ENSAIO DE TIPO EM CHAVES SECCIONADORAS DE
ALTA TENSÃO EM CORRENTE ALTERNADA
RICARDO RODRIGUES DE SOUZA
Orientador: Profº Dr. Rafael Martins
Curitiba, 29 de novembro de 2018.
INTRODUÇÃO
Com o aumento do consumo de energia elétrica no pais,
busca-se alternativas de geração de energia, como
também é necessário, a repotencialização do sistema
elétrico de potencia. Com isso deve ser feita a
especificação de novos equipamentos para as
subestações que compõe o SEP. Para garantir eficiência
do sistema, os equipamentos como as chaves
seccionadoras, devem ser submetidas a ensaios
denominados de tipo, o que certificará se todas
características conforme especificação do produto e
atenda as normas especificas para esse equipamento.
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OBJETIVOS E JUSTIFICATIVA
• OBJETIVO GERAL
Apresentar os principais ensaios de tipo realizados em
chaves seccionadoras de alta tensão aplicadas em
circuitos de corrente alternada, necessários para
homologação do equipamento, de forma, a atender as
especificações e características das chaves seccionadoras
conforme suas normas especificas. Se tratando de um
assunto específico, fornecer material para pesquisa que
agregue conhecimentos e ajude os futuros engenheiros
eletricistas e os demais que buscarem sobre o tema.
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OBJETIVOS E JUSTIFICATIVA
• JUSTIFICATIVA
Existe uma grande dificuldade de encontrar material
disponível e accessível por tratar-se de um tema
específico. Sendo assim, este trabalho é de grande ajuda
para compreensão da importância da realização dos
ensaios de tipos em chaves seccionadoras, agregando
conhecimento, como, também poderá ser utilizado
futuramente como base didática e auxílio aos
engenheiros durante a especificação das chaves
seccionadoras.
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REFERENCIAL TEÓRICO
• SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA
Figura 1 - Níveis de tensão aplicados no SEP
Fonte: GOMES, 2012. Adaptado
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REFERENCIAL TEÓRICO
• SUBESTAÇÕES
As Subestações elétricas compõe o sistema elétrico de
potência e são definidas como um conjunto de
equipamentos destinados a transformar e regular as
tensões geradas e transportadas, permitindo que o
sistema possa ser operado de forma segura eliminando
e reduzindo faltas, oferecendo alternativas para o
suprimento (o mais contínuo possível) da energia
elétrica (PRAZERES, 2010).
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REFERENCIAL TEÓRICO
• CHAVES SECCIONADORAS
As Chaves seccionadoras podem ser consideradas
como barramentos seccionáveis, que auxiliam a
operação e a manutenção de equipamentos dentro das
SE’s. Para utilização das chaves seccionadores em
sistemas de alta tensão é preciso ser observadas as
características do sistema onde serão aplicadas e a
função que deverão desempenhar.
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REFERENCIAL TEÓRICO
• ISOLAÇÃO
Figura 2 - Chaves seccionadoras a montante e jusante do disjuntor
Fonte: Frontin, 2013
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REFERENCIAL TEÓRICO
• TRANSFERÊNCIA
Figura 3 – Transferência de Barras
Fonte: Própria autoria, 2018
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REFERENCIAL TEÓRICO
• BYPASS
Figura 4 – Chave seccionadores Bypass abertura central 145 kV
Fonte: Frontin,2013
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REFERENCIAL TEÓRICO
• TIPOS CONSTRUTIVOS
Figura 5 – Chave seccionadora de Abertura Lateral - AL
Fonte: Toshiba, 2016
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REFERENCIAL TEÓRICO
• TIPOS CONSTRUTIVOS
Figura 6 – Chave seccionadora de Abertura Central - AC
Fonte: Frontin, 2013
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REFERENCIAL TEÓRICO
• TIPOS CONSTRUTIVOS
