O que é um painel de média tensão?

O que é um quadro de média tensão? Funções, componentes e unidade de anel principal (RMU) explicados

Os quadros de média tensão (MT) são uma parte essencial dos sistemas modernos de distribuição de energia elétrica. Proporcionam controlo, proteção, isolamento e monitorização fiáveis para equipamentos elétricos que operam em níveis de média tensão. Utilizados comummente em subestações, instalações industriais, edifícios comerciais, projetos de energia renovável e redes de distribuição de serviços públicos, os quadros de MT ajudam a garantir a entrega segura e estável de energia elétrica.

Uma das soluções mais amplamente utilizadas na distribuição de média tensão é a unidade de anel principal (RMU). Mas o que é uma unidade de anel principal, como funciona e qual é a diferença entre uma RMU e um quadro de média tensão convencional?

Neste artigo, explicamos as funções, os principais componentes, as aplicações e as considerações de seleção dos quadros de média tensão, com especial destaque para as unidades de anel principal.

1. O que é um quadro de média tensão?

Os quadros de média tensão são um conjunto de dispositivos elétricos de comutação e proteção concebidos para operar em sistemas de energia de média tensão. Dependendo das normas regionais e dos requisitos do projeto, os equipamentos de média tensão abrangem comummente níveis de tensão desde aproximadamente 1 kV até 52 kV.

As aplicações típicas de quadros de MT incluem sistemas de distribuição de energia de 6 kV, 10 kV, 11 kV, 12 kV, 24 kV, 33 kV e 40,5 kV.

Os quadros de MT são concebidos para controlar circuitos elétricos, proteger transformadores e cabos contra falhas elétricas, isolar equipamentos para manutenção e manter a fiabilidade das redes de distribuição de energia.

Os tipos comuns de quadros de média tensão incluem:

• Quadros blindados metálicos: proporcionam uma construção compartimentada e são amplamente utilizados em instalações industriais, subestações e instalações de serviços públicos.
• Comutadores blindados em metal: alojam equipamentos de comutação e proteção dentro de um invólucro metálico aterrado.
• Unidade de Rede em Anel (RMU): Uma solução de comutação compacta, montada em fábrica, comumente utilizada em redes de distribuição em anel e radiais.
• Comutadores isolados a gás (GIS): Utilizam gás ou outro meio isolante para proporcionar disposições compactas de isolamento e comutação.
• Comutadores isolados a ar (AIS): Utilizam o ar como meio isolante primário.

O tipo apropriado depende da tensão nominal, da corrente de carga, do nível de curto-circuito, do ambiente de instalação, dos requisitos de segurança e do espaço de instalação disponível.

2. O que é uma Unidade de Rede em Anel (RMU)?

Uma Unidade de Rede em Anel (RMU) é uma unidade de comutação de média tensão compacta, montada em fábrica, utilizada para controlar e proteger redes de distribuição elétrica. É comumente instalada em subestações de distribuição secundária, subestações de transformadores, edifícios comerciais, instalações industriais e instalações de energia renovável.

Então, o que é uma unidade de rede em anel na distribuição de energia elétrica?

Uma RMU é tipicamente instalada num ponto de distribuição onde cabos de média tensão se ligam para formar uma rede em anel ou fornecer energia através de uma disposição radial. Os seus dispositivos de comutação permitem aos operadores ligar, desligar e isolar secções da rede quando necessário.

Uma configuração típica de RMU inclui duas funções de alimentador de cabo em anel e uma função de alimentador de transformador. Dependendo da aplicação, podem também estar disponíveis funções adicionais de alimentador, medição ou proteção.

Para que serve uma unidade de rede em anel?

O objetivo principal de uma unidade de rede em anel é proporcionar comutação e isolamento seguros e fiáveis em sistemas de distribuição de média tensão.

