Solicitar um Orçamento
Blog

Especificações e Recursos da Unidade de Anel Principal: Um Guia Técnico Completo

Quando um engenheiro está determinando as especificações de uma distribuição de média tensão em anel, a decisão quase sempre se resume a especificações da unidade de anel principal no folheto técnico. A tensão nominal, a corrente nominal, a corrente de curto-circuito de resistência temporária, o tipo de isolamento e a norma IEC relevante juntos determinarão se a unidade suportará a falha, se encaixará na instalação da subestação e funcionará por anos. Este guia apresenta o conjunto completo de especificações e características da unidade de anel principal em um só lugar, explica o que cada parâmetro significa e como lê-lo, suas descrições, as maneiras de lê-los e comparações entre os principais designs de RMU em todo o mundo. Você pode usar este documento ao preparar propostas ou avaliar cotações.

O que é Unidade de Anel Principal (RMU)?

A unidade de anel principal ou RMU é um equipamento de manobra de média tensão compacto e integral montado em fábrica. É utilizado na linha de distribuição secundária devido à sua capacidade de se conectar em um loop de cabos subterrâneos ou aéreos, permitindo que os consumidores recebam energia de dois lados da rede. Assim, a confiabilidade das cidades e indústrias modernas depende da RMU, pois quando um lado de uma rede é perdido, os consumidores continuam a receber eletricidade devido ao outro lado do circuito em anel ainda funcionando.

A unidade geralmente integra vários interruptores de carga conectados aos cabos de entrada e saída e um desvio protegido (fusível de interruptor ou disjuntor a vácuo) alimentando o transformador. Todo o design do equipamento de manobra é compacto e selado, de modo que não precisará de manutenção durante sua vida útil. Compreender o especificações da unidade de anel principal começa com entender que cada uma dessas funções deve ser classificada para a mesma tensão, corrente e nível de falha.

Especificações da Unidade de Anel Principal em um Relance

Antes de olhar para cada parâmetro em detalhes, é útil ver o conjunto completo de especificações que define uma unidade da classe de 12 kV. Estes são os principais especificações da unidade de anel principal que aparecem em praticamente todos os folhetos técnicos e documentos de proposta:

  • Tensão nominal: 12kV (também disponível em 17.5kV, 24kV, 36kV).
    Frequência nominal: 50Hz ou 60Hz.
    Corrente nominal do barramento principal: 630A (mais de 1250A para modelos maiores).
    Corrente nominal de desvio: 200A (fusível de interruptor) ou 630A (tipo disjuntor).
    Corrente nominal de resistência a curto-circuito: 20 ou 21 kA por 1 segundo (até 25 kA).
    Corrente de pico de resistência nominal: 50 ou 52.5kA (2.5 vezes o valor de curto prazo).
    Duração do curto-circuito nominal: 1 segundo ou 3 segundos sob solicitação.
    Tensão de resistência a impulso de raios (LIWL): 75 kV.
    Tensão de resistência a frequência de potência: 28 ou 42 por um minuto.
    Meio isolante: gás SF6, ar ou sólido.
    Grau de proteção: IP65 para tanque de gás e IP3X para a caixa.
    Normas aplicáveis: IEC 62271-200 e IEC 62271-100/105.

    Esta caixa é a primeira das duas figuras técnicas sugeridas para este artigo, uma única infografia, chamada “Especificações Técnicas da Unidade de Anel”, que é um bom resumo da estrutura juntamente com os parâmetros de tensão, corrente, resistência e IEC mencionados acima. Abaixo estão as seções que explicam as figuras que não devem ser mal interpretadas por um engenheiro.

Tensão e Corrente Nominais: 12 kV, 17,5 kV, 24 kV e 36 kV

A tensão nominal define a tensão máxima para a qual a RMU funcionará corretamente e estará dentro de seus limites. A distribuição secundária é baseada apenas em algumas classes padrão, e o correto especificações da unidade de anel principal começa com a correspondência deste valor à rede:

  • 12 kV é a classe básica a ser empregada para as redes com tensão nominal de 10 kV e 11 kV;
    17,5 kV é para os sistemas com tensão nominal de 13,8 kV e 15 kV;
    24 kV é utilizado para as redes ainda com tensão nominal de 20 kV e 22 kV, principalmente na Europa, Ásia e Oriente Médio;
    36 kV representa a última faixa de distribuição secundária aplicável para sistemas de 33 kV.