Figura 7 – Chave seccionadora de Dupla Abertura Lateral - DAL
Fonte: Frontin, 2013
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REFERENCIAL TEÓRICO
• TIPOS CONSTRUTIVOS
Figura 8 – Chave seccionadora de Abertura Vertical – AV
Fonte: Toshiba, 2016
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REFERENCIAL TEÓRICO
• TIPOS CONSTRUTIVOS
Figura 9 – Chave seccionadora de Abertura Vertical – AVR
Fonte: Toshiba, 2016
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REFERENCIAL TEÓRICO
• TIPOS CONSTRUTIVOS
Figura 10 – Chave seccionadora Semi Pantográfico Horizontal – SH
Fonte: Toshiba, 2016
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REFERENCIAL TEÓRICO
• TIPOS CONSTRUTIVOS
Figura 11 Chave seccionadora Semi Pantográfico Vertical - SV
Fonte: Frontin, 2013
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REFERENCIAL TEÓRICO
• PRINCIPAIS PARTES
Figura 12 - Chave seccionadora Semi Pantográfico
Vertical - SV
Fonte: Frontin, 2013
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Figura 13 - Chave seccionadora Semi Pantográfico
Vertical - SV
Fonte: Frontin, 2013
REFERENCIAL TEÓRICO
• PRINCIPAIS PARTES
Figura 14 - Chave seccionadora Semi Pantográfico
Vertical - SV
Fonte: Frontin, 2013
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Figura 15 - Chave seccionadora Semi Pantográfico
Vertical - SV
Fonte: Frontin, 2013
REFERENCIAL TEÓRICO
• PRINCIPAIS PARTES
Figura 12 - Chave seccionadora Semi Pantográfico
Vertical - SV
Fonte: Frontin, 2013
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Figura 13 - Chave seccionadora Semi Pantográfico
Vertical - SV
Fonte: Frontin, 2013
REFERENCIAL TEÓRICO
• PRINCIPAIS PARTES
Figura 12 - Chave seccionadora Semi Pantográfico
Vertical - SV
Fonte: Frontin, 2013
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Figura 13 - Chave seccionadora Semi Pantográfico
Vertical - SV
Fonte: Frontin, 2013
REFERENCIAL TEÓRICO
• PRINCIPAIS PARTES
Figura 12 - Chave seccionadora Semi Pantográfico
Vertical - SV
Fonte: Frontin, 2013
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Figura 13 - Chave seccionadora Semi Pantográfico
Vertical - SV
Fonte: Frontin, 2013
REFERENCIAL TEÓRICO
• CARACTERÍSTICAS DE PROJETO
- Tensão Nominal (Ur)
- Frequência Nominal (f)
- Corrente nominal de regime contínuo (In)
- Corrente Suportável de Curta Duração e máximo valor de crista da corrente
suportável
- Duração admissível da Corrente Suportável de Curta Duração (t)
- Corrente de transferência de barras
- Tensão Suportável Nominal de Impulso Atmosférico (Ui)
- Tensão Suportável Nominal de Impulso de Manobra (Us)
- Tensão Suportável Nominal à Frequência Industrial (Uf)
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REFERENCIAL TEÓRICO
• GAP
Figura 11 Chave seccionadora Semi Pantográfico Vertical - SV
Fonte: Frontin, 2013
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DESENVOLVIMENTO
ENSAIOS DE TIPO EM CHAVES SECCIONADORAS DE
ALTA TENSÃO
Durante o período de desenvolvimento das chaves
seccionadoras, seus protótipo são submetidas a
diversos ensaios, com finalidade de certificar que suas
características nominais construtivas estão de acordo
com as normas específicas do equipamento. Os
ensaios de homologação, ou ensaios de tipo são uma
simulação das condições reais que as chaves
seccionadoras de alta tensão devem suportar ao longo
de sua vida útil.
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DESENVOLVIMENTO
NORMAS APLICAVÉIS A ENSAIOS DE TIPO EM
CHAVES SECCIONADORAS
- ABNT NBR IEC 60694/2006 - Especificações comuns
para normas de equipamentos de manobra de altatensão e mecanismos de comando;
- ABNT NBR IEC 62271-102/2006 - Equipamentos de
Alta Tensão – Parte 102: Secionadores e Chaves de
Aterramento;
- IEC 60060-1 – High-Voltage Test Techniques – Part 1:
General Definitions end Test Requirements. (Técnicas
de Teste de Alta Tensão - Parte 1: Definições Gerais e
Requisitos de Teste.)