As suas principais aplicações incluem:

• Distribuição de energia: Ligação de cabos de média tensão de entrada e saída.
• Proteção de transformadores: Proporcionar uma interface de comutação e proteção para transformadores de distribuição.
• Isolamento de falhas: Ajudar a isolar uma secção de cabo com falha ou equipamento conectado.
• Continuidade do fornecimento: Apoiar caminhos alternativos de fornecimento de energia em redes em anel adequadamente concebidas.
• Operações de manutenção: Permitir o isolamento de secções selecionadas de uma rede para inspeção ou reparação.
• Instalações que poupam espaço: Proporcionar uma solução compacta para subestações de distribuição interiores ou exteriores.

Por exemplo, se uma secção de cabo numa rede em anel corretamente concebida desenvolver uma falha, os operadores podem isolar a secção afetada e restabelecer a energia às secções não afetadas através de uma rota alternativa, desde que a configuração da rede e as condições de operação o permitam.

Qual é a função de um anel principal unitário?

As principais funções de um RMU incluem:

1. Comutação: conectar ou desconectar circuitos de média tensão nas condições de operação permitidas pelo dispositivo de comutação.
2. Isolamento: separar um cabo, transformador ou outro equipamento da rede energizada para manutenção.
3. Proteção: fornecer ou coordenar proteção contra sobrecargas e curtos-circuitos por meio de fusíveis, disjuntores e relés de proteção adequados.
4. Flexibilidade da rede: suportar arranjos de distribuição de energia em anel ou radial.
5. Segurança: incorporar intertravamentos, seccionadores de terra e outras características de segurança de acordo com o projeto.
6. Monitoramento e controle: suportar monitoramento e operação locais ou remotos quando equipado com os dispositivos apropriados.

Nem todo RMU inclui as mesmas funções de proteção. Por exemplo, um interruptor de carga pode fornecer funções normais de comutação e isolamento, mas não substitui um disjuntor e um relé de proteção onde é necessária a interrupção automática de falhas.

3. Principais componentes do quadro de média tensão

Embora o projeto varie conforme o tipo de quadro de distribuição, a maioria dos sistemas de quadros de média tensão incorpora vários componentes essenciais.

3.1 Disjuntores

Os disjuntores estabelecem e interrompem circuitos elétricos e interrompem correntes de falha dentro das suas capacidades nominais especificadas. Os disjuntores a vácuo são amplamente utilizados em quadros de distribuição blindados de média tensão devido ao seu desempenho de interrupção fiável e aos requisitos de manutenção relativamente baixos.

3.2 Interruptores de corte em carga

Os interruptores de corte em carga são concebidos para comutar correntes de carga normais dentro das suas condições de funcionamento nominais. São habitualmente utilizados em RMUs para alimentadores em anel de entrada e saída.

Não se deve presumir que um interruptor de corte em carga proporcione a mesma capacidade de interrupção de curto-circuito que um disjuntor.

3.3 Seccionadores e interruptores de ligação à terra

Os seccionadores proporcionam isolamento de acordo com as suas condições de funcionamento especificadas, enquanto os interruptores de ligação à terra ligam secções de circuito designadas à terra para apoiar procedimentos de manutenção seguros.

Os interbloqueios mecânicos e elétricos ajudam a prevenir sequências de operação inseguras.

3.4 Relés de proteção e fusíveis

Os relés de proteção detetam condições elétricas anormais e iniciam o disparo do disjuntor quando os critérios de proteção relevantes são cumpridos. Em algumas configurações de RMU, os fusíveis de alta tensão fornecem proteção ao alimentador do transformador.

A escolha entre proteção baseada em disjuntor e proteção por interruptor-fusível depende das características nominais do transformador, dos níveis de defeito, dos requisitos de coordenação e das normas aplicáveis.

3.5 Barramentos e Terminações de Cabos

Os barramentos distribuem a energia elétrica entre os dispositivos de comutação dentro do conjunto de aparelhagem. Os compartimentos de terminação de cabos proporcionam as interfaces para os cabos de média tensão de entrada e de saída.

O seu isolamento, capacidade de condução de corrente e valores nominais de resistência ao curto-circuito devem corresponder aos requisitos do sistema.

