CHAVES SECCIONADORAS PRIMÁRIAS

Introdução

Segundo a NBR 6935, chave seccionadora é um dispositivo mecânico de manobra que na posição aberta assegura uma distância de isolamento e na posição fechada mantém a continuidade do circuito elétrico nas condições especificadas.

Os seccionadores são utilizados em subestações para permitir manobras de circuitos elétricos, sem carga, isolando disjuntores, transformadores de medida e de proteção e barramentos. Também são utilizados em redes aéreas de distribuição urbana e rural com a finalidade de secionar os alimentadores durante os trabalhos de manutenção ou realizar manobras diversas previstas pela operação. Os seccionadores podem ser fabricados tanto em unidades monopolares com em unidades tripolares, para uso interno ou externo, operada manualmente ou por telecomando.

A operação dos seccionadores com o circuito em carga provoca desgaste nos contatos e põe em risco a vida do operador. Porém, podem ser operados quando são previstas, no circuito, pequenas correntes de magnetização de transformadores de potência e reatores ou ainda correntes capacitivas.

Os seccionadores podem ainda desempenhar várias e importantes funções dentro de uma instalação, ou seja:

° Manobrar circuitos, permitindo a transferência de carga entre barramentos de uma subestação.

° Isolar um equipamento qualquer da subestação, tais como transformadores, disjuntores etc., para execução de serviços de manutenção ou outra utilidade.

° Propiciar o bay-pass de equipamentos, notadamente os disjuntores da subestação.

By-pass é uma operação para desviar a corrente e a tensão dos equipamentos, esse método é utilizado quando tem que ser feito manutenção ou substituição dos equipamentos, como medida de segurança para os funcionários (a) envolvidos (a) no processo.

Características construtivas

São os mais diversos os tipos de construção das chaves seccionadoras, dependendo da finalidade e da tensão do circuito em que serão instaladas.

Os seccionadores podem ser constituídos de um só pólo (chaves seccionadoras unipolares) ou de três pólos (chaves seccionadoras tripolares). Os seccionadores tripolares são dotados de mecanismo que obriga a abertura simultânea dos três pólos, quando impulsionado manualmente ou por ação de um motor.

Principais partes constituintes de um Seccionador Algumas peças que compõe o seccionador são:

Pólo Seccionador:

É a parte do seccionador, incluindo o circuito principal, isoladores e a base, associada

exclusivamente a um caminho condutor eletricamente separado e excluindo todos os elementos que

permitem a operação simultânea.

Base

É construída em aço laminado, galvanizado a quente, com perfis U, I, U dupla, treliça ou tubos

de aço de parede reforçada. 

Mancal

É a  parte rotativa da base do seccionador, onde o será fixado a coluna rotativa.

Sub-Bases(Sup. Isolador)

Destinam-se a elevar a altura da coluna isolante, equiparando-se com as outras.

Coluna Isolante

As colunas isolantes mantêm a isolação entre a parte viva e a base do secionador, é, portanto

parte fundamental na função isolante do seccionador. Elas devem suportar as mais variadas formas

de solicitações dielétricas e mecânicas. As colunas isolantes devem atender as seguintes

especificações: suportar os esforços dielétricos, os esforços mecânicos e não devem produzir níveis

elevados de ruído.

Lâmina Principal

É feita de tubo ou barra de material altamente condutor (cobre ou alumínio).  

 A lâmina é uma peça móvel que na posição fechada do seccionador conduz a corrente elétrica

de um terminal a outro e na posição aberta assegura uma distância de isolamento.  

É a parte mais crítica do seccionador, pois além de reunir alta condutividade e boa rigidez

mecânica, a lâmina deve ser, sobretudo, leve o suficiente para permitir a operação de seccionador

sem esforço demasiado. Dependendo da forma construtiva do mesmo a lâmina influi

consideravelmente na vida útil do equipamento.   