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DESENVOLVIMENTO
PRINCIPAIS ENSAIOS DE TIPO APLICADO AS
CHAVES SECCIONADORAS
- Ensaio de durabilidade mecânica classes M0, M1 e M2;
Figura 33 - Layout ensaio durabilidade mecânica
Fonte: Própria autoria, 2014
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PRINCIPAIS ENSAIOS DE TIPO APLICADO AS CHAVES
SECCIONADORAS
- Ensaio de tensão suportável de impulso atmosférico;
Figura 34 - Forma de onda padrão de 1,2/50 μs, impulso atmosférica
Fonte: Frontin, 2013
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PRINCIPAIS ENSAIOS DE TIPO APLICADO AS CHAVES
SECCIONADORAS
- Ensaio de tensão suportável de impulso de manobra
Seccionadoras acima de 245 kV);
Figura 35 - Forma de onda padrão de 250/2500 μs, impulso de manobra
Fonte: Frontin, 2016
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DESENVOLVIMENTO
PRINCIPAIS ENSAIOS DE TIPO APLICADO AS CHAVES
SECCIONADORAS
- Ensaio de tensão suportável a frequência Industrial, a seco e
sob chuva;
A tensão de ensaio deve ser elevada, para cada condição de ensaio, ao chegar
ao valor nominal de ensaio, deverá ser mantida por 1 minuto sem que ocorra
nenhuma descarga
O Gap de abertura, deve ser ensaiado pelo método preferencial, deve ser feita
a aplicação de tensão de acordo com a tabela 1.
Tabela 1 - Condições de ensaio à frequência industrial para isolamento longitudinal
Fonte: ABNT NBR IEC 60694, 2006
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PRINCIPAIS ENSAIOS DE TIPO APLICADO AS CHAVES
SECCIONADORAS
Tabela 2 - Níveis de isolamento nominal para tensões nominais da classe II
Fonte: ABNT NBR IEC 60694, 2006
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PRINCIPAIS ENSAIOS DE TIPO APLICADO AS CHAVES
SECCIONADORAS
Ensaio de corrente suportável de curta duração e do valor de
crista da corrente suportável;
As chaves seccionadoras são submetidas ao ensaio corrente
suportável nominal de curta duração Ik, que se refere ao valor eficaz da
corrente de curto circuito que a chave seccionadora pode conduzir por um
curto período de tempo. Como também, deve conduzir o valor de crista da
corrente suportável nominal Ip, que se refere ao pico de corrente de curto
circuito. A cada aplicação de corrente, realiza-se um ciclo de operação de
abertura e fechamento sem carga, e realizado a medição da resistência do
circuito principal, que não pode aumentar mais que 20%, do valor medido
inicialmente.
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PRINCIPAIS ENSAIOS DE TIPO APLICADO AS CHAVES
SECCIONADORAS
- Ensaio de elevação de temperatura e medição da resistência do
circuito principal;
Figura 36 - Layout ensaio de elevação de temperatura chave seccionadora 5000 A
Fonte: Própria autoria, 2014
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PRINCIPAIS ENSAIOS DE TIPO APLICADO AS CHAVES
SECCIONADORAS
- Ensaio de tensão de rádio interferência – RIV.
O ensaio de tensão de rádio interferência - RIV é aplicável a chaves
seccionadoras com tensão nominal acima de 123 kV, onde verifica-se a
interferência gerada pelo níveis elevados de tensão. E Aplicada 1,1 a tensão
nominal da chave seccionadora, onde deve ser mantida por 5 minutos. Após a
tensão deve será abaixada gradativamente em degraus até atingir a tensão de
0,3 𝐔𝐫 𝟑, e logo após elevada e abaixada novamente em degraus até o valor
de 0,3 𝐔𝐫 𝟑 , A seccionadora é aprovada no ensaio se nível de rádio
interferência não exceder o valor 2500μV para a tensão de 1,1 𝐔𝐫 𝟑.
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CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS
• CONCLUSÃO
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O trabalho teve o intuito difundir conteúdo referente ao tema abordado;
Existe pouca informação disponível de fácil acesso;
Tratar-se de caráter técnico especifico, sendo necessária a consulta de
normas extensas;
Estudo analítico de normas e conhecimento adquirido, através de práticas
vivenciadas e consultas bibliográficas.
Estudo buscou a apresentação dos modelos, partes e aplicações das chaves
seccionadoras mais utilizadas, obtendo uma base para abordagem do tema
específico;
Estabelecer uma base, para que todos se familiarizem com o assunto;
As informações contidas neste trabalho auxiliarão todos que buscam
conhecer sobre o assunto;
Base para o conhecimento necessário os engenheiros que pretendem atuar
na especificação e elaboração de projeto de subestações de alta tensão,
como, os que aturam no desenvolvimento de novas chaves seccionadoras.
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