Introdução
Durante décadas, a escolha do meio de isolamento nos comutadores de média tensão era efetivamente binária: ar ou Gás SF61. Os comutadores isolados a ar exigiam grandes dimensões físicas e manutenção regular. O painel de distribuição isolado a gás SF6 proporcionava compacidade e desempenho, mas introduzia um potente gás de efeito estufa com um potencial de aquecimento global 23.500 vezes maior que o do CO₂ - uma responsabilidade que se torna mais pesada a cada regulamentação ambiental mais rigorosa.
A tecnologia de aparelhagem de isolamento sólido substitui as lacunas de ar e o gás SF6 por um isolamento fundido. resina epoxídica2 como meio de isolamento primário - encapsulando condutores em tensão, barramentos e elementos de comutação num material dielétrico sólido que proporciona uma resistência superior à poluição, elimina os requisitos de gestão de gás, reduz a área de instalação até 50% em comparação com o AIS e proporciona um sistema de isolamento sem manutenção com uma vida útil de 30 anos.
Para os engenheiros eléctricos que projectam subestações secundárias, sistemas de energia industrial e infra-estruturas de média tensão para energias renováveis, a tecnologia SIS representa uma mudança fundamental na forma como o isolamento de média tensão é concebido - não é uma melhoria incremental da tecnologia de gás ou ar existente, mas uma filosofia de isolamento diferente com caraterísticas de desempenho distintas, credenciais ambientais e economia do ciclo de vida. Compreender o que é a tecnologia de aparelhagem de isolamento sólido, como funciona e onde supera as alternativas é a base de qualquer aquisição de aparelhagem de média tensão moderna bem especificada.
Este artigo fornece uma referência técnica completa para a tecnologia de comutadores com isolamento sólido - desde a física do isolamento e a ciência dos materiais até à arquitetura do sistema, seleção de aplicações e requisitos de manutenção em toda a gama de distribuição de MT.
Índice
- O que é a tecnologia de isolamento sólido e como funciona no painel de distribuição de média tensão?
- Como é que o desempenho do painel SIS se compara ao do AIS e do GIS em relação aos principais parâmetros?
- Como especificar e selecionar um painel de distribuição com isolamento sólido para sua aplicação?
- Quais são os requisitos de instalação, manutenção e ciclo de vida do painel de distribuição SIS?
O que é a tecnologia de isolamento sólido e como funciona no painel de distribuição de média tensão?
A tecnologia de aparelhagem de isolamento sólido é a aplicação de materiais dieléctricos sólidos fundidos - principalmente compostos de resina epóxi - como meio de isolamento primário em torno de todos os condutores de média tensão, barramentos e interfaces de elementos de comutação dentro de um conjunto de aparelhagem. Ao contrário do isolamento de ar (que se baseia em distâncias físicas de folga) ou do isolamento de gás (que se baseia em SF6 pressurizado para atingir a força dieléctrica), o isolamento sólido atinge o seu desempenho dielétrico através da estrutura molecular intrínseca do próprio material de encapsulamento.
A Física do Isolamento Dielétrico Sólido
Em qualquer sistema de isolamento, a rigidez dieléctrica é o campo elétrico máximo que o material pode suportar antes da rutura - o ponto em que os portadores de carga aceleram através do material, criando um caminho condutor e uma falha catastrófica. A rigidez dieléctrica do meio de isolamento determina a proximidade entre os condutores em tensão e as estruturas ligadas à terra e entre si, o que determina diretamente a dimensão física do equipamento.
Forças dieléctricas comparativas:
- Ar (1 bar, campo uniforme): 30 kV/cm
- SF6 (3 bar): ~220 kV/cm
- Resina epoxídica fundida (APG): 180-200 kV/cm (em massa); efetivamente ilimitado em superfícies com classificação de campo adequada
A resistência dieléctrica da resina epóxi fundida aproxima-se da do SF6 pressurizado - razão pela qual o painel de distribuição SIS atinge uma compacidade comparável à do GIS sem necessitar de qualquer sistema de gás pressurizado. Mais importante ainda, o isolamento sólido elimina o modo de falha de flashover de superfície que limita o equipamento isolado a ar em ambientes poluídos: uma superfície epóxi sólida não pode ser contaminada por partículas transportadas pelo ar, humidade ou condensação da mesma forma que as superfícies de isolamento com abertura de ar.