3.6 Transformadores de Instrumentos e Dispositivos de Monitorização

Os transformadores de corrente (TCs) e os transformadores de tensão (TTs) fornecem sinais de medição para contagem, proteção e monitorização. Dependendo do projeto, a aparelhagem pode também incorporar indicadores de tensão, monitorização de temperatura, interfaces de comunicação e dispositivos de controlo remoto.

4. Qual é a Diferença Entre uma RMU e uma Aparelhagem de Média Tensão Convencional?

Embora uma RMU seja um tipo de aparelhagem de média tensão, os dois termos não são intercambiáveis em todas as aplicações.

Um RMU é frequentemente uma escolha adequada quando dimensões compactas e funções de distribuição simples são prioridades. Aparelhagem blindada em metal convencional pode ser mais apropriada para instalações que exigem numerosos alimentadores de saída, esquemas de proteção extensos, elevadas correntes contínuas nominais ou controlo operacional mais complexo.

A seleção final deve basear-se no diagrama unifilar (SLD), nas características elétricas nominais, na topologia da rede e nas especificações do projeto.

5. O que é um RMU numa subestação?

Um ring main unit numa subestação fornece a interface de comutação de média tensão entre a rede de distribuição e os equipamentos a jusante, particularmente os transformadores de distribuição.

Por exemplo, num sistema de distribuição de 10 kV ou 11 kV, um RMU pode receber energia de um cabo de entrada, ligar-se a um alimentador de anel de saída e alimentar um transformador através de um alimentador de transformador dedicado.

Um RMU típico de três funções pode incluir:

• Um interruptor de cabo de anel de entrada.
• Um interruptor de cabo de anel de saída.
• Um alimentador de transformador com proteção por interruptor-fusível ou um disjuntor, dependendo do design.

Em uma rede em anel, as conexões de cabo de entrada e saída proporcionam o arranjo físico necessário para o encaminhamento alternativo do fornecimento. A continuidade real do fornecimento depende do projeto da rede, da coordenação da proteção, dos procedimentos de manobra e da disponibilidade de uma fonte alternativa energizada.

As RMUs podem ser instaladas em subestações compactas, subestações pré-fabricadas, instalações de distribuição subterrâneas e invólucros externos projetados para as condições ambientais relevantes.

6. O que é uma unidade principal de anel SF6?

Uma unidade principal de anel SF6 é uma RMU que utiliza gás hexafluoreto de enxofre (SF6) como meio isolante e, dependendo do projeto, como parte do sistema de comutação ou de interrupção de arco.

As RMUs isoladas a SF6 têm sido tradicionalmente utilizadas porque o SF6 proporciona um forte desempenho de isolamento e permite a construção de equipamentos de comutação compactos. Os compartimentos de gás selados também podem reduzir a exposição dos componentes de isolamento internos às condições ambientais externas.

No entanto, o SF6 é um gás de efeito estufa potente, e seu uso está cada vez mais sujeito a regulamentações ambientais e requisitos de gestão do ciclo de vida dos equipamentos. A prevenção de vazamentos de gás, os procedimentos de manuseio, a recuperação e a gestão do fim de vida útil devem ser considerados.

Alternativas de RMU sem SF6

As RMUs sem SF6 estão disponíveis para projetos que buscam reduzir as emissões de gases de efeito estufa associadas aos equipamentos de comutação. Dependendo do fabricante e da classe de tensão, os projetos alternativos podem usar ar limpo, isolamento sólido ou outras tecnologias de isolamento aprovadas.

Ao comparar RMUs com SF6 e sem SF6, os compradores devem avaliar:

• Tensão nominal e nível de isolamento.
• Corrente nominal e corrente suportável de curta duração.
• Capacidades de comutação e interrupção de falhas.
• Dimensões de instalação e interfaces de cabos.
• Condições ambientais de operação.
• Normas aplicáveis e evidências de ensaios de tipo.
• Requisitos de manutenção e custos do ciclo de vida.
• Requisitos ambientais e regulamentares locais.

A tecnologia mais adequada depende das especificações técnicas do projeto, do ambiente de operação e das prioridades do ciclo de vida.

