controlo e
protecção Relion® da ABB e dos produtos da série 615. Os IEDs
da série 615 são caracterizados pela sua compactidade e pela
unidade de design amovível. Reconfigurada de cima a baixo, a
nova série 615 tem sido concebida para desencadear o
potencial total da norma IEC 61850 para comunicação e
interoperabilidade entre dispositivos de automação de
subestação.
Protecção de arco Um curto-circuito do arco eléctrico numa instalação de um
comutador é normalmente provocado por um objecto estranho
que entra no cubículo ou por uma falha num componente. O
arco causa um efeito de explosão e calor semelhante a uma
explosão geralmente causando grandes danos ao comutador e
ao pessoal operacional.
Um sistema de protecção do arco adequado protege a sua
subestação contra falhas de arco através da minimização do
tempo de queima do arco, evitando, assim, danos e calor
excessivo. Minimiza a danificação de material e permite que a
distribuição de energia seja segura e suavemente restaurada. O
sistema também pode trazer benefícios de custo mesmo antes
da ocorrência de uma falha do arco. Uma vez que quanto mais
velho for o comutador, mais susceptível serão a falhas de arco,
o sistema de protecção do arco irá prolongar eficazmente o
tempo de vida do seu comutador e fazer mais do seu
investimento. Mas o que é ainda mais importante, é que este
sistema pode salvar vidas.
Figura 50: Protecção de tensão REU615 Figura 51: Protecção arco REA 101 com extensões REA 103,
REA 105 e REA 107.
51
Aplicações e características Fontes de formação de arco podem ser falhas de isolamento,
dispositivos danificados, uniões de cabo ou barramento
danificadas, sobretensão, corrosão, poluição, humidade, ferro-
ressonância (transformadores de medida) e mesmo
envelhecimento devido a problemas eléctricos. Muitas destas
fontes de falha do arco poderiam ser evitadas através da
devida manutenção. Contudo, apesar das precauções
tomadas, os erros humanos podem levar a falhas de arco.
O tempo é um factor crítico quando toca a detectar e minimizar
os efeitos de um arco eléctrico. Uma falha de arco que dure
500 ms pode provocar danos severos na instalação. Se o arco
durar menos que 100 ms, geralmente, os danos são restritos,
mas se o arco for extinto em menos de, por exemplo, 4 ms, os
danos são insignificantes.
Geralmente aplicados, os IEDs de protecção não são
suficientemente rápidos para assegurar tempos de
remoção da falha seguros nas falhas de arco.
O tempo de funcionamento do IED da sobrecorrente que
controla o disjuntor de entrada pode, por exemplo, ter de ser
atrasado centenas de milissegundos por razões de
selectividade.
Este atraso pode ser evitado através da instalação do sistema
de protecção do arco. O tempo de remoção total da falha pode
ser reduzido até ao máximo de 2,5 ms mais o tempo de
deslocação de contacto do disjuntor. Além disso, nas falhas do
compartimento de cabos, as religações automáticas podem ser
eliminadas através do emprego da protecção do arco.
Produtos recomendados: • Sistema de protecção de arco REA 101 com as suas
unidades de extensão REA 103, REA 105 e REA 107 são
concebidas para serem utilizadas para a protecção do
comutador isolado a ar, de baixa e média tensão.
A unidade de tipo central REA 101 funciona
independentemente ou em conjunto com outras unidades
REA 101. O REA é o sistema de protecção de arco mais
rápido do mercado, fornecendo tempos de disparo
inferiores a 2,5 ms.
O REA está equipado com um elemento de detecção rápida de
sobrecorrente integrado e funciona independentemente de
outras unidades de protecção do alimentador.
Os IEDs de protecção do alimentador REF610 e REF615
incluem uma função opcional de protecção de arco para o
cubículo do alimentador.
Figura 52: Configuração típica com REA 101 e subunidades 103
Accionamento
Accionamento
Luz
52
1 UniGear ZS1 Automação da distribuição
Automação da estação COM600 O COM600, o dispositivo de automação de estação da
ABB, é uma central de comunicação tudo em um,
plataforma de automação e solução de interface do
utilizador para subestações de distribuição industriais e
públicas.
A funcionalidade da central fornece conectividade perfeita do
IEC61850 entre os IEDs de subestação, o controlo de nível de
rede e os sistemas de gestão.
A plataforma de automação com o seu processador lógico
faz do COM600 uma plataforma de implementação flexível
para tarefas de automação do nível da subestação. Como
uma solução de interface de utilizador a COM600 fornece
funcionalidades baseadas na tecnologia web dando acesso a
dispositivos e processos de subestações através de um
navegador web baseado num interface homem-máquina
(HMI).
Figura 53: Automação da estação COM600
Produto A automação da estação COM600 oferece a funcionalidade de
servidor web, fornecendo uma interface homem-máquina (HMI)
para controlo e monitorização local da subestação. A
comunicação segura permite o acesso ao HMI da subestação
através do LAN/WAN ou da internet para qualquer utilizador
autorizado com um navegador web e um PC padrão. Ao ligar
localmente o computador portátil à unidade, é obtido um HMI
para uma funcionalidade de controlo e monitorização totais no
nível de subestação.
A estação de automação COM600 também fornece funções para
mapear dados e sinais entre os sistemas de subestação e de
alto nível, tais como o SCADA e o DSC.
O COM600 é concebido para uma suave interoperabilidade e
integração do sistema baseado em soluções pré-
configuradas utilizando pacotes de conectividade para os
IEDs da ABB.
53
Aplicação e características Com o seu design robusto e compacto, o COM600 está
bem adaptado para ambientes rigorosos. Cumpre o grau
IP4x de protecção através do alojamento e não contém
componentes móveis sujeitos a desgaste e rompimentos. O
COM600 está baseado na tecnologia incorporada para
obter durabilidade e a máxima disponibilidade. As
características e as dimensões compactas do COM600
permitem que este seja facilmente instalado nos
compartimentos de baixa tensão da maioria dos painéis
UniGear ZS1. O COM600 é adequado tanto para
aplicações industriais como públicas.
O COM600 incorpora a funcionalidade do servidor OPC, a qual
fornece um ponto de entrada para todas as informações da
subestação, e o suporte do IEC 61850 permite conectividade e
comunicação perfeita com o equipamento específico da
aplicação.
O COM600 está totalmente em conformidade com a norma
IEC 61850 para automação de distribuição. Como tal, isso
fornece total interoperabilidade com quaisquer IEDs em
conformidade com o IEC 61850, ferramentas e sistemas, o que
simplifica o comissionamento e a concepção do sistema.
O comissionamento dos IEDs da ABB é realizado directamente
devido ao conceito de pacote de conectividade único da ABB,
o que simplifica a configuração do sistema e reduz o risco de
erros na integração do mesmo, minimizando os tempos de
montagem e configuração.