Suporte dos Contatos

São construídos em ligas de cobre ou alumínio e dimensionados de forma tal que resistem aos

esforços de operação. Além disso, eles devem ter uma seção suficientemente grande para não se

aquecerem com a passagem das correntes nominais e de curto-circuito.

Contatos

É o conjunto de duas ou mais peças condutoras de um seccionador, destinadas a assegurar a

continuidade do circuito quando se tocam, e que devido ao seu movimento relativo durante uma

operação, fecham ou abrem esse circuito.  O contato propriamente dito é então feito através das

superfícies de prata ou sua liga. A pressão nos contatos é dada por molas de aço inox, bronze

fosforoso ou cobre-berílio. É a parte do seccionador que mais apresenta problemas, com

necessidade de substituição, pois é onde ocorre o contato direto entre contato móvel da lâmina

principal.

Mecanismo de Acionamento

É o conjunto que, recebendo o comando através da coluna isolante rotativa, opera a lâmina

dando-lhe os movimentos necessários para cumprir a sua função.

Geralmente possui molas dentro dos chamados canhões, para suavizar a abertura e o

fechamento da lâmina. Durante o estágio verificamos que este tipo de peça sobressalente

dificilmente apresenta qualquer tipo de problema, pois é uma peça bastante robusta.

Contatos de arco (chifres) convencionais

São utilizados para interromper pequenas correntes como, por exemplo, a corrente de

magnetização do transformador, a corrente de uma linha ou barramento em vazio etc. São duas

hastes metálicas, uma fixa ao contato fixo e a outra à ponta da lâmina móvel e são instaladas de tal

modo que quando a lâmina começa a sair do contato fixo, o caminho da corrente fica estabelecido

entre os chifres, evitando que o arco venha a queimar os contatos da chave. São de cobre e

geralmente possuem a área de contato em  material de tungstênio.  

Mecanismo Motorizado

Composto por uma caixa fabricada em alumínio e pintada, com os componentes elétricos

acoplados internamente e um motor com redutor.  

Função  principal:

Transmitir o torque produzido pelo motor-redutor a haste de descida, possibilitando a realização

de manobra dos pólos dos seccionadores e dos pólos das lâminas de terra.

Tipos de chaves seccionadoras

° Uso interno - Simples- Bucha passante- Fusíveis- Interruptores- Reversíveis

° Uso externo - Abertura lateral singela (ALS)

- Dupla abertura lateral (DAL)- Abertura vertical (AV)- Pantográficas

Os seccionadores de uso interno são os destinados à operação em subestações de consumidor, em geral, de pequeno e médio porte de instalação abrigada, livre das intempéries. Nesse tipo se enquadram as subestações construídas em alvenaria e de módulo metálico.

Seccionadores Simples

São constituídos por uma lâmina condutora (seccionadores unipolares) ou por três lâminas condutoras (seccionadores tripolares) de abertura simultânea, acionadas através de mecanismo articulado. Esse tipo de seccionador tripolar é utilizado com muita freqüência em SE de alvenaria. Apresenta o aspecto construtivo abaixo.

O seccionador simples é montado sobre estrutura metálica, construída de chapa de ferro dobrada em U que sustenta os três pólos e o eixo do mecanismo de acionamento manual na extremidade do qual pode ser montada a alavanca.

Seccionadores com bucha passantes

Esse tipo de seccionador possui um conjunto de buchas de passagem montado, em geral, na sua parte superior, o que permite a ligação entre dois cubículos adjacentes. São basicamente utilizados em painéis metálicos devido ao reduzido espaço que ocupam, já que é dispensável a instalação de buchas de passagem.

São fabricados com isoladores de porcelana vitrificada, próprios pala instalação abrigada, ou ainda, com isoladores de resina epóxi. A figura abaixo mostra o seu aspecto construtivo.

O seccionador é montado em uma estrutura de ferro dobrado que sustenta os três pólos e as alavancas de manobra previstas. As lâminas e os contatos são constituídos de maneira idêntica à dos seccionadores simples. A sua fixação é própria para painéis metálicos é feita através de parafusos presos à estrutura do próprio seccionador.