7. O que é um Quad Ring Main Unit?

O termo “quad ring main unit” geralmente se refere a uma configuração de RMU com quatro vias funcionais ou posições de comutação, embora o arranjo exato varie conforme o fabricante.

Um RMU de quatro vias pode incluir diferentes combinações de alimentadores de cabos em anel, alimentadores de transformador, disjuntores ou outras funções de comutação.

Por exemplo, um projeto pode exigir duas vias de cabos em anel e duas vias de alimentadores de transformador. Outra aplicação pode exigir alimentadores de saída adicionais ou uma combinação diferente de dispositivos de comutação.

Como “quad RMU” não é uma descrição universal de uma configuração de circuito fixa, os compradores devem confirmar a configuração necessária usando um diagrama unifilar, em vez de confiar apenas no nome do produto.

8. Como escolher o quadro de média tensão certo

Selecionar o quadro de média tensão correto é essencial para a segurança elétrica, a operação confiável e o desempenho a longo prazo.

Considere os seguintes fatores antes de comprar.

1. Tensão nominal

Confirme a tensão nominal do sistema e a tensão nominal do equipamento. As aplicações comuns incluem sistemas de 10 kV, 11 kV, 12 kV, 24 kV, 33 kV e 40,5 kV, dependendo da rede e do projeto do equipamento.

2. Corrente nominal

Determine a corrente contínua necessária para alimentadores de entrada, alimentadores de saída, barramentos e conexões de transformadores.

3. Classificações de suportabilidade a curto-circuito e de interrupção

Verifique a corrente de defeito presumida e as classificações exigidas de suportabilidade a curto-circuito e de suportabilidade de pico. Os disjuntores devem ter capacidades adequadas de interrupção de defeitos para a instalação.

4. Requisitos de proteção

Confirme se o projeto exige interruptores de corte em carga, combinações de fusíveis e interruptores, disjuntores, relés de proteção, medição ou automação adicional.

5. Ambiente de instalação

Considere a temperatura ambiente, a humidade, a altitude, o pó, a poluição, a corrosão e os requisitos de instalação interior ou exterior.

6. Normas aplicáveis

Especifique as normas IEC exigidas e os requisitos específicos do projeto. As normas relevantes podem incluir a IEC 62271-200 para conjuntos de aparelhagem de alta tensão com invólucro metálico e aparelhagem de comando acima de 1 kV e até 52 kV inclusive, e a IEC 62271-103 para interruptores acima de 1 kV até 52 kV inclusive, quando aplicáveis ao projeto do equipamento.

A edição aplicável e quaisquer normas adicionais específicas do produto devem ser confirmadas para cada projeto.

7. Apoio do fabricante

Avaliar a documentação técnica do fabricante, a flexibilidade de design, as capacidades de teste, a disponibilidade de peças sobressalentes e o suporte pós-venda.

9. Aplicações de Quadros de Média Tensão e RMUs

Os quadros de média tensão e as RMUs são amplamente utilizados em diferentes setores.

• Redes de distribuição de serviços públicos: Gestão de alimentadores de entrada e saída e apoio à operação da rede de distribuição.
• Instalações industriais: Fornecimento de energia a fábricas, instalações de processamento e grandes cargas elétricas.
• Edifícios comerciais: Distribuição de energia de média tensão em edifícios de escritórios, centros comerciais e parques empresariais.
• Projetos de energia renovável: Ligação de centrais solares, parques eólicos e transformadores associados às redes de distribuição.
• Projetos de infraestrutura: Apoio a aeroportos, sistemas ferroviários, estações de tratamento de água e outras instalações essenciais.
• Empreendimentos residenciais: Fornecimento de soluções de comutação compactas para subestações de distribuição que servem comunidades residenciais.

A configuração do equipamento deve ser sempre selecionada de acordo com o projeto elétrico, os requisitos de carga, a filosofia de proteção e os regulamentos locais relevantes.

10. Soluções de Quadros de Média Tensão da Shandong Dongguan Electric Co., Ltd.

A Shandong Dongguan Electric Co., Ltd. fornece soluções de equipamentos de distribuição de energia para aplicações industriais, comerciais, de serviços públicos e de infraestrutura.

O nosso portfólio de quadros de média tensão pode ser configurado para diferentes níveis de tensão e requisitos de projeto, incluindo quadros blindados metálicos KYN28A-12, quadros KYN61-40.5 e soluções de distribuição relacionadas com RMU, sujeitos à configuração técnica exigida.

Apoiamos requisitos específicos de projeto para:

• Configuração e seleção técnica de quadros de média tensão.
• Arranjos de alimentadores de entrada e de saída.
• Seleção de disjuntores e dispositivos de proteção.
• Coordenação de desenhos técnicos e diagramas unifilares.
• Documentação de projeto e requisitos de exportação.
• Soluções de equipamentos personalizadas para mercados internacionais.

Se você precisa de uma RMU compacta para uma subestação de distribuição ou de um sistema modular de manobra de média tensão para um projeto industrial, nossa equipe pode ajudar a avaliar a configuração necessária com base nas suas especificações técnicas.

Entre em contato com a Shandong Dongguan Electric Co., Ltd. para discutir suas necessidades de manobra de média tensão e solicitar uma proposta técnica.

Site: https://www.dongguanelectric.com/

Perguntas frequentes (FAQs)

1. O que é uma unidade de rede em anel na distribuição de energia elétrica?

Uma unidade de rede em anel é um conjunto compacto de manobra de média tensão usado para conectar, comutar e isolar alimentadores de cabos e conexões de transformadores em redes de distribuição de energia elétrica.

2. Qual é a função de uma unidade de rede em anel (RMU)?

A função principal de uma RMU é fornecer comutação, isolamento e, quando adequadamente equipada, proteção para circuitos de distribuição de média tensão. Ela também pode apoiar a continuidade do fornecimento em redes em anel devidamente projetadas.

3. Qual é a diferença entre RMU e conjunto de manobra?

Uma RMU é um tipo específico de conjunto de manobra de média tensão projetado para aplicações de distribuição compactas. A categoria mais ampla de conjuntos de manobra de média tensão também inclui painéis blindados metálicos, painéis com disjuntor e outros conjuntos para sistemas elétricos mais complexos.

4. O que é uma unidade de rede em anel SF6?

Uma RMU SF6 utiliza gás hexafluoreto de enxofre para isolamento e, dependendo do projeto, para comutação ou interrupção de arco. Também estão disponíveis alternativas sem SF6, que podem ser preferíveis quando considerações ambientais são importantes.

5. Qual é a faixa de tensão típica de uma RMU?

As RMUs são comumente usadas em redes de distribuição secundária em níveis de tensão como 10 kV, 11 kV, 12 kV, 24 kV e 33 kV. As classificações disponíveis dependem do fabricante e do projeto do produto.

6. Uma RMU pode proteger um transformador de distribuição?

Sim. Uma RMU pode incluir uma saída de transformador com chave-fusível ou uma saída com disjuntor com proteção adequada. A disposição apropriada depende da potência do transformador, da corrente de falta prospectiva e dos requisitos de coordenação de proteção.

7. Quais informações são necessárias para selecionar uma RMU?

Informações importantes incluem tensão do sistema, corrente nominal, nível de curto-circuito, número de saídas, capacidade do transformador, requisitos de proteção, ambiente de instalação e normas aplicáveis.

Conclusão

Os quadros de média tensão desempenham um papel crítico na distribuição segura e confiável de energia elétrica. Entre as soluções disponíveis, a unidade de rede em anel é particularmente útil para subestações de distribuição secundária compactas e aplicações de rede em anel.

Compreender o que é uma unidade de rede em anel, para que serve e como difere dos quadros de média tensão convencionais ajuda engenheiros, empreiteiros e equipes de compras a tomar decisões informadas sobre equipamentos.

Ao avaliar as classificações elétricas, os requisitos de proteção, a configuração da rede, as condições ambientais e as normas aplicáveis, as equipes de projeto podem selecionar uma solução adequada para uma operação confiável a longo prazo.