Para obter informações mais detalhadas, os guias técnicos e de
produtos para o COM600 estão disponíveis em
http://www.abb.com/substationautomation
EMS/
SCADA
SISTEMA DE
CONTROLO
DISTRIBUÍDO
ACESSO
REMOTO-
ADMINISTRAÇ
ÃO
Servidor/Cliente OPC
WAN
GPS
LAN1
Protocolos TCP/IC
(IEC 61850, DNP3, Modbus®)
Interruptor Ethernet
Protocolos de
série (Modbus®)
REF615 REF615 REF615 REF615 REF601 REF601
Comutador de distribuição secundária
Figura 54: Aspectos gerais de um sistema que utilize a automação da estação COM600
Interruptor Ethernet
Protocolos de série (DNP3, IEC 60870-5-101)
54
1 UniGear ZS1 Automação da distribuição
Tabela de selecção de relés
Aplicação REF RED
610 615 630 54_ 542+ 615
Protecção baseada na tensão • • •
Aplicação do alimentador (entrada e/ou saída) • • • • • •
Aplicação com alimentador de requisito elevado • • •
Aplicação do transformador • •
Aplicação do transformador de requisito elevado •
Protecção do motor • •
Protecção do motor de requisito elevado •
Protecção do motor síncrono e gerador
Protecção de distância • • •
Protecção diferencial de linha • •
Protecção de segurança • • •
Protecção de arco o o
Protocolos de comunicação
IEC61850-8-1 o • • ; •* • * •
IEC60870-5-103 • • • • •
DNP 3.0 • • • • • •
SPA • • •
LON • •
Modbus • • • • •
Profibus o • * •* • * •*
Funcionalidade Adicional
Localizador de falha • • •
Novo encerramento automático 3 disparos 5 disparos 2 disparos 5 disparos 5 disparos o(5 disparos)
Controlo do comutador de regulação em carga
Registo de distúrbios • • • • •
Mecanismo de libertação amovível • • •
Diagrama monofásico HMI** • • • • •
Controlo de local • • • • • •
Controlo remoto • • • • • •
Monitorização de condição • • • • •
Monitorização da qualidade da potência •
Entradas analógicas (VT/CT) -/4 9/8 -/5
Entradas do sensor • • •
Entradas/Saídas Binárias 5/8 18/13 32/27 42/24**** 18/13
Entradas RTD***/mA 8 / - 6
saídas mA o(4) o(4)
* Com conversor de protocolo do interface ** HMI - Interface Homem-Máquina *** RTD - Detector de Temperatura Resistente **** 27 se as saídas são saídas estáticas 1) REU615 com configuração A, para protecção baseada na frequência e na tensão 2) REU615 com configuração B, para comutador de regulação o = opcional s = aplicação secundária
55
REM RET REU REX REA
610 615 630 54_ 615 630 54_ 610 615 521 10_
• • • • 1 •
s • •
•
s • • • • 2
•
• • • • •
• •
• •
o o o •
• * • • • * • • • * o • • *
• • • • • • •
• • • • • • • •
• • • • •
• * • • •
• • • • • • • •
• * • • * • * o •* • *
5
disparos
5 disparos
• •
• • • • • • • 2 •
• • • • •
• • • • • • •
• • • • • • • • • •
• • • • • • • • •
• • • • • •
•
-/4 -/5 4/5 -/7 3/9 4/- -/3
• • •
5/8 12/10 32/27 14/13 32/27 5/8 1/3
6 / - 6/2 8 / - 6 / 2 8 / - 6/22
56
1 UniGear ZS1 Sistema de transferência automático
Os sistemas de transferência automática são utilizados para
assegurar a continuidade de serviço máximo, fornecendo os
utilizadores de energia ininterruptamente.
Tudo isto é possível utilizando vários sistemas baseados
em diferentes tipos de técnicas.
Os mais comuns são mencionados abaixo, com tempos
de transferência médios relevantes:
• Atrasado: 1500 ms • Dependendo da tensão residual: 400-1200 ms • Sincronizado (ATS): 200-500 ms • Alta velocidade (HSTS): 30-120 ms
Os primeiros dois sistemas são os mais simples e
também podem ser conseguidos com instrumentos e
logísticas convencionais.
Garantem o tempo de transferência média e podem, por isso,
ser utilizados em instalações onde as folgas de tensão não
são particularmente críticas.
Por outro lado, os outros dois sistemas (ATS - Sistema de
Transferência Automática e HSTS - Sistema de Transferência
de Alta Velocidade) necessitam de aparelhos
microprocessadores-base com conteúdo tecnológico elevado.
Garantem tempos de transferência rápidos e a sua aplicação
é em estações onde o processo é particularmente crítico,
desta forma as transferências que não são extremamente
rápidas causam funcionamentos incorrectos sérios ou
interrupção do próprio processo.
ABB é capaz de oferecer todos os sistemas de transferência,
do mais simples ao mais complexo.
ATS A unidade REF542plus pode ser utilizada em
comutador de tensão média para gerir a transferência
manual e automática entre dois alimentadores de
entrada diferentes.
O tempo necessário para a transferência automática efectuada
através da unidade REF542plus é entre 200 e 300
milissegundos (incluindo o tempo de operação do disjuntor).
Este tempo pode variar em relação à complexidade da logística
de transferência de software, dentro do intervalo indicado.
Os comutadores equipados com REF542plus, adequadamente
programados, são sistemas eficientes e completos capazes de
gerir a transferência entre um sistema de alimentação eléctrica
e um alternativo, ou reconfigurar a rede, passando de
distribuição radial dupla para um sistema simples, de uma forma
totalmente automática.
Também é possível realizar a mesma operação
manualmente de uma estação de controlo remoto ou da
parte frontal do comutador sob supervisão do utilizador.
Transferência manual significa fazer o paralelo de passagem:
por meio da função de controlo de sincronismo (código de
verificação sincro 25) implementado do REF542plus, as linhas
de fornecimento eléctricas são fechadas simultaneamente com a
sincronização dos vectores de tensão para depois retornarem
para ser desligadas quando a transferência for executada.
As aplicações descritas não necessitam instrumentos
adicionais.
Figura 55: O diagrama monofásico do comutador UniGear ZS1 com arquitectura REF542plus aplicada é adequado para realizar
transferência manual e automática (ATS), bem como medições e protecções do comutador
57
As interrupções de fornecimento
completo ou diminuição da Tensão do
Dispositivo de Transferência de Alta
Velocidade SUE 3000 representam os problemas mais
importantes e críticos para a qualidade de fornecimento de
energia, actualmente. O Dispositivo de Transferência de Alta
Velocidade SUE 3000 garante segurança optimizada de
fornecimento de energia. O dispositivo assegura a continuidade
de fornecimento para o consumidor através da transferência
automática de energia para um alimentador parado e protege o
processo subsidiário do dispendioso tempo de paragem. Além
disso, através da possibilidade de transferência de energia
iniciada manualmente - para campos definidos, por exemplo - a
instalação é consideravelmente simplificada.
• Áreas de aplicação
O Dispositivo de Transferência de Alta Velocidade SUE
3000 pode ser implementado em aplicações em que uma
perturbação do fornecimento de energia eléctrica levaria a
uma falha na produção e custos resultantes ou perda na
produtividade.
Áreas de utilização possíveis incluem, por exemplo:
• Instalação auxiliar que serve centrais eléctricas
• Instalações de tecnologia ambiental
• Fornecimento de tensão para processos industriais contínuos.
De modo a realizar uma disponibilidade permanente de
energia, a carga é fornecida de, pelo menos dois
alimentadores sincronizados que são independentes um do
outro e que estão equipados com o Dispositivo de
Transferência de Alta Velocidade SUE 3000.
Ao fazê-lo, o Dispositivo de Transferência de Alta
Velocidade SUE 3000 tem a tarefa de garantir a
continuidade de operação ininterruptamente, tendo em conta
diferentes factores físicos, para a transferência mais rápida
possível para um alimentador parado.
Correspondendo às suas áreas multifacetadas de aplicação,
o SUE 3000 é configurado para disposições diferente de
comutador.
Figura 56: Dispositivo de Transferência de Alta Velocidade SUE 3000
• Comparações de rede permanente
Uma característica excepcionalmente importante, que
distingue nitidamente o Dispositivo de Transferência de Alta
Velocidade SUE 3000 de conceitos alternativos, é que os
critérios de sincronicidade estão continuamente disponíveis, p.
ex. os que são calculados online pelo SUE3000.
Por essa razão, em caso de uma iniciação, o modo de
transferência que surge sob consideração já está determinado
e pode ser iniciado imediatamente. Isto significa que a
probabilidade de uma transferência rápida é melhorada
consideravelmente. Os sistemas que esperam pelo momento
da iniciação para começar a determinação do estado da rede
não têm oportunidade de, quando se considera os dados
físicos, desempenhar a transferência rápida com o mínimo
tempo de interrupção.
• Tempos e modos de transferência
Quatro modos de transferência diferentes estão disponíveis
em pormenor: Transferência rápida, transferência coincidente
na 1ª fase, transferência de tensão residual, transferência de
tempo-operado. A transferência rápida é o modo de
transferência optimizado garantindo, em caso de falha, que
apenas ocorra uma interrupção mínima no fornecimento de
tensão. No caso de transferência rápida, o tempo de
transferência total é inferior a 100 ms, a contagem de uma
falha no alimentador principal até ao alimentador parado é
cortada.
Figura 57: Exemplo de comutador
ALIMENTADOR 1 ALIMENTADOR 2
PROTEC-
ÇÃO
58
1 UniGear ZS1 Unidades típicas
Am
ovív
el
Am
ovív
el
Am
ovív
el
Am
ovív
el
Am
ovív
el
Diagrama monofásico de unidades típicas
IF - Alimentador de entrada/saída
BT - Barramento R - Ascendente
RM - Ascendente com medições
M - Medições IFD - Alimentador directo de
entrada/saída
IFDM - Alimentação directa
entrada/saída com medições
DF - Unidade de interruptor-seccionador
59
Diagrama monofásico das aplicações de barramentos
Transformadores de corrente Transformadores de tensão
Entrada da conduta
Seccionador de ligação à terra
Símbolos gráficos
Disjuntor Contactor Interruptor-seccionador
Seccionador Barra de Isolamento
Tomada e ficha
Transformadores de tensão Transformadores de corrente
Fusível
Terra Entrada de cabos
Entrada do barramento
Chave para os componentes Componentes padrão Acessórios Soluções Alternativas
60
1 UniGear ZS1 - Sistema de Barramento Individual Dados técnicos
Unidades: … 12 kV - 17,5 kV - … 31,5 kA Largura (mm) 650 800 1000
Altura (mm) 2200/2595 (1) 2200/2595 (1) 2200/2595 (1)
Altura com conduta de exaustão de gás (mm) 2675 <4) 2675 (4) 2675 (4)
Profundidade (mm) 1340 1340 ; 1390 1340 ;1390 ; 1405
Corrente atribuída (A) 630 1250 16001 2000 2500 630 1250 1600 2000 2500 3150 3600 4000 1600 2000 2500 3150 3600 4000
IF Entrada/saída (2) (2) (2)
BT Barramento
R Ascendente
RM Ascendente com medições
M Medições
IFD Entrada/saída directa
IFDM Entrada/saída directa com medições
DF Unidade de interruptor-seccionador (3)
IFC Painel contactor (2), (6)
Unidades: … 12 kV - 17,5 kV - 40 / 50 kA
Largura (mm) 650 800 1000
Altura (mm) 2200/2595 (1) 2200/2595 (1) 2200/2595 (1)
Altura com conduta de exaustão de gás (mm) 2700 (4) 2700 (4) 2700 (4)
Profundidade (mm) 40 kA
1390 1340 1390 1340 1390 1405
50 kA 1390 1455 1390 1455
Corrente atribuída (A) 630 630 1250 1600 2000 2500 3150 3600 4000 2000 2500 3150 3600 4000
IF Entrada/saída
BT Barramento
R Ascendente
RM Ascendente com medições
M Medições
IFD Entrada/saída directa
IFDM Entrada/saída directa com medições
IFC Painel contactor (2), (6)
Unidades: … 24 kV - … 31,5 kA
Largura (mm) 800 1000
Altura (mm) 2325/2720 (1) 2325/2720 (1)
Altura com conduta de exaustão de gás (mm) 2733 (4) 2733 (4)
Profundidade (mm) 1700 (5) 1700 (5)
Corrente atribuída (A) 630 1250 1600 2000 2500 630 1250 1600 2000 2500 3150
IF Entrada/saída
BT Barramento
R Ascendente
RM Ascendente com medições
M Medições
IFD Entrada/saída directa
IFDM Entrada/saída directa com medições
(1) A altura da unidade é uma função da altura do compartimento de baixa tensão, disponíveis nas versões 705 e 1100 mm.
(2) Para as características da unidade equipada com contactor, consulte a página 25.
(3) Para as características da unidade equipada com interruptor-seccionador, consulte a
página 26.
(4) Estão disponíveis outras funções; contacte o representante ABB.
(5) Para corrente de curta duração, de 25 kA a 1560 mm, está disponível a versão de profundidade.
(6) A corrente atribuída, corrente curta e arco interno estão limitados pelos fusíveis coordenados.
61
Altura
Altura
co
m c
on
duta
de
exa
ustã
o d
e g
ás
Compartimentos da unidade A Compartimento do disjuntor
B Compartimento do barramento
C Compartimento de cabos
D Compartimento de baixa tensão
E Canal de conduta de gás
Largura Profundidade
Figura 58: Exemplo de comutador com conduta
de gás com chaminés superiores
(altura total do comutador é 2530 mm
para 12-17,5 KV até 40 KA)
Figura 59: Exemplo de comutador com conduta
de gás com saída (altura total do
comutador é de 2675 mm para 12-17,5
kV até 40 kA)
Figura 60: Exemplo de UniGear ZS1 com
compartimento LV superior (1100 mm)
62
AB
63
64
2 UniGear ZS1 - Sistema de Barramento Duplo Descrição
Quando a ABB desenvolveu o UniGear ZS1, o sistema de
barramento duplo foi incluído desde o início.
Os utilizadores do sistema de barramentos duplos UniGear
ZS1 são principalmente empresas de serviços eléctricos,
subestações principais e indústrias pesadas. Em qualquer
dos casos, a utilização deste produto é altamente
recomendada onde exista o pedido para aumentar a
continuidade do serviço.
A utilização do comutador de barramentos duplo UniGear ZS1
é necessária quando algumas das seguintes características
são pedidas:
• Deslastragem de carga de alimentadores de saída com diferente nível de importância durante as condições de emergência;
• Isolamento de alimentadores de saída particulares da rede normal;
• Equilíbrio dos alimentadores de saída dos dois sistemas de barramento durante a condição normal de funcionamento;
• Flexibilidade durante os procedimentos de manutenção e inspecção sem interrupção da carga do comutador;
• Extensão do comutador sem paragem. • Linha de seccionador operada a motor que permite a
comutação rápida entre os dois sistemas de barramento
durante situações de emergência (possível apenas com barramento transversal fechado).
• Livre acesso para um sistema de barramento durante operações de manutenção enquanto o outro está em funcionamento e a unidade considerada está desligada.
• Os alimentadores de entrada e os alimentadores de saída mais importantes podem ser equipados com dois disjuntores de forma a permitir a redundância do aparelho.
• Teste e manutenção do disjuntor sem paragem de
alimentador. • Menor número de componentes e menos aparelhos de
comutação.
< 2500 A < 2500 A < 4000 A < 4000 A < 4000 A < 2500 A
Figura 61: Exemplo de uma secção do sistema de barramento duplo UniGear ZS1
65
Os sistemas de barramento duplo UniGear ZS1 baseiam-
se em dois tipos de painéis diferentes:
• Dois sistemas de barramentos, dois seccionadores de barramento e um disjuntor (até 2500 A-12-17,5 e 2000 A-24 kV);
• Dois sistemas de barramentos, dois compartimentos de disjuntores com um ou dois disjuntores, esta versão é chamada sistema duplex (até 4000 A-12-17,5 kV e 2500 A-24 kV).
Ambos os tipos fornecem redundância do sistema de
barramento completo (isolamento físico entre os sistemas
de barramento de recurso) e permitem condições de
serviço fiáveis e ininterruptas.
Graças às numerosas unidades padrão
disponíveis, o comutador pode ser configurado
adequadamente para satisfazer todas os requisitos
de configuração.
Cada painel de comutador pode ser equipado com disjuntores. Todos os componentes significantes e acessórios
são idênticos
de barramento
consultar
Tensão atribuída kV 12 17,5 24
Tensão de teste kV 1 min 28* 38* 50
Tensão admissível de
impulso
kV 75 95 125
Frequência atribuída Hz 50/60 50/60 50/60
Corrente de curta duração admissível atribuída kA 3 s até 31,5 31,5 25
Pico de corrente admissível kA até 80 80 63
Corrente admissível de arco
interno kA 1 s até 31,5 31,5 25
Corrente atribuída dos barramentos principais A até 4000 4000 2500
Corrente térmica do disjuntor atribuído A até 4000 4000 2500
630 630 630
Corrente atribuída dos alimentadores de seccionadores de barramento duplo
1250 1250 1250
A 1600 1600 1600
2000 2000 2000
2500 2500 -
Corrente atribuída do
alimentador duplex
A 3150 3150 -
Corrente atribuída dos
alimentadores duplex A 3600 3600 2500
com ventilação forçada 4000 4000 -
1) Para outras versões, consulte os capítulos n.º 1 (Nível Único) e n.º 3 (Nível Duplo). 2) Os valores indicados são válidos para os disjuntores SF6 e a vácuo. 3) Para o painel com contactor o valor de corrente atribuída é 400 A. * 42 kV (GB/DL)
< 2500 A < 4000 A < 2500 A < 4000 A < 4000 A < 2500 A < 4000 A < 2500 A
Figura 62: Exemplo de duas secções do sistema de barramento duplo UniGear ZS1
66
2 UniGear ZS1 - Sistema de Barramento Duplo Características
Compartimentos Cada painel é constituído por quatro compartimentos de
energia independentes: aparelhos (A), barramento 1 (B1),
barramento 2 (B2) e cabo (C), consulte a página 69.
Há uma segregação metálica entre todos os compartimentos.
Na sua parte da frontal/superior, o painel está equipado com um
compartimento para receber instrumentos auxiliares (D).
O sistema de barramento duplo UniGear ZS1 é versão à prova
de arco e é fornecido com uma conduta para a evacuação dos
gases produzidos por um arco (E).
Cada compartimento da unidade está equipado com uma aba
na superfície superior. A pressão gerada pelas falhas fá-lo abrir,
permitindo que o gás passe para a conduta.
O compartimento do aparelho está acessível da parte frontal. O
fecho da porta destes compartimentos está disponível em duas
versões, com parafusos ou alavanca central.
A remoção do aparelho do comutador (disjuntores e
contactores) e dos compartimentos relativos ocorre através de
um único dispositivo específico.
O compartimento de cabos e o do barramento estão
acessíveis a partir da traseira do comutador por meio de
painéis removíveis.
Todas as operações de serviço normais são efectuadas a
partir da frente, enquanto que as operações de arranque e
manutenção também necessitam acesso a partir da
traseira do comutador.
Interruptores de barramento Os interruptores de barramento da unidade IF são concebidos
para actuar como dois interruptores de posição - posições
aberta e fechada - e a operação é manual (p ex. sem
assistência de molas).
A operação de fecho e abertura do seccionador-barramento é
executada da parte frontal do painel.
A posição do seccionador-barramento é indicada na frente do
painel com indicadores acoplados mecânicos.
O seccionador-barramento está nitidamente separado e os
compartimentos de barramentos relevantes estão
segregados um ao outro de forma a atingir o seguinte:
• Deve ser possível realizar a manutenção e também estender o comutador com unidades adicionais, mantendo um ou dois sistemas de barramentos energizados
• Uma falha gerada num compartimento (por ex. descarga de isolação) não gera qualquer dano aos outros ou necessita da paragem da unidade.
Os seccionadores de barramento são fornecidos com
interruptores limite para detecção da posição de operação e
podem ser operados manualmente ou, como opção, a motor.
Os seccionadores de barramento são fornecidos com as
instalações de bloqueio necessárias.
Os bloqueios entre os dois seccionadores de linha e o
disjuntor de circuito são implementados por meio ímanes de
bloqueio.
Figura 63: Posição fechada do seccionador de barramentos Figura 64: Posição aberta do seccionador de barramentos
67
O seccionador de barramento consiste num tubo de cobre móvel alojado no interior de um isolante epóxi. O contacto eléctrico é garantido por duas ou quatro molas de ligação (dependendo da potência do seccionador).
As abas de isolamento de protecção adicional são montadas
em ambos os lados do isolante, disponibilizando assim o
dispositivo com um elevado nível de fiabilidade.
1 Porta do compartimento do aparelho
2 Compartimento de baixa tensão
3 Operação de introdução/extracção (aparelho)
4 Operação do seccionador de ligação à terra
5 Seccionador de barramentos B1 aberto/fechado
6 Seccionador de barramentos B2 aberto/fechado
7 Canal de conduta de gás
Figura 65: Painel frontal com ranhuras de operação do seccionador de barramentos
Figura 66: Sistema de barramentos duplo com dois seccionadores de barramentos
Figura 67: Dois compartimentos de barramentos
68
2 UniGear ZS1 - Sistema de Barramento Duplo Unidades típicas
Diagrama monofásico de unidades típicas
IF - Entrada/saída Barramentos A duplex IF e IFM Barramentos B duplex IF e IFM Transv. BTT Barramento
M - Medições BTL - Barramento longitudinal RL - Ligação de
elevação Longitudinal
RLM - Ascendente Bus Longitudinal com contagem
69
Aplicações de barramento
VTs com montagem superior Seccionador de ligação à terra com montagem superior Conduta com entrada superior
Chave para os componentes Componentes padrão Acessórios Soluções Alternativas
70
2 UniGear ZS1 - Sistema de Barramento Duplo Dados técnicos
Unidades … 12 - 17,5 kV - … 31,5 kA
Profundidade (mm) 2021 2021 2021
Altura (mm) 2200/2595 (1) 2200/2595 (1)
2200/2595 (1)
Altura com conduta de exaustão de gás (mm)
2700 (2) 2700 (2)
2700 (2)
Largura (mm) 650 800 1000
Corrente atribuída (A) 630 1250 1600 2000 2500 1600 2000 2500 3150 3500 4000 2500 3150 3500 4000
IF Entrada/saída
IF Alimentador duplex entrada/saída
IFM Alimentador duplex entrada/saída com medições
BTT Barramento transversal M Medições BTL Barramento longitudinal RL Ascendente longitudinal
RML Ascendente longitudinal com medição
Unidades … 24 kV - … 25 kA
Profundidade (mm) 2570 2570
Altura (mm) 2400/2720 (1) 2400/2720 (1)
Altura com conduta de exaustão de gás (mm) 3000 (2) 3000 (2)
Largura (mm) 800 1000
Corrente atribuída (A) 630 1250 1600 2000 2500 1600 2000 2500
IF Entrada/saída IF Alimentador duplex entrada/saída IFM Alimentador duplex entrada/saída com medições BTT Barramento transversal M Medições BTL Barramento longitudinal RL Ascendente longitudinal RLM Ascendente longitudinal com medição
O alimentador duplex IF e IFM, M, BTL, RL e RLM estão disponíveis para ligações de sistemas de barramentos A e B.
1) A altura da unidade é uma função da altura dos compartimentos de baixa tensão, disponível nas versões 705 e 1100 mm.
2) Estão disponíveis outras funções; contacte o representante ABB.
71
Largur
a
Altu
ra c
om
con
du
ta d
e
exa
ustã
o d
e g
ás
Altu
ra
Profundidade
Compartimentos da unidade
A Compartimento do aparelho
B Compartimento do barramento
C Compartimento de cabos
D Compartimento de baixa tensão
E Canal de conduta de gás
72
73
74
3 Aplicações marítimas Descrição
O Mercado Marítimo está dividido em quatro segmentos diferentes:
• Navios de passageiros (navios de cruzeiro e ferries).
• Navios industriais (cisternas obturadoras, navios de perfuração, transportadores de petróleo, navios de carga, etc.).
• Plataformas (de perfuração e petróleo).
• Navio.
Neste tipo de aplicação os intervalos de temperatura, vibrações
e inclinação variável são condições particularmente severas
que causam impacto nos requisitos funcionais dos
componentes integrados, como o comutador.
A ABB é o fabricante líder dos comutadores isolados a ar para
aplicações marítimas, instaladas por todos os principais
estaleiros (Brasil, China, Dinamarca, Finlândia, França,
Alemanha, Japão, Coreia, Itália, Noruega, Singapura, Espanha,
Reino Unido e Estados Unidos da América).
O comutador adequado para aplicações marítimas é o
UniGear ZS1 de nível único ou duplo em disposições até 7,2-
12 kV tensão atribuída (com opção para 17,5 kV), com
necessidade para muitas características específicas e
algumas unidades típicas especiais.
Mais de 10.000 painéis ABB no mundo estão ao serviço a
bordo de todos os tipos de navios.
Registos e clientes finais (estaleiros ou operadores)
necessitam um comutador fabricado em conformidade com
os requisitos de teste de registos navais para aparelhos a
bordo.
Para este propósito, os testes têm sido efectuados em
conformidade com as principais regulamentações de registo
naval; DNV, LR, RINA, BV, GL, ABS, KR e Russas.
De forma a garantir as facilidades e conforto necessários, as
centrais da geração de elevada potência e os sistemas de
controlo devem estar concentrados em dimensões gerais
significativamente reduzidas. O UniGear ZS1 pode ser
oferecido em nível único com a possibilidade de ser acoplados
com nível duplo; oferece uma grande gama de aparelhos e
unidades de controlo para satisfazer os requisitos de
instalação marítima.
O comutador UniGear ZS1 fornece as soluções técnicas ideais
para aplicações marítimas:
• Construção à prova de arco, bloqueios de segurança
mecânicos, obturadores de segregação automática e
controlo de aparelho com porta fechada garantem a
segurança pessoal durante a instalação, funcionamento e
manutenção;
• Elevado grau de protecção (até IP43) no alojamento
externo;
• As partições metálicas entre cada compartimento e terra de
todos os componentes acessíveis ao pessoal: aparelhos,
obturadores, portas e toda a estrutura do comutador;
• Resistência elevada ao fogo graças à utilização mínima de
plástico e resinas: o equipamento auxiliar e cablagem são
altamente autoextinguíveis.
Figura 68: Nível Único UniGear ZS1 para aplicação marítima
75
Características eléctricas IEC
Tensão atribuída kV 7,2 12
Tensão atribuída de isolamento kV 7,2 12
Tensão atribuída admissível à frequência de potência kV 1 min 20 28
Tensão atribuída admissível a impulso de iluminação kV 60 75
Frequência atribuída Hz 50 / 60 50 / 60
Corrente de curta duração admissível atribuída kA 3 s ...50 ...50
Corrente de pico kA ...125 ...125
kA 1 s ...40 ...40
kA 0,5 s ...50 ...50
Corrente atribuída do barramento principal A 1250...4000 1250...4000
Corrente atribuída do disjuntor A 630...3150 630...3150
Corrente atribuída do disjuntor com ventilação forçada A 3600...4000 3600...4000
1) Os valores indicados são válidos para os disjuntores SF6 e a vácuo.
2) Para o painel com contactor o valor de corrente atribuída é 400 A.
Ligação shore Os navios geram emissões enquanto estão atracados no porto, através do
funcionamento dos seus motores auxiliares para criar energia eléctrica a bordo.
Em portos com tráfego de navios pesados, esta prática cria emissões e impacto
negativo para a saúde e meio ambiente às comunidades circundantes locais.
Alargando firmemente o comércio global, as emissões navais representam uma
crescente preocupação ambiental.
Actualmente, a sustentabilidade é a área principal do foco da indústria naval, em que
fortes medidas estão a ser tomadas em várias frentes de forma a reduzir
consideravelmente as emissões navais. Uma dessas medidas é o costa-navio,
fornecedor de energia eléctrica, que elimina problemas de poluição e descarga de
partículas, assim como o barulho e a vibração dos navios no porto. O painel de ligação
shore UniGear ZS1 é entregue como uma solução de caixa acabada com módulo de
controlo e energia.
Dependendo da configuração do sistema e requisitos a bordo, a caixa deve ser
fornecida com conectores de cabo localizados na parte frontal da caixa ou com
aberturas para entrada de cabo através do fundo da caixa.
Todo o equipamento é construído e testado na fábrica de acordo com as normas
internacionais e as regras de classificação da sociedade.
Condições de ambiente para classificação do aparelho integrado
• Temperatura ambiente de 0 °C a + 45 °C
• Inclinação permanente até 25°
A vibração na gama de frequência de 2 … 100 Hz na largura de movimento a seguir
• amplitude 1 mm na gama de frequência de 2…13.2 Hz
• amplitude de aceleração de 0,7 g na gama de frequência de 13.2…100 Hz
Integralmente testadas em conjuntos de série
O comutador UniGear ZS1 foi submetido a todos os testes necessários pelas
normas internacionais (IEC), além disso, os testes pedidos pelos principais
registos navais (LR, DNV, RINA, BV, GL, KR e Rússia) foram efectuados para a
utilização do comutador em instalações marítimas.
Para mais informação sobre os testes específicos, pedidos pelos principais
registos navais, consulte a página 13.
Corrente admissível de arco interno
76
3 Aplicações marítimas Características
As características necessárias para aplicações marítimas,
que não são parte do design padrão, são descritas abaixo.
Grau de Protecção Sob pedido, o compartimento externo do UniGear ZS1 pode
ser fornecido com diferentes graus de protecção, a normal
solicitada na aplicação marítima é IP42 ou IP43; em que:
• IP42: protecção contra corpos estranhos com diâmetro de 1
mm e contra entrada de água a 15° inclinação máxima;
• IP43: protecção contra corpos estranhos com diâmetro de 1
mm e contra entrada de água a 60° inclinação máxima.
Conduta para ligações eléctricas secundárias Na parte superior do comutador e exactamente abaixo do
compartimento de baixa tensão, como opção, pode ser
fornecida a conduta de cablagem.
Nesta conduta estão posicionadas placas terminais
relacionadas com o painel interno de cablagem, entre painéis.
Conduta de gás O UniGear ZS1 é versão à prova de arco e é fornecido com
uma conduta para a evacuação dos gases produzidos por um
arco.
A conduta é fixa na parte superior do compartimento auxiliar.
Nas centrais marítimas, os gases de exaustão normalmente
não podem ser evacuados da divisão, por conseguinte, a
conduta de gás deve ser sempre fechada em ambas as
extremidades e equipadas com chaminés superiores.
Em casos onde é possível evacuar os gases quentes para
fora da divisão, pode ser fornecida a conduta de gás com
saída.
Portas A porta do compartimento do aparelho e o painel traseiro é
fornecido sempre com corrimãos.
Adicionalmente, todas as portas (baixa tensão, aparelho e
compartimentos de cabo) estão equipadas com uma paragem
adequada para as fixar na posição aberta.
Cabos Nível Único UniGear ZS1
As unidades IF e IFM de nível único normalmente são
fornecidas na versão de alimentação (1650-1700 mm). Este
design permitirá atingir os seguintes objectivos:
• entrada superior e inferior do cabo;
• distância de terminais de cabos adequada (requisitos
mínimos):
- 700 mm no caso da entrada inferior;
- 1000 mm no caso da entrada superior.
As unidades IF de profundidade padrão (1340-1390 mm)
também são utilizadas como uma alternativa em caso de
problemas com espaço.
Esta versão de alimentador apenas permitirá a entrada
inferior do cabo e uma distância do terminal do cabo no
intervalo de 440 a 535 mm, dependendo da corrente
atribuída.
Nível duplo UniGear ZS1
Todas as recomendações descritas para unidades de nível
único devem ser aplicadas às unidades de nível duplo.
A distância do terminal do cabo das unidades IF é 600 mm
para todas as configurações seguintes:
• Entrada inferior (ambos os alimentadores);
• Entrada superior (ambos os alimentadores);
• Entrada superior e inferior (um alimentador para cima, outro
para baixo).
1 Conduta de exaustão de gás
2 Abas
3 Chaminés superiores
Figura 69: UniGear ZS1 com conduta de gás compacta com chaminés superiores
77
Alimentadores de saída com disjuntores
Unidade de contagem do alimentador de saída
Alimentação entrada
Alimentador contactor fino
Barramento
Ascendente bus
Alimentador contactor fino
Alimentação entrada
Unidade de contagem do alimentador de saída
Alimentadores de saída com disjuntores
Configuração mista com nível único, nível duplo e centro de controlo motor
Inspecção termográfica Normalmente, a inspecção termográfica é necessária nas
terminações de cabo de alimentação e, por vezes, nos sistemas
de barramento principal. Normalmente, os clientes são muito
mais sensíveis do que antes, porque as falhas de terminação do
cabo representam uma percentagem considerável de todas as
falhas do comutador, enquanto que as falhas nos sistemas de
barramentos são muito raras.
A inspecção termográfica e a supervisão podem ser feitas de
duas formas:
• A inspecção temporária por meio de uma câmara IR através
de uma janela de inspecção adequada; • A inspecção contínua por meio de um sensor IR localizado no
interior do comutador.
O primeiro sistema (inspecção temporária) necessita de uma
câmara IR e uma janela de inspecção em cada compartimento
para ser supervisionado.
O segundo sistema (supervisão contínua) necessita de
uma monitorização térmica contínua.
Isto é, um sistema de monitorização de temperatura não táctil
baseado em sondas de temperatura IR ligado a uma unidade
central (podem ser ligados até 8 sensores em cada unidade
central).
Devido a restrições de design do comutador, a inspecção
termográfica do barramento principal apenas pode ser
executada utilizando o sistema de monitorização térmico
contínuo.
Os cabos de alimentação podem ser supervisionados com
ambas as soluções. Em relação ao nível duplo UniGear ZS1,
podemos apontar que devido às restrições de design do
comutador, tanto o barramento principal como a inspecção
termográfica dos cabos de alimentação apenas podem ser
executados utilizando o sistema de monitorização térmico
contínuo.
Figura 70: Exemplo de sensor termográfico em UniGear ZS1 de nível único
78
3 Aplicações marítimas Unidades típicas
Para as unidades típicas usadas em aplicações marítimas
consulte a página 58 para UniGear ZS1 de nível único e a
página 86/87 para UniGear ZS1 de nível duplo. As unidades
exigidas, que não fazem parte do design padrão, são
descritas abaixo.
Unidades de transformador terra Do ponto de vista eléctrico, as centrais marítimas são
baseadas em redes isoladas (ponto neutro isolado).
As consequências principais são as seguintes:
• a rede pode ser operada com falha de terra monofásica;
• a detecção de falha de terra é muito difícil, devido à muito baixa corrente de falha de terra.
De forma a aumentá-la e permitindo assim o desbloqueio
para operar nas falhas de terra monofásicas, podem ser
utilizadas duas soluções:
• ligação de espirais secundárias do gerador à terra por meio de uma resistência;
• instalando um transformador terra na rede.
Por esta razão, a gama UniGear ZS1 deve ser optimizada
com duas unidades típicas adicionais:
• ME: Unidade de contagem de barramento com alimentação de transformador terra;
• RE: Ascendente com alimentação de transformador terra.
No caso do comutador com uma secção de barramento
única, o ME pode ser utilizado para este propósito, no caso
do comutador equipado com duas secções de barramento,
ambas as unidades ME e RE devem ser usadas de forma a
cobrir todos os esquemas.
Características adicionais de medição e unidades ascendentes Sem escolha, as unidades M e R devem ser equipadas com
transformadores de tensão fixos, em vez de TT amovíveis com
fusíveis. Nesta configuração, o "compartimento do aparelho",
onde é colocado o dispositivo TT, será utilizado como um
compartimento auxiliar adicional. É completamente segregado
dos compartimentos de energia com partições metálicas e
concebido como um compartimento de baixa tensão em relação
a regras de segurança.
O interior da traseira e das paredes do compartimento é
equipado com uma placa de grelha para fixação do
equipamento auxiliar.
Será equipado com uma conduta relevante do lado esquerdo
para entrada de cablagem da parte inferior e saída para o
compartimento de baixa tensão com montagem superior.
79
ME – Contagem com transformador terra RE – Ascendente Bus com contagem e
transformador terra
80
3 Aplicações marítimas Dados técnicos
7,2 - 12 kV - … 31,5 kA
Largura da unidade (mm) 650
Profundidade da unidade (mm) 1650
Corrente atribuída (A) 630 1250 1600 2000 2500
IF Alimentador duplex entrada/saída (1) (3) IFM Alimentador duplex entrada/saída com medições (1) (3)
Largura da unidade (mm) 650
Profundidade da unidade (mm) 1340
Corrente atribuída (A) 630 1250 1600 2000 2500
IF Alimentador de entrada/saída (2) (3) BT Barramento R Ascendente RE Ascendente com transformador terra RM Ascendente com medições M Medição ME Medição com transformador terra
(1) Entrada superior e inferior do cabo
(2) Entrada inferior do cabo
(3) Até 50 kA com contactor de vácuo
81
7,2 - 12 kV - ... 40-50 kA
Largura da unidade (mm) 650 1000
Profundidade da unidade (mm) 1650 1700 1650 1700
Corrente atribuída (A) 400 1250 1600 2000 2500 3150 4000 630 1250 1600 2000 2500 3150 4000
IF Alimentador de entrada/saída (1) (3) IFM Entrada/saída com medições (1) (3)
Largura da unidade (mm) 650 1000
Profundidade da unidade (mm) 1340 1390 1340 1390
Corrente atribuída (A) 400 1250 1600 2000 2500 3150 4000 630 1250 1600 2000 2500 3150 4000
IF Alimentador de entrada/saída (2) (3) BT Barramento R Ascendente RE Ascendente com transformador terra RM Ascendente com medições M Medição ME Medição com transformador terra (1) Entrada superior e inferior do cabo
(2) Entrada inferior do cabo
(3) Até 50 kA com contactor de vácuo
82
3 Aplicações marítimas UniGear ZS1 Nível Duplo Descrição
O UniGear ZS1 também está disponível como sistema de
barramento único na configuração de nível duplo. Cada painel
consiste em duas unidades sobrepostas completamente
independentes e tem funcionalidade idêntica para as duas
unidades de nível único, colocadas lado a lado.
Graças às numerosas unidades padrão disponíveis, o
comutador pode ser configurado adequadamente para satisfazer
todas os requisitos de instalação. Cada unidade pode ser
equipada com disjuntores ou contactores, bem como com todos
os acessórios disponíveis para unidades de nível único UniGear
ZS1.
Todos os componentes significantes são idênticos aos usados
para as unidades de nível único e, portanto são garantidos os
mesmos procedimentos de manutenção e serviços.
O comutador de nível duplo UniGear ZS1 é distinguido
principalmente pela sua utilização eficiente de espaço. Todas as
configurações permitem uma redução drástica no espaço
ocupado, com especial atenção com a largura do comutador
(menos 30…40% nas configurações típicas).
A sua utilização é recomendada nas instalações com um
elevado número de alimentadores, equipados com disjuntores
ou contactores.
Pode ser utilizado como centro de controlo motor para
aplicações até 12 KV.
Todas as características eléctricas das unidades de nível único
e duplo são idênticas.
A corrente atribuída geral do sistema de barramento é
fornecida pela soma das correntes dos dois meios-
barramentos, superior e inferior.
As unidades de nível duplo podem ser acopladas directamente
para unidades de nível único, com possibilidade de extensão
em ambos os lados do comutador.
O comutador requer acesso da parte traseira para os
procedimentos de manutenção e instalação, enquanto todas as
operações de serviço são efectuadas da parte frontal.
O comutador nível duplo UniGear ZS1 pode ser utilizado em
duas configurações típicas:
• Completa com nível duplo.
• Composta com nível duplo e simples.
Figura 71: Exemplo de configuração completa de Nível duplo UniGear ZS1
83
A solução completa apenas utiliza painéis de nível duplo para
libertar todas as unidades padrão: alimentadores de entrada,
barramento, ascendente, medição de barramentos e unidades
de saída.
Em contrapartida, a solução composta, utiliza ambas as
soluções, de nível simples e duplo: a primeira para
alimentadores de entrada, barramento e compartimentos
ascendentes, a segunda para as medições de barramentos e
unidades de saída.
A solução de nível duplo completa permite atingir a redução
máxima nas dimensões instaladas e pode ser utilizada para
correntes atribuídas relativamente limitadas (1600 A corrente
máxima dos alimentadores de entrada). Normalmente, é
utilizado para construir o comutador de distribuição local, com
um número limite de alimentadores de saída.
O campo da aplicação da solução composta destina-se ao
comutador de distribuição principal com correntes atribuídas
elevadas (3150 A corrente máxima dos alimentadores de
entrada) e numerosos alimentadores de saída.
Características eléctricas IEC
Tensão atribuída kV 7,2 12 17,5
Tensão atribuída de isolamento kV 7,2 12 17,5
Tensão atribuída admissível à frequência de potência kV 1 min 20 28 38
Tensão atribuída admissível a impulso de iluminação kV 60 75 95
Frequência atribuída Hz 50 / 60 50 / 60 50 / 60
Corrente de curta duração admissível atribuída kA 3 s ...50 ...50 ...40
Corrente de pico kA ...125 ...125 ...105
Corrente admissível de arco interno kA 1 s ...40 ...40 ...40
kA 0,5 s ...50 ...50 -
Corrente atribuída do barramento principal A ...1600 ...1600 ...1600
630 630 630
Corrente atribuída do disjuntor 1000 1000 1000
1250 1250 1250
1600 1600 1600
1) A versão GB/DL está disponível com um pedido especial no que respeita às características dieléctricas (42 kV) e corrente de curta duração admissível (4 s).
2) Os valores indicados são válidos para os disjuntores SF6 e a vácuo.
3) Para o painel com contactor o valor de corrente atribuída é 400 A.
Figura 72: Exemplo de configuração de nível duplo e único UniGear ZS1
84
3 Aplicações marítimas UniGear ZS1 Nível Duplo Características
Compartimentos Cada painel consiste em duas unidades sobrepostas (1.º e 2.º
níveis) e cada unidade é, como tal, constituída por três
compartimentos de energia independentes: aparelhos (A),
barramento (B), e cabo (C), (consulte a página 89).
Há segregação metálica entre todos os compartimentos. Na
sua parte intermédia, o painel está equipado com um
compartimento para receber instrumentos auxiliares de ambas
as unidades (D). Esta solução significa qua a interface do
aparelho com o utilizador está na altura conveniente. Na parte
superior do painel, está disponível um compartimento
adicional para incorporar qualquer instrumento adicional
fornecido [d].
O comutador à prova de arco é normalmente equipado
com uma conduta para evacuação dos gases produzidos
por um arco [E].
Cada compartimento da unidade colocado no 2º nível está
equipado com uma aba na superfície superior. A pressão
gerada pelas falhas fá-lo abrir, permitindo que o gás passe
para a conduta. Os gases produzidos por falhas geradas nos
compartimentos de energia da unidade colocada no 1º nível
são evacuados, no sentido da conduta principal, por meio da
conduta indicada, colocada lateralmente no comutador [e].
Cada compartimento do painel do comutador colocado no 1º
nível está equipado com uma aba posicionada do lado do
comutador. A pressão gerada pelas falhas fá-lo abrir,
permitindo que o gás passe para a conduta. Esta solução
significa que as unidades colocadas no 2º nível não são
afectadas por esta falha.
Os compartimentos dos aparelhos estão acessíveis da parte
frontal. O fecho da porta destes compartimentos está disponível
em duas versões, com parafusos ou alavanca central. A
remoção do aparelho do comutador (disjuntores, contactores e
dispositivo de medição) colocado nos dois níveis e dos
respectivos compartimentos ocorre por meio de um único
empilhador específico. Este dispositivo também pode ser
utilizado para os mesmos procedimentos das unidades de nível
único.
Os compartimentos do cabo e barramento estão acessíveis a
partir da traseira do comutador por meio de painéis removíveis.
Todas as operações de serviço normais são efectuadas a partir
da frente, enquanto que as operações de arranque e
manutenção também necessitam acesso a partir da traseira do
comutador.
5
1
2
3
2.° Nível 4
1.° Nível 4
1
2
3
1 Porta do compartimento do aparelho
2 Operação de introdução/extracção do aparelho
3 Operação do seccionador de ligação à terra
4 Compartimento BT (baixa tensão)
5 Compartimento BT adicional
85
As características do sistema de barramento, ligações de
derivação, barramento de ligação à terra, seccionador de
ligação à terra, obturadores e casquilhos isolantes são as
mesmas que as das unidades de nível único.
Podem ser utilizados um máximo de seis cabos eléctricos
simples ou triplos por fase, dependendo da tensão atribuída,
das dimensões do painel do comutador e da secção cruzada
dos cabos.
Configurações Os painéis de comutador típicos disponíveis permitem as
configurações mais adequadas para os requisitos de instalação.
O painel alimentador de entrada e saída [IF] é amplamente o
mais utilizado: os dois níveis de comutador consistem em
unidades deste tipo e podem ser utilizados como
alimentadores de entrada e saída.
O barramento [BT] e as unidades [R]ascendentes são
utilizadas para preparar a configuração do comutador
de nível duplo completa.
Estas unidades são posicionadas no 2.º nível, enquanto as unidades de alimentação de entrada e saída são incluídas no 1.º nível.
As unidades de barramento podem ser equipadas com
transformadores de corrente no lado da carga do disjuntor para
medição de barramento. A instalação dos transformadores de
corrente no lado de fornecimento também permite libertar os
esquemas de protecção individual. O compartimento ascendente
também está disponível na versão com dispositivo de
instrumento amovível com transformadores de tensão com
fusíveis (RM).
A configuração mista com nível duplo e único requer ligação
entre as duas secções do comutador através da unidade de
ligação. Esta unidade realiza todas as ligações entre os dois
tipos de comutador (barramentos, barramento de ligação à terra,
conduta de exaustão de gás, condutas para ligação de circuitos
auxiliares) e podem integrar o seccionador de ligação à terra dos
barramentos [J] e também o dispositivo de instrumento amovível
com transformadores de tensão com fusíveis[JM]. Estas
unidades são posicionadas no 2.º nível, enquanto as unidades
de alimentação de entrada e saída são incluídas no primeiro
nível.
Figura 73: Configuração mista de nível duplo e único UniGear ZS1
86
3 Aplicações marítimas UniGear ZS1 Nível Duplo
1.°
Nív
el
2.°
Nív
el
IF
Alimentador de entrada/saída
BT
Barramento
R
Ascendente
IF
Alimentador de entrada/saída
IF
Alimentador de entrada/saída
IF
Alimentador de entrada/saída
87
Am
ovív
el
Am
ovív
el
RM Ascendente com medições
J Unidade de ligação
JM Unidade de ligação com
IF
Alimentador de entrada/saída
IF
Alimentador de entrada/saída
IF
Alimentador de entrada/saída
Chave para os componentes Componentes padrão Acessórios Soluções alternativas Componentes padrão
88
3 Aplicações marítimas UniGear ZS1 Nível Duplo Dados técnicos
… 12 kV - … 50 kA
Profundidade (mm) 1976
Altura (mm) 2700 <1>
Altura com conduta de exaustão de gás (mm) 2700 <1>
Largura (mm) 750 750 900 900
Corrente de curta duração atribuída (kA) ... 31,5 ... 31,5 ... 50 ... 50
Corrente atribuída (A) 630 1000 1250 1600
2.ş IF Entrada/saída (2)
1.ş IF Entrada/saída (2)
2.ş B T Barramento
1.ş IF Entrada/saída
2.ş R Ascendente
1.ş IF Entrada/saída
2.ş R M Ascendente com medições
1.ş IF Entrada/saída
2.ş J Ligação 1250 A
1.ş IF Entrada/saída (2)
2.ş J M Ligação com medições 1250 A
1.ş IF Entrada/saída (2)
…. 17,5 kV - … 40 kA
Profundidade (mm) 1976
Altura (mm) 2700 (1)
Altura com conduta de exaustão de gás (mm) 2700 (1)
Largura (mm) 750 750 900 900
Corrente de curta duração atribuída (kA) ... 31,5 ... 31,5 ... 40 ... 40
Corrente atribuída (A) 630 1000 1250 1600
2.ş IF Entrada/saída
1.ş IF Entrada/saída
2.ş B T Barramento
1.ş IF Entrada/saída
2.ş R Ascendente
1.ş IF Entrada/saída
2.ş R M Ascendente com medições
1.ş IF Entrada/saída
2.ş J Ligação 1250 A
1.ş IF Entrada/saída
2.ş J M Ligação com medições 1250 A
1.ş IF Entrada/saída
(1) A altura do comutador na configuração mista com nível duplo e único é a mesma que a da unidade de nível duplo
(2) Para as características destas unidades equipadas com contactor, consulte a página 24.
89
Altura
Largura Profundidade
Compartimentos da unidade
A Compartimento do aparelho
B Compartimento do barramento
C Compartimento de cabos
D Compartimento de baixa tensão
E Canal de conduta de gás
90
Notas
91
1V
CP
000138 -
Re
v.
F,
pt -
Catá
logo té
cnic
o -
2013.1
2 -
(U
niG
ear
ZS
1)
(gs)
Contacte-nos
O seu contacto para vendas: www.abb.com/contacts
Mais informação sobre produtos: www.abb.com/productguide
Os dados e as ilustrações não têm carácter vinculativo. Reservamo-nos o
direito de efectuar alterações sem aviso prévio no decorrer do
desenvolvimento técnico do produto.
© Copyright 2013 ABB.
Todos os direitos reservados.