Seccionadores fusíveis

Seccionadores fusíveis são as chaves seccionadoras dotadas de três hastes isolantes, normalmente de resina epóxi ou de fenolite, montadas em paralelo a três cartuchos fusíveis também

fabricados em epóxi ou fenolite. Como as demais o acionamento da chave é tripolar e de comando simultâneo através do mesmo mecanismo articulado.

Também, os isoladores são da mesma construção dos modelos anteriores.Os seccionadores fusíveis, como o próprio nome sugere, exercem as funções simultâneas de

proteção e acionamento.

Os elos fusíveis são instalados no interior do cartucho da chave, sendo preso na sua extremidade inferior, tal como se procede nas chaves fusíveis unipolares convencionais. A substituição do elemento fusível implica a abertura do seccionador , assegurando-se, antes, que a carga esteja desconectada. Tanto a retirada como a recolocação do cartucho devem ser feitas através de vara de manobra com gancho apropriado na extremidade. O fechamento do seccionador somente deve ser feito quando os cartuchos estiverem convenientemente instalados, isto é, com os contatos superiores fechados. Opcionalmente podem ser fornecidos contatos auxiliares NA ou NF que possibilitam intertravamento com o disjuntor correspondente.

Gancho para abertura em carga

Considerando que as chaves fusíveis não possuem mecanismo de extinção de arco elétrico (fenômeno ocorrido devido a efeitos indutivos) para operação por intervenção humana, estas não devem ser operadas em carga. Por outro lado, utilizando-se a ferramenta loadbuster, pode-se operar a chave fusível com o circuito em carga plena, desde que sejam respeitados os limites da ferramenta mencionada. A operação de chaves fusíveis sem o emprego da ferramenta loadbuster só é tolerável quando a mesma está apenas submetida à tensão, o que é feito normalmente pelas concessionárias.

O loadbuster é uma ferramenta concebida para ser acoplada aos terminais de chaves cuja concepção de operação não é para abertura em carga. Tomando-se como base a abertura da chave fusível e as figuras 1 e 2, descrevemos a seguir o princípio de funcionamento.

° Ao acoplar o loadbuster a chave fusível conforme figura 1, a corrente elétrica divide-se entre a ferramenta e a própria chave.

° Ao realizar o primeiro movimento da alavanca da ferramenta loadbuster com a vara de manobra, abre-se a chave fusível, sem, no entanto, desconectar os contatos internos do loadbuster, permitindo que toda corrente da fase correspondente circule apenas por ele conforme a figura 2.

° Num segundo movimento da vara de manobra, os contatos internos do loadbuster são abertos no interior da câmara de extinção do arco elétrico, normalmente cheia de Hexafluoreto de carbono (CF6) ou outro meio extintor, tal como, disjuntor SF6(hexafluoreto de enxofre).

Figura I Figura II

Figura III Disjuntor SF6

Arco Elétrico

Quando os contatos de um disjuntor, que estão conduzindo uma corrente elétrica, são separados, dá-se a formação de um arco elétrico no ponto de separação. Se a corrente e a tensão são suficientemente grandes para manter o arco, forma-se um caminho para a corrente, junto com a formação de gases incandescentes, neste caso, a temperatura pode elevar-se a cerca de 2000oC. Como esse arco é capaz de deteriorar os contatos, deve-se tomar medidas para extingui-lo e para isso pode-se utilizar os seguintes procedimentos:

a) Aumento rápido do comprimento do arco;b) Resfriamento do arco; c) Deionização;d) Restabelecimento rápido da rigidez dielétrica do meio.

Seccionadores reversíveis

Seccionadores reversíveis são chaves que permitem normalmente a transferência de carga de um para o outro circuito. São muitos utilizados em subestações de consumidor, quando se tem uma geração de emergência ou alternativa que não possa ser feita em tensão secundária, em virtude das distâncias em que se acham as cargas.