Gelificação automática por pressão (APG) - A tecnologia de fabrico
O isolamento sólido dos comutadores SIS é produzido por Gelificação Automática sob Pressão (APG) - um processo de fundição de precisão que injecta um composto de resina epóxi líquida sob pressão controlada num molde aquecido que contém o conjunto condutor e, em seguida, cura a resina sob perfis precisos de temperatura e pressão para produzir um corpo de isolamento sólido sem bolhas e sem espaços vazios.
Parâmetros críticos do processo APG:
- Sistema de resina: Resina epóxi cicloalifática com endurecedor de anidrido e enchimento de trihidrato de alumina (ATH) para maior resistência ao arco e estabilidade térmica
- Temperatura do molde: 130-160°C durante a gelificação; controlada para evitar fissuras por stress térmico
- Pressão de injeção: 3-8 bar para eliminar os espaços vazios e assegurar o encapsulamento completo do condutor
- Ciclo de cura: 4-8 horas a temperatura elevada; seguido de pós-cura a 140°C para estabilidade dimensional
- Controlo de qualidade: Cada componente fundido é submetido a descarga parcial3 ensaio (< 5 pC a 1,5 × Um) para verificar se o isolamento está isento de vazios
Os vazios no isolamento de epóxi fundido são o principal modo de falha de qualidade - um vazio tão pequeno como 0,1 mm de diâmetro cria um ponto de início de descarga parcial que corrói progressivamente o isolamento circundante sob tensão de funcionamento, acabando por provocar a falha do isolamento. O processo APG, corretamente controlado, elimina os vazios através da manutenção de uma pressão positiva durante a gelificação, impedindo a formação de cavidades de retração à medida que a resina cura.
Graduação do campo elétrico em sistemas de isolamento sólidos
Nas descontinuidades geométricas - extremidades do condutor, interfaces de ligação e limites do isolamento - o campo elétrico concentra-se a níveis que podem exceder a rigidez dieléctrica local, mesmo quando o campo médio está bem dentro dos limites. O projeto do SIS de isolamento sólido utiliza duas técnicas para gerir a concentração do campo:
Classificação geométrica do terreno:
As extremidades do condutor e as interfaces de terminação são concebidas com raios controlados (mínimo de 3-5 mm para aplicações de MT) para distribuir o campo elétrico por uma área de superfície maior, reduzindo a intensidade do campo de pico abaixo do limiar de início de descarga parcial.
Camadas de gradação de campo resistivo ou capacitivo:
Nas interfaces entre componentes de isolamento sólidos - juntas de barramentos, terminações de cabos e ligações de interruptores - são aplicadas camadas de gradação de campo de material semi-condutor ou capacitivamente graduado para redistribuir uniformemente o gradiente do campo elétrico através da interface, evitando a concentração de campo no limite da junção.