    A corrente nominal indica a quantidade de corrente que o equipamento será capaz de suportar devido às condições de temperatura. Existem duas leituras. O barramento principal e os interruptores de carga do anel normalmente têm 630 A, o que significa que esse valor permite usar a corrente do laço da rede. O desvio do transformador pode ter uma classificação inferior devido à utilização de algumas combinações de fusíveis de interruptor, normalmente 200 A, ou a mesma de 630 A ao usar um disjuntor a vácuo para proteção. O erro mais comum cometido ao ler o especificações da unidade de anel principal é confundir a classificação do barramento com a classificação do desvio.

Capacidade de resistência e interrupção de curto-circuito

A qualidade aparece na corrente de curto-circuito de resistência de curto prazo (Icw). A corrente de falta RMS, que a unidade é capaz de suportar durante certos períodos, tipicamente 20 ou 21 kA por um segundo sem sofrer danos térmicos ou mecânicos. Para redes com níveis de falta maiores, 25 kA também pode ser especificado. Além disso, alguns editais especificam 3 segundos.

Corrente de pico de resistência nominal (Ipk). A maior quantidade de corrente instantânea que a unidade, 2,5 vezes maior que a classificação de curto prazo (de acordo com a IEC), é capaz de suportar, significando que para o dispositivo com classificação de 20 kA a corrente de resistência de pico é 50 kA.
Capacidade de interrupção de curto-circuito nominal. A quantidade de corrente de falta que o dispositivo de proteção é capaz de interromper. No desvio do disjuntor a vácuo, é a mesma que a classificação de resistência, 20 a 25 kA; com desvio de fusível de interruptor, o fusível cuida de grandes correntes de falta e o interruptor interrompe a carga de corrente.
Um dispositivo com uma classificação de resistência inferior à corrente de falta da rede não é seguro e essa é a principal razão pela qual é a primeira coisa que os engenheiros verificam uns aos outros.
As especificações de uma boa unidade de anel sempre incluem os dados que descrevem Icw, duração e Ipk juntos.

As unidades são classificadas de acordo com o meio isolante utilizado, que é um fator importante que determina o tamanho da unidade, os requisitos de manutenção e as características ecológicas, separando assim as unidades umas das outras.

Tipos de Isolamento em RMU: SF6, Ar e Sólido

Ao concluir que o isolamento desempenha um papel fundamental na separação de condutores elétricos energizados e na extinção do arco de descarga ao interromper o interruptor, pode-se mencionar que suas características podem ser determinadas. Deve-se ter em mente que a escolha do isolamento é um fator importante para cada especificação de unidade de anel.

Isolado a gás SF6. Os componentes energizados são protegidos por gás SF6 dentro do tanque de aço. O SF6 proporciona um excelente nível de resistência dielétrica e torna possível a extinção de arcos mesmo na unidade hermeticamente selada que é resistente à umidade, sujeira e condensação. Este tipo de isolamento é utilizado principalmente para RMUs secundárias, bem como em locais com condições adversas ou em territórios costeiros.
Isolado a ar. O equipamento consiste em condutores energizados isolados por ar em um invólucro metálico. Esta unidade é menos compacta; no entanto, é isenta de gases de efeito estufa e permite a realização de inspeção visual enquanto está instalada em ambientes internos.
Isolador sólido (SIS). Os condutores energizados são isolados com isoladores sólidos semelhantes a epóxi. É um novo tipo de tecnologia de isolamento que não envolve o uso de gás dentro do dispositivo.

Características Principais das Unidades de Anel

Juntamente com os valores específicos das especificações das unidades de anel, um bom design também é distinguido da perspectiva de engenharia que garante operação segura e conveniente. Algumas características importantes que devem ser consideradas ao comprar incluem:
Interruptor de três posições. O equipamento possui um interruptor de carga que tem três posições e pode ser alternado de fechado para aberto, esteja aterrado ou não, em um único invólucro.
Mecanismo de intertravamento de cinco operações. O design contém um mecanismo mecânico e elétrico para eliminar erros relacionados a cinco operações populares com o sistema elétrico.
Tanque hermeticamente selado. A vida útil do tanque é ilimitada quando está devidamente selado.
Pequena área ocupada. Ele ocupa pouco espaço enquanto está instalado no invólucro compacto que é usado principalmente em edifícios pré-fabricados. É muito importante.
Capacidade de expansão. É importante observar que as possibilidades de expansão existem desde o dispositivo funcional até a extensão do barramento.
Sistemas de teste de cabos e indicação de falhas. O equipamento permite o teste de cabos, bem como o rastreamento de falhas ao longo da unidade.
Classificação de arco interno. A classificação IAC disponível dá uma ideia de como o dispositivo previne falhas de arco interno.

Portanto, pode-se afirmar que as características acima mencionadas são aquelas que podem separar as unidades de especificações técnicas iguais.

Schneider RM6 vs Siemens 8DJH vs ABB SafeRing

Quando se trata de classificações, os compradores frequentemente realizam uma análise comparativa das três principais concepções internacionalmente estabelecidas, uma vez que é bastante comum encontrar especificações de unidades de anel de classe de 12 kV publicadas disponíveis para comparação se suas especificações forem semelhantes. Os seguintes números representam os números gerais geralmente encontrados em catálogos que precisam ser verificados em relação às folhas de dados de configuração mais atuais disponíveis. Esta figura de comparação é a segunda das recomendadas através deste artigo. Deve-se afirmar que a Subian Power é um fabricante independente e não tem associação com, autorizações de marketing de, ou intenções de vender produtos da Schneider Electric, Siemens ou ABB – essas marcas registradas servem apenas para fins de referência técnica.

Schneider Electric RM6

Tensão nominal: de 12 kV a 24 kV.
Corrente nominal: até 630 A (deve ser maior para alguns designs de barramento).
Resistência a curto prazo: de 20 kA a 21 kA dentro de um período de 1 s; além disso, existem alguns designs no limite de 25 kA/1 s.
Isolamento: com todas as partes isoladas com gás SF6 e disponíveis para vida útil de selagem.
Nota: todos os designs são extensíveis e modulares e podem ser equipados com unidades de fusível e disjuntor.

Siemens 8DJH

Tensão nominal: de 12 kV a 24 kV.
Corrente nominal: até 630 A (maior para variantes de barramento).
Resistência a curto prazo: de 20 a 21 kA para um período de resistência de 1 s, com modelos superiores classificados em 25 kA.
Isolamento: todos os materiais são isolados a gás – SF6; também há alguns elementos selados para a vida útil.
Nota: todas as unidades estão disponíveis em formas extensíveis e de bloco.

ABB SafeRing / SafePlus

Tensão nominal: de 12 a 24 kV.
Corrente nominal: até 630 A (para SafePlus – 1250 A).
Resistência a curto prazo: de 20 a 21 kA e com valor de até 25 kA para SafePlus.
Isolamento: todos os modelos apresentam, por exemplo, isolamento completo com SF6; modelos com isolamento sólido estão disponíveis.
Nota: RMUs SafeRing são fixos, enquanto os designs SafePlus são extensíveis.

A tendência discutida acima foi observada entre as três marcas que convergem em uma faixa de valores de tensão nominal de 12 a 24 kV, uma corrente nominal uniforme de 630 A, valores de resistência a curto prazo de 20 a 25 kA e isolamento SF6, cumprindo assim com os padrões IEC 62271. Portanto, os fatores de distinção mais importantes são extensibilidade, prontidão para automação, respeito ao meio ambiente e também custo e prazos de entrega, onde a Subian Power, como fabricante concorrente, é a vencedora.

Padrões IEC 62271 para Unidades de Anel

Especificações válidas de unidades de anel não podem existir sem o suporte dos padrões aplicáveis e aprovação através de testes de tipo. Os principais padrões são:

– IEC 62271-200: Equipamentos de manobra e controle AC em design metálico fechado que operam na faixa de tensão começando de 1 kV até 52 kV, que serve como o principal padrão para sistemas RMU e define regras de classificação de arco interno.
– IEC 62271-100: Disjuntores AC de alta tensão que definem regras gerais para a derivação de disjuntores.
– IEC 62271-102: Desconectores e chaves de aterramento.
– IEC 62271-103: Chaves que são aplicáveis a chaves de carga em anel.
– IEC 62271-105: Combinações de chaves fusíveis AC que definem as regras de derivação com fusíveis.

Um fornecedor confiável sempre produz certificados de teste de tipo de acordo com esses padrões em vez de apenas fornecer prova de conformidade. Se não houver informações na especificação técnica onde cada característica da RMU foi testada, deve-se tratar com cautela.

Como Escolher RMU para Subestação Prefabricada

Se as especificações forem seguidas corretamente, a escolha fluirá automaticamente a partