Bobina de supressão de arco com mudança de derivação em carga imersa em óleo

Em uma rede de distribuição de média tensão, a corrente capacitiva total de falta à terra muda à medida que os alimentadores, os cabos e as configurações da rede mudam. Uma bobina de supressão de arco com mudança de derivação em carga imersa em óleo fornece uma corrente indutiva ajustável através do ponto neutro para compensar esse componente capacitivo durante uma falta à terra monofásica.

Também conhecida como bobina de Petersen ou bobina de supressão automática de arco, este equipamento é instalado entre o ponto neutro do transformador e a terra. Sua indutância é ajustada através de um comutador em carga, permitindo que a corrente de compensação seja alterada sem tirar a bobina de serviço a cada ajuste.

A construção imersa em óleo proporciona isolamento elétrico e dissipação de calor para a parte ativa. O sistema de controle automático monitora as condições relevantes da rede e determina a posição de tap necessária dentro da faixa de ajuste disponível.

O equipamento é destinado a sistemas de distribuição de 6 a 66 kV e pode ser configurado para subestações, redes industriais, sistemas de distribuição com muitos cabos e outras aplicações onde a compensação do ponto neutro é necessária.

Por que a configuração de remuneração precisa mudar

A corrente capacitiva de uma rede de distribuição não é necessariamente constante.

Pode variar quando:

· Novos alimentadores estão conectados

· O comprimento do cabo subterrâneo aumenta

· Alimentadores estão desconectados

· Alterações na topologia da rede

· Seções operacionais são transferidas

· A proporção de mudanças em cabos e linhas aéreas

Uma bobina de supressão de arco fixa possui uma indutância predeterminada. Quando a corrente capacitiva da rede muda significativamente, o seu ponto de compensação pode já não corresponder à condição de funcionamento exigida.

Um projeto de mudança de tap sob carga resolve esse problema fornecendo diversas posições de tap do enrolamento. O controlador pode selecionar uma posição diferente conforme a condição da rede muda.

Isto torna o produto particularmente relevante para sistemas de distribuição onde a rede conectada não é eletricamente constante durante todo o seu ciclo operacional.

Como funciona o sistema de compensação em carga

Em condições normais, a bobina de supressão de arco é conectada ao ponto neutro e permanece pronta para compensação.

Quando o sistema de controle identifica a condição de rede relevante, ele determina a compensação indutiva necessária e seleciona uma posição de tap apropriada.

O processo elétrico pode ser simplificado da seguinte forma:

Capacitância da rede → corrente de falta à terra capacitiva → cálculo de compensação → ajuste da posição de tap → compensação indutiva → corrente de falta residual reduzida

Durante uma falta à terra monofásica, a corrente indutiva da bobina compensa o componente capacitivo da corrente de falta na rede. Quando a compensação é selecionada adequadamente, a corrente residual no ponto de falta pode ser reduzida, o que pode ajudar na extinção do arco e limitar os efeitos associados a faltas à terra transitórias.

O ponto operacional real deve ser estabelecido a partir da corrente capacitiva de falta à terra medida ou calculada da rede e da filosofia de proteção. A bobina deve, portanto, ser tratada como parte do sistema completo de aterramento do ponto neutro, e não como um reator selecionado independentemente.

Configuração Interna

Núcleo Magnético

O circuito magnético utiliza aço elétrico laminado. As dimensões do núcleo, a densidade do fluxo magnético, o arranjo do entreferro, quando aplicável, e a configuração do enrolamento são selecionados para obter as características de indutância necessárias na faixa de ajuste especificada.

O projeto magnético também considera perdas, aumento de temperatura, forças mecânicas e estabilidade operacional.

Enrolamentos Principal e Tap

Condutores de cobre são utilizados para os enrolamentos principais e de regulação. Múltiplas torneiras de enrolamento fornecem diferentes números efetivos de voltas.

A alteração do tap ativo altera a indutância da bobina e, portanto, sua corrente de compensação disponível.

O número de posições de tap não é universal. As posições 9, 15 e 19 podem ser configuradas de acordo com a faixa de ajuste necessária e o projeto elétrico.

Comutador de derivação em carga

O comutador em carga é o componente que diferencia esta configuração de uma bobina de supressão de arco ajustada manualmente ou fixa.

Permite que a conexão do enrolamento seja alterada sob as condições de operação energizadas especificadas. O comutador de derivação, o acionamento do motor, o circuito de controle, o serviço de comutação e as funções de proteção são selecionados de acordo com a especificação elétrica final.

Tanque Cheio de Óleo

A parte ativa está alojada em um tanque de aço cheio de óleo. O óleo do transformador fornece isolamento e transferência de calor entre os componentes ativos e o tanque.

Dependendo do arranjo selecionado, o sistema de óleo pode incluir um conservador, buchas, dispositivo de alívio de pressão, indicador de nível de óleo, dispositivos de monitoramento de temperatura e componentes de proteção associados.

O arranjo exato do tanque e da preservação do óleo deve seguir a configuração real do equipamento, em vez de ser tratado como um recurso fixo para cada classificação.

Unidade de Controle e Monitoramento

O controlador automático forma a interface entre as medições da rede e o mecanismo de comutação.

Dependendo da configuração do projeto, o sistema de controle pode incluir:

· Medição de corrente capacitiva

· Controle automático de compensação

· Indicação de posição de tap

· Exibição de parâmetros locais

· Operação manual/automática

· Funções de alarme e proteção

· Comunicação remota

· Operação de transmissão de dados

· Monitoramento do status do sistema de controle

As interfaces de comunicação podem ser selecionadas de acordo com o sistema de automação da subestação do cliente.

Dados Técnicos

Nota de engenharia: A tabela descreve a linha de produtos configuráveis. Corrente de compensação nominal, faixa de indutância, posições de derivação, nível de isolamento, parâmetros de curto-circuito e outros valores específicos do projeto devem ser confirmados a partir dos dados da rede antes da cotação.

O que determina a classificação da bobina?

A tensão do sistema por si só não é suficiente para selecionar uma bobina de supressão de arco.

O cálculo de engenharia normalmente precisa considerar os seguintes parâmetros.

1. Tensão do sistema

O nível de tensão determina a coordenação do isolamento, a disposição dos enrolamentos, a seleção das buchas e os requisitos dielétricos relacionados.

Os sistemas típicos podem incluir níveis de tensão de 6 kV, 10 kV, 20 kV, 35 kV e superiores dentro da faixa de projeto do produto.

2. Corrente de falha à terra capacitiva

Este é um dado fundamental para determinar a capacidade de compensação necessária.

O valor é afetado pelo comprimento total e tipo de linhas e cabos conectados, bem como pela configuração da rede.

3. Faixa de compensação

A faixa de compensação necessária determina a faixa de indutância e, conseqüentemente, a disposição das derivações do enrolamento.

Uma rede com uma grande variação na corrente capacitiva pode exigir uma faixa de ajuste mais ampla do que uma rede relativamente estável.

4. Toque em Resolução

O número de taps disponíveis determina com que precisão a configuração de compensação pode ser alterada.

O número apropriado de posições deve ser selecionado juntamente com a faixa operacional necessária e a precisão do controle.

5. Topologia de rede

O cálculo deve considerar as configurações operacionais normais e anormais da rede. Se os alimentadores forem transferidos ou comutados com frequência, o controlador poderá precisar responder a mudanças maiores na capacitância da rede.

6. Proteção contra falha à terra

A bobina de supressão de arco deve ser coordenada com o sistema de detecção de falta à terra e seleção de alimentador.

As configurações de proteção dependem do método de aterramento e das características da corrente de falta residual, portanto o equipamento de aterramento e o sistema de proteção devem ser projetados em conjunto.

Bobinas Fixas e Comutáveis ​​em Carga

A principal diferença não é simplesmente a presença da automação. É a capacidade de modificar as voltas efetivas do enrolamento e o nível de compensação enquanto o equipamento permanece em seu estado operacional especificado.

Ambientes de instalação típicos

Este tipo de bobina de supressão de arco pode ser considerada para:

· Subestações de distribuição de 6–66 kV

· Redes de serviços públicos de média tensão

· Sistemas de distribuição com predominância de cabos

· Redes mistas de linhas aéreas e cabos

· Distribuição de energia industrial

· Redes de mineração e indústria pesada

· Sistemas de aterramento de ponto neutro de subestações

· Redes com configurações de alimentador que mudam frequentemente

· Sistemas de distribuição que exigem compensação ajustável de falha à terra

Para projetos externos, a configuração do equipamento deve levar em conta a temperatura ambiente, a altitude, o nível de poluição, a coordenação do isolamento, os requisitos do gabinete e as condições do local.

Capacidade de fabricação e fábrica

Jiangshan Yulan Transformer Co., Ltd. está envolvida na fabricação de transformadores desde 1999.

Seu escopo de produção inclui transformadores de potência, transformadores de fornos, transformadores retificadores, reatores e outros equipamentos elétricos customizados. A empresa possui experiência na fabricação de equipamentos até a classe 110 kV.

Yulan opera uma unidade de fabricação que cobre aproximadamente 35.000 m², incluindo cerca de 15.000 m² de área de oficina. A empresa tem mais de 75 funcionários, incluindo pessoal técnico e de engenharia envolvido no design, produção e testes de produtos.

Os recursos de produção e teste incluem:

· equipamento de elevação de 80 toneladas

· Sistema de secagem a vácuo em fase vapor de querosene de 400 kW

· Equipamento de teste de impulso de 1200 kV

· Transformador de teste de tensão suportável de frequência industrial de 400 kV

· Grupo gerador de teste de indução de 300 kV

· Equipamento de enrolamento vertical controlado por computador

· Equipamento de corte central

· Equipamentos transversais principais

· Equipamento de prensagem hidráulica

· Equipamentos para enrolamento de folhas

· Outros equipamentos de fabricação de transformadores e reatores

Essas instalações apoiam a fabricação e testes de equipamentos customizados de transformadores e reatores.

Gestão de Qualidade e Testes de Fábrica

Yulan opera os seguintes sistemas de gestão:

· ISO 9001:2015

·  ISO 14001

· ISO 45001:2018

Para uma bobina de supressão de arco, o escopo de inspeção e teste de fábrica é determinado pela especificação final do produto, padrões aplicáveis ​​e requisitos do cliente.

Dependendo do projeto, o pacote de documentação pode incluir:

· Registros de testes de rotina

· Resultados de testes relacionados ao isolamento

· Medições de resistência do enrolamento

· Verificações funcionais da posição de tap e do comutador

· Dados de desempenho elétrico

· Testes funcionais do sistema de controle

· Verificações de proteção e alarme

· Informações da placa de identificação

· Desenhos técnicos

· Documentos de inspeção de fábrica

Quando necessário, os testes do produto podem ser organizados de acordo com o padrão de projeto aplicável e as especificações técnicas acordadas.

Informações do projeto que os compradores devem fornecer

Para uma cotação técnica, as seguintes informações são úteis:

Um diagrama unifilar e um cálculo de corrente de falta à terra capacitiva são particularmente úteis ao solicitar um orçamento.

Construção Imersa em Óleo e Tipo Seco

Nenhuma das construções deve ser selecionada apenas com base no fato de ser preenchida com óleo ou do tipo seco. A classificação elétrica, as condições de instalação, os requisitos de manutenção, os requisitos de segurança contra incêndio e os padrões do projeto devem ser considerados.

Perguntas frequentes

O que é uma bobina Petersen imersa em óleo?

Uma bobina de Petersen imersa em óleo é um dispositivo de aterramento indutivo conectado entre o ponto neutro de uma rede de distribuição e o terra. Compensa o componente capacitivo da corrente de falta à terra monofásica.

Por que usar um comutador em carga?

A corrente capacitiva de falta à terra de uma rede de distribuição pode mudar à medida que os alimentadores e cabos são conectados, desconectados ou reconfigurados. Um comutador em carga permite que a indutância da bobina e a corrente de compensação sejam ajustadas sem desligar o equipamento a cada mudança.

A corrente de compensação é continuamente ajustável?

Não necessariamente. Uma bobina de comutação normalmente fornece uma série de posições operacionais discretas. A resolução real do ajuste depende da configuração do enrolamento e do comutador.

As configurações padrão de 9, 15 e 19 toques são?

Eles podem ser usados ​​como configurações típicas, mas o número final de posições depende da faixa de compensação necessária, da tensão nominal, do projeto do enrolamento e do comutador de derivação selecionado.

Como determino a capacidade necessária da bobina?

A entrada principal é a corrente capacitiva de falta à terra da rede. O comprimento do alimentador, o comprimento do cabo subterrâneo, a topologia da rede, o nível de tensão e as configurações operacionais devem ser considerados no cálculo.

A bobina pode compensar completamente uma corrente de falta?

O objetivo da bobina é compensar o componente capacitivo e reduzir a corrente residual de falta à terra. Não deve ser descrito como eliminando todas as correntes de falta ou garantindo a extinção do arco em todas as condições.

Este produto substitui um sistema de proteção contra falha à terra?

Não. A bobina de supressão de arco e o sistema de proteção desempenham funções diferentes. O arranjo de compensação de aterramento deve ser coordenado com a detecção de falta à terra e a proteção do alimentador.

Pode ser utilizado em rede de distribuição de 10 kV?

Sim. Um sistema de 10 kV pode estar dentro da faixa de projeto do produto. A corrente de compensação necessária, faixa de indutância, configuração de tap, nível de isolamento e funções de controle ainda precisam ser calculadas a partir dos parâmetros da rede.

Pode ser projetado para sistemas de 35 kV ou 66 kV?

Sim, sujeito ao projeto elétrico e de isolamento específico. Aplicações de tensão mais alta requerem coordenação de isolamento, buchas, folgas, testes e arranjos de proteção adequados.

Que informações devo enviar ao solicitar um orçamento?

Forneça a tensão do sistema, frequência, corrente capacitiva de falha à terra, disposição do ponto neutro, diagrama de rede, faixa de compensação necessária, condições de instalação, requisitos de derivação, funções de controle e padrões aplicáveis.

Sobre Yulan Transformer

Fundada em 1999, a Jiangshan Yulan Transformer Co., Ltd. fabrica transformadores e reatores para aplicações utilitárias, industriais e outras aplicações elétricas.

A linha de produtos da empresa inclui transformadores de potência, transformadores de forno, transformadores retificadores, reatores de derivação, reatores em série e equipamentos de reatores personalizados.

Com capacidade de fabricação de transformadores e reatores de até 110 kV, a Yulan oferece suporte a projetos que exigem classificações elétricas personalizadas, arranjos de enrolamentos, sistemas de isolamento, configurações de comutação de derivação, funções de controle e testes de fábrica.

Para uma bobina de supressão de arco com comutação em carga imersa em óleo, a proposta técnica pode ser desenvolvida a partir dos parâmetros de rede do cliente, e não apenas a partir de um modelo de produto padrão.