Arquitetura do sistema de aparelhagem SIS
Um painel de comutação SIS completo integra a tecnologia de isolamento sólido em todas as funções de isolamento primário:
- Barramentos encapsulados em epóxi: Barramentos trifásicos totalmente encapsulados em epóxi fundido, eliminando os requisitos de folga de ar fase-terra
- Transformadores de corrente com isolamento sólido (TCs): Os TCs toroidais são fundidos diretamente no barramento encapsulado - não é necessária uma montagem separada do TC ou uma folga de ar
- Terminações de cabo encapsuladas em epóxi: Interfaces de cabos encaixáveis ou aparafusadas com cones de tensão pré-moldados que proporcionam uma continuidade de isolamento sólido classificado no terreno do cabo ao barramento
- Interruptor de vácuo4 montagem: O elemento de comutação - um interrutor de vácuo por fase - montado dentro da estrutura de isolamento sólido, com encapsulamento epoxídico que fornece suporte mecânico e isolamento primário à terra
- Mecanismo de atuador magnético: Mecanismo de funcionamento do atuador de ímanes permanentes (PMA) que proporciona resistência mecânica M2 com construção selada e sem manutenção
Principais propriedades do material de isolamento sólido
| Imóveis | Epóxi fundido (APG) | Ar (Referência) | SF6 (3 bar) |
|---|---|---|---|
| Resistência dieléctrica (massa) | 180-200 kV/cm | 30 kV/cm | ~220 kV/cm |
| Permissividade relativa (εr) | 3.5-4.5 | 1.0 | 1.006 |
| Classe térmica | F (155°C) | — | — |
| Resistência à poluição | Excelente (superfície selada) | Mau (contaminação da superfície) | Excelente (selado) |
| Início da descarga parcial | > 1,5 × Um (sem vazios) | N/A | > 1,5 × Um |
| Condutividade térmica | 0,2-0,8 W/m-K | 0,026 W/m-K | 0,014 W/m-K |
| Resistência ao arco elétrico (IEC 61621) | > 180 segundos | N/A | N/A |
| Impacto nos gases com efeito de estufa | Nenhum | Nenhum | GWP 23,500 |
Como é que o desempenho do painel SIS se compara ao do AIS e do GIS em relação aos principais parâmetros?
O painel de distribuição de isolamento sólido ocupa uma posição de desempenho distinta em relação ao AIS e ao GIS - combinando as credenciais ambientais e a simplicidade de manutenção da tecnologia de vácuo com uma compactação próxima do GIS, a um custo de ciclo de vida que normalmente é inferior a ambas as alternativas para aplicações de distribuição de MT na gama de 12-40,5 kV.
Pegada e eficiência de espaço
O painel de distribuição SIS consegue a sua pegada compacta através da eliminação das distâncias de ar. No AIS, as distâncias mínimas fase-fase e fase-terra exigidas pela IEC 62271-1 a 12 kV são:
- Distância fase-terra (ar): 120 mm no mínimo
- Distância fase a fase (ar): 160mm mínimo
No SIS, estas folgas são substituídas por isolamento epóxi sólido com uma resistência dieléctrica de 180-200 kV/cm - reduzindo a espessura de isolamento necessária para 8-15mm a 12kV. O resultado é uma redução da largura do painel de 40-60% em comparação com o AIS equivalente, e uma redução da profundidade de 30-50%.
Comparação das dimensões típicas do painel (12kV, 630A, 25kA):
| Parâmetro | AIS | SIG | SIS |
|---|---|---|---|
| Largura do painel | 800-1.000 mm | 500-650mm | 400-550mm |
| Profundidade do painel | 1.200-1.600 mm | 800-1.000 mm | 600-800mm |
| Altura do painel | 2.200 mm | 2.000 mm | 1.800-2.000 mm |
| Área de chão por painel | 0.96-1.60 m² | 0.40-0.65 m² | 0.24-0.44 m² |
| Pegada relativa | 100% (referência) | ~45% | ~30% |
Requisitos de manutenção
A construção selada dos comutadores SIS - isolamento epóxi sólido sem espaços de ar para contaminar, sem gás SF6 para monitorizar e interruptores de vácuo sem acesso interno para manutenção - produz um perfil de manutenção fundamentalmente diferente do AIS ou GIS:
Requisitos de manutenção do AIS:
- Anual: Limpeza da superfície do isolamento; medição da resistência de contacto
- 3 anos: Inspeção e limpeza da calha do arco; lubrificação do mecanismo
- 5 anos: Revisão completa; avaliação da substituição dos contactos
- Pós-falha: Inspeção imediata da calha do arco; descontaminação da superfície do isolamento
Requisitos de manutenção do SIG:
- 6 meses: Verificação da pressão do SF6; inspeção de fugas
- 1 ano: Análise da humidade e pureza do gás
- 3 anos: Análise completa do gás; verificação da resistência de contacto
- Pós-falha: Análise da qualidade do gás; verificação do produto de decomposição antes da reenergização
Requisitos de manutenção do SIS:
- Anual: Medição da resistência de contacto; verificação do tempo de funcionamento; inspeção visual
- 3 anos: Ensaio de frequência de potência elevada; medição de descarga parcial
- 5 anos: Medição do curso do contacto; verificação eléctrica completa
- Pós-falha: Teste Hi-pot + medição PD + resistência de contacto
A eliminação da manutenção da calha do arco, da gestão do gás SF6 e da limpeza da superfície do isolamento reduz o custo de manutenção anual do SIS em 60-75% em comparação com o AIS e em 40-55% em comparação com o GIS ao longo de uma vida útil de 25 anos.
Desempenho ambiental
As credenciais ambientais do painel de distribuição SIS são uma consequência direta das suas escolhas tecnológicas:
- Zero SF6: Sem conteúdo de gases com efeito de estufa, sem obrigações de regulamentação de gases fluorados, sem necessidade de pessoal certificado para o manuseamento de gás, sem custos de recuperação de gás em fim de vida
- Sem gases de arco: A extinção de arco em vácuo não produz produtos de decomposição tóxicos - não há geração de SOF₂, SO₂F₂ ou HF durante as operações de comutação
- Redução do volume de material: O design compacto utiliza menos aço, cobre e material de isolamento por MVA nominal do que o AIS
- Reciclável no fim da vida útil: O encapsulamento em resina epóxi pode ser mecanicamente separado dos condutores de cobre para recuperação do material; não é necessária a eliminação de gases perigosos
Comparação de desempenho total: SIS vs. AIS vs. GIS
| Parâmetro | AIS | GIS (SF6) | SIS (Vácuo) |
|---|---|---|---|
| Gama de tensões | 12-40,5kV | 12-1.100kV | 12-40,5kV |
| Pegada relativa | 100% | ~45% | ~30% |
| Meio de arrefecimento por arco | Ar | SF6 | Vácuo |
| Isolamento Médio | Ar | SF6 | Epóxi sólido |
| Resistência à poluição | Pobres | Excelente | Excelente |
| Frequência de manutenção | Elevado | Médio | Baixa |
| Teor de SF6 GHG | Nenhum | Sim (GWP 23.500) | Nenhum |
| Resistência eléctrica | Norma E1 | E1-E2 | Norma E2 |
| Resistência mecânica | Norma M1 | M1-M2 | Norma M2 |
| Custo do ciclo de vida (25 anos) | Médio | Médio-Alto | Baixa |
| Ambientes adequados | Limpeza interior | Interior/Exterior | Interior/rugoso |
Caso de cliente: Aparelhagem SIS que resolve um desafio de conformidade ambiental e de espaço
Um gestor de compras que supervisionava a atualização de uma subestação secundária de 24kV para um campus de produção farmacêutica na Europa Ocidental contactou a Bepto com dois constrangimentos simultâneos: a sala da subestação disponível era 35% mais pequena do que a área do equipamento AIS existente a ser substituído, e a política ambiental do campus proibia qualquer equipamento contendo SF6 em novas instalações - eliminando o GIS como opção.
Depois de especificar o painel de distribuição SIS da Bepto com isolamento sólido em epóxi e interruptores a vácuo, a equipa de engenharia instalou uma linha completa de painéis de 24 kV - oito painéis de alimentação e uma secção de barramento - dentro da área disponível, com uma folga de 15%. O design zero-SF6 satisfez a política ambiental do campus sem compromisso, e a construção com isolamento sólido selado foi especificada como não necessitando de intervenções de manutenção anuais para além da medição da resistência de contacto - uma vantagem operacional significativa para uma instalação farmacêutica onde o acesso à subestação requer protocolos de sala limpa.
Como especificar e selecionar um painel de distribuição com isolamento sólido para sua aplicação?
Especificar corretamente os comutadores SIS requer uma avaliação sistemática dos requisitos eléctricos, das condições ambientais, das restrições de espaço, da capacidade de manutenção e das obrigações regulamentares - com especial atenção para os requisitos de verificação do sistema de isolamento que distinguem o desempenho genuíno do isolamento sólido das alegações de marketing.
Passo 1: Definir os requisitos eléctricos
- Tensão nominal: 12kV, 24kV ou 40,5kV - confirmar que o BIL (75 / 125 / 185kV) corresponde à coordenação do isolamento do sistema
- Corrente normal nominal: 630A, 1250A, ou 2500A - verificar a classificação térmica à temperatura ambiente máxima (padrão 40°C; redução acima)
- Classificação de curto-circuito: 16kA, 20kA, 25kA ou 31,5kA - confirmar tanto a corrente de interrupção de curto-circuito (interrutor de vácuo) como a corrente de resistência a curto prazo (barramento e invólucro)
- Classes de resistência: Especificar M2/E2 para todas as aplicações automáticas ou de comutação frequente; verificar ambas as classes no certificado de ensaio de tipo
- Funções especiais de comutação: Identificar os requisitos de comutação capacitiva, indutiva ou do motor; confirmar as classificações de serviço especial do interrutor de vácuo
Passo 2: Verificar a qualidade do sistema de isolamento
- Teste de descarga parcial: Exigir certificado de teste PD de fábrica para cada componente de epóxi fundido a 1,5 × Um/√3; PD < 5 pC confirma isolamento sem vazios
- Ensaio de tipo dielétrico: Confirmar que os ensaios de frequência de energia e de resistência a impulsos de raios, de acordo com a norma IEC 62271-1, foram efectuados no conjunto completo do painel e não em componentes individuais
- Resistência de isolamento: Exigir medição de IR > 1.000 MΩ a 2,5kV DC entre fases e fase-terra na aceitação de fábrica
- Teste de ciclo térmico: Para instalações com grandes variações de temperatura, confirmar que o sistema de isolamento foi qualificado para a gama de temperaturas especificada sem fissuras ou delaminação
Etapa 3: Corresponder normas e certificações
- IEC 62271-2005: Quadro elétrico de média tensão com invólucro metálico - norma primária para a montagem completa de painéis SIS
- IEC 62271-100: Ensaio de tipo de disjuntor de vácuo - rutura por curto-circuito, rutura por carga e resistência
- IEC 62271-1: Especificações comuns - resistência dieléctrica, aumento de temperatura, resistência mecânica
- IEC 61641: Ensaio de arco interno - especificar a classificação IAC (AFL / AFLR) para segurança do pessoal
- IEC 60270: Medição de descargas parciais - especificar o nível de aceitação de DP para verificação da qualidade do isolamento
- GB/T 11022 / GB/T 3906: Normas nacionais da China para conjuntos de aparelhagem de alta tensão
Cenários de aplicação
- Subestações secundárias urbanas: SIS para uma pegada compacta em instalações no centro da cidade com restrições de espaço; zero SF6 para conformidade ambiental
- Subestações industriais de média tensão: SIS para instalações químicas, farmacêuticas, de processamento de alimentos e de cimento - isolamento selado imune a atmosferas agressivas
- Coleção de MV de energias renováveis: SIS para comutação de alimentadores de parques solares e eólicos - 25 anos de vida útil sem manutenção, correspondendo ao ciclo de vida dos activos renováveis
- Distribuição de MV do centro de dados: SIS para infra-estruturas críticas de energia - maior fiabilidade, zero manutenção não planeada, nenhuma complexidade de gestão de gás
- Marítimo e Offshore: SIS com caixa IP65+ para distribuição de energia na plataforma - imunidade a nevoeiro salino e humidade sem risco ambiental de SF6
- Subestações integradas em edifícios: SIS para subestações no interior de edifícios comerciais, hospitais e aeroportos - compacto, silencioso, sem emissões de gases
Quais são os requisitos de instalação, manutenção e ciclo de vida do painel de distribuição SIS?
A construção selada e com isolamento sólido dos comutadores SIS simplifica a instalação e a manutenção em comparação com os comutadores AIS e GIS - mas introduz requisitos específicos para a verificação do sistema de isolamento, a qualidade das juntas dos barramentos e a monitorização do estado, que devem ser compreendidos e implementados para obter o desempenho total do ciclo de vida da tecnologia.
Lista de verificação da instalação antes do comissionamento
- Verificação do binário da junta do barramento - Todas as ligações aparafusadas dos barramentos devem ser apertadas de acordo com as especificações do fabricante, utilizando uma chave dinamométrica calibrada; as juntas mal apertadas provocam aquecimento resistivo e tensão térmica no isolamento; as juntas mal apertadas provocam fissuras no encapsulamento epóxi
- Inspeção do cone de tensão da terminação do cabo - Os cones de tensão pré-moldados nas interfaces dos cabos devem ser colocados corretamente e sem contaminação; uma instalação incorrecta cria uma concentração de campo na interface entre o cabo e o barramento
- Alinhamento e nivelamento de painéis - Os painéis SIS devem ser alinhados e nivelados de acordo com as tolerâncias do fabricante antes do acoplamento dos barramentos; o desalinhamento provoca tensões nas juntas dos barramentos epoxídicos e pode causar fissuras devido à expansão térmica
- Teste de aceitação de descarga parcial - Efetuar a medição da DP em todo o painel instalado a 1,2 × Um/√3 de acordo com a norma IEC 60270 antes da energização; uma DP > 10 pC no conjunto instalado indica um defeito na junta ou na terminação que requer investigação
- Teste de resistência de isolamento - Medir IR a 2,5kV DC entre fases e fase-terra; IR > 1.000 MΩ necessário antes da energização
- Teste do interrutor de vácuo Hi-Pot - Aplicar tensão de ensaio de frequência de potência através de contactos abertos, de acordo com a norma IEC 62271-100; confirma a integridade do vácuo de todos os interruptores após o transporte e a instalação
Calendário de manutenção do quadro de distribuição SIS
| Intervalo | Ação | Critério de aceitação |
|---|---|---|
| Anual | Resistência de contacto; tempo de funcionamento; inspeção visual | < 100 μΩ; ±20% da linha de base; sem danos |
| 3 anos | Hi-pot de frequência de potência (contactos abertos); medição PD | Sem flashover; PD < 10 pC instalado |
| 5 anos | Medição do curso do contacto; verificação eléctrica completa | Curso > limite mínimo de desgaste; todos os parâmetros dentro das especificações |
| 10 anos | Avaliação exaustiva; inspeção do mecanismo | De acordo com o protocolo do fabricante |
| Pós-falha | Hi-pot + PD + resistência de contacto; varrimento térmico do isolamento | Critérios de aceitação total |
Erros comuns de instalação e operação do SIS
- Binário incorreto da junta do barramento - o defeito de instalação mais comum do SIS; juntas com pouco torque causam um aumento progressivo da resistência de contacto e fuga térmica; utilizar sempre ferramentas de torque calibradas e verificar com imagens térmicas na primeira carga
- Omissão do ensaio PD pós-instalação - a vibração do transporte e o manuseamento da instalação podem danificar os componentes epoxídicos ou perturbar os cones de tensão dos cabos; o teste PD é o único método fiável para detetar defeitos de isolamento induzidos pela instalação antes da energização
- Aplicação de pulverização térmica ou pintura em superfícies epoxídicas - os revestimentos aplicados no terreno em superfícies de isolamento epoxídico alteram a resistividade da superfície e podem criar pontos de início de descarga parcial; nunca aplicar qualquer revestimento em isolamento epoxídico acabado de fábrica
- Exceder a corrente nominal de curto-circuito - os interruptores de vácuo são dimensionados para uma corrente de pico específica (2,5 × Isc); se este valor for ultrapassado, há o risco de soldadura dos contactos, o que impede o disparo subsequente
Conclusão
A tecnologia de comutadores de isolamento sólido representa a convergência de três avanços de engenharia independentes - isolamento de epóxi fundido, extinção de arco a vácuo e acionamento por íman permanente - numa arquitetura de sistema de comutadores que aborda simultaneamente as restrições de espaço, os encargos de manutenção, as obrigações ambientais e as exigências de fiabilidade da moderna distribuição de energia de MT. Para a gama de aplicações de 12-40,5kV em que a tecnologia SIS funciona, esta proporciona uma combinação atraente de dimensões compactas, impacto ambiental zero de SF6, desempenho da classe de resistência E2/M2 e vida útil de 25 anos com manutenção reduzida, que nem o AIS nem o GIS conseguem igualar em todos os parâmetros simultaneamente.
Especifique comutadores com isolamento sólido onde o espaço é restrito, os ambientes são agressivos, o acesso à manutenção é limitado ou a conformidade ambiental proíbe o SF6 - e verifique a qualidade do isolamento através de testes de descarga parcial, não apenas a tensão nominal, porque na tecnologia de isolamento sólido, a qualidade do epóxi fundido é a qualidade do comutador.
Perguntas frequentes sobre a tecnologia de aparelhagem de isolamento sólido
Q: Qual é a diferença fundamental entre os comutadores com isolamento sólido e os comutadores convencionais com isolamento de ar em termos de princípio de isolamento?
A: O AIS baseia-se em distâncias físicas de folga de ar (120-160mm a 12kV) para atingir a resistência dieléctrica. O SIS substitui as folgas de ar por resina epóxi fundida (rigidez dieléctrica 180-200 kV/cm), reduzindo a espessura do isolamento para 8-15mm a 12kV - permitindo a redução da largura do painel 40-60% e eliminando os modos de falha de contaminação da superfície.
P: Porque é que os comutadores com isolamento sólido conseguem uma melhor resistência à poluição do que os comutadores com isolamento de ar em ambientes industriais?
A: As superfícies de isolamento da AIS são expostas a contaminação aérea - poeira, humidade e vapores químicos - que reduzem progressivamente a resistividade da superfície e a resistência à fuga, acabando por provocar o flashover. O encapsulamento epoxídico SIS sela todos os condutores activos num dielétrico sólido sem superfícies expostas de intervalo de ar, tornando a entrada de contaminação fisicamente impossível.
P: Qual é o processo de fabrico que garante a qualidade do isolamento sólido sem vazios nos componentes de aparelhagem SIS?
A: A gelificação automática por pressão (APG) injeta resina epóxi líquida sob pressão de 3-8 bar em moldes aquecidos contendo conjuntos de condutores, curando sob temperatura e pressão controladas para eliminar vazios de encolhimento. Cada componente é verificado através de um teste de descarga parcial a 1,5 × Um - PD < 5 pC confirma a qualidade do isolamento sem vazios.
P: Como é que os comutadores com isolamento sólido se comparam aos comutadores com isolamento a gás SF6 no que respeita à conformidade ambiental em novas instalações?
A: A SIS contém zero SF6 - eliminando o conteúdo de gases com efeito de estufa GWP 23.500, obrigações de regulamentação de gases fluorados, requisitos de manuseamento de gás certificado e custos de recuperação de gás em fim de vida. Para projectos com políticas ambientais que proíbem o SF6 ou sujeitos à redução progressiva da regulamentação de gases fluorados da UE, a SIS é a alternativa tecnicamente equivalente de emissões zero para a gama de 12-40,5 kV.
P: Qual é o método correto para verificar a qualidade do isolamento sólido num painel de comutadores SIS instalado antes da energização?
A: Realizar medição de descarga parcial no conjunto completo instalado a 1,2 × Um/√3 conforme IEC 60270 - PD 1.000 MΩ a 2,5kV DC) e teste de alta frequência de potência em contactos abertos de interrutor de vácuo de acordo com IEC 62271-100.
-
conhecimentos técnicos sobre o elevado potencial de aquecimento global do gás SF6 em comparação com o CO2 ↩
-
dados da ciência dos materiais sobre a resistência dieléctrica e a estabilidade térmica da resina epoxídica fundida ↩
-
métodos de diagnóstico para detetar vazios de isolamento e garantir a fiabilidade dieléctrica a longo prazo ↩
-
pormenores de engenharia sobre a tecnologia de arrefecimento por arco e a resistência eléctrica em ambientes de vácuo ↩
-
requisitos oficiais de segurança e desempenho para conjuntos de aparelhagem metal-enclosed de média tensão ↩