Dados dimensionais mais importantes do seccionadores de uso interno. Como essas dimensões variam dentro de certa faixa, de fabricante para fabricante, os valores apresentados abaixo indicam apenas uma ordem de grandeza aceitável.

Seccionadores para uso externo

Esse tipo de seccionador é destinado à operação em subestação de instalação externa, normalmente de grande porte.

Seccionador de abertura lateral singela – tipo ALS

Caracterizada por apresentar as hastes condutoras se abrindo lateralmente. O comando é feito numa das colunas isolantes que gira em torno do seu próprio eixo até atingir um ângulo de aproximadamente 60°. Uma haste metálica pode ligar rigidamente o comando de três chaves, formando um conjunto tripolar.

Seccionadora dupla abertura lateral São constituídas de duas lâminas condutoras articuladas a partir de um ponto central da

chave, montadas sobre uma coluna isolante que gira juntamente com o mecanismo de manobra.

Dupla abertura lateral com uma coluna rotativa

Dupla abertura lateral com duas colunas rotativas

Seccionador de abertura vertical – tipo AV Seccionador de operação vertical constituído por três colunas isolantes, sendo duas fixas,

suportes dos contatos fixo e móvel e uma rotativa que aciona o contato móvel. (Figura 2-4). Na posição aberta o contato (lâmina) encontra-se na posição vertical e quando se fecha

passa à posição horizontal. Utilizada amplamente, permite máxima visibilidade da posição do seccionador e pode ser aplicado em espaçamento mínimo entre fases.

Seccionador pantográfico – tipo PG Seccionador de operação vertical e suportes independentes, constituídos de um contato fixo

normalmente montado diretamente sob a linha ou barramento e um contato móvel constituído de elementos articulados formando uma série de paralelogramos (pantográficos suportado por uma coluna isolante fixa normal ao plano da base e acionado por uma coluna rotativa paralela à anterior) (Figura 2-5). Normalmente no secionador pantográfico os pólos são operados individualmente.

Características Elétricas

Tensão nominal

Tensão nominal é aquela para a qual o seccionador foi projetado para funcionar em regime continuo, e deve ser igual à tensão máxima de operação prevista para o sistema em que será instalado

Corrente nominal

Corrente nominal é aquela que o seccionador deve conduzir continuamente sem quie sejam excedidos os limites de temperatura previstos em norma

Os valores de corrente nominal padronizado pela ABNT são: 200,400,600,800,1200,1600,2000,2500,3000,4000,5000 e 6000 A

Em subestações de consumidor indústrial 15 kV, o mais comum é a utilização do seccionadoresde 200,400 e 600 Já em tensão 69kV, o mais frequente é a utilização de seccionador de 1200 e 1600ª

Condições de trabalho acima dos valores nominais

Sobrecarga contínua

Caracteriza-se pela percentagem de corrente adicional que o seccionador podem suportar dentros dos limites de temperatura normalizados

Uma outra maneira de definir uma sobrecarga contínua diz que é a corrente de qualquer valor superior à corrente nominal do seccionador, que é capaz de conduzí-la durante um período de tempo suficientemente longo para permitir a estabilização de sua temperatura de operação

Sobrecarga de curta duração

Caracteriza-se pela corrente que o seccionador pode conduzir acima de sua capacidade nominal, durante um período de tempo especificado, sem que sejam excedidos os limites de temperatura dados por norma

Um exemplo clássico de regime de curta duração é o da partida de grandes motores cujo o valor da corrente de acionamento pode chegar a dez vezes o seu valor nominal

Especificação Sumária

No período de compra de um seccionador, devem constar pelo menos as seguintes informações que caracterizam o equipamento apropriado para as necessidades da instalação em que irá operar:

Tensão nominal;Corrente nominal;Freqüência nominal;Corrente nominal suportável de curta duração; duração da corrente suportável de curto-

circuito; valor de crista nominal da corrente suportável;Tensão de operação dos circuitos auxiliares;Tensão nominal dos dispositivos de comando, seu valor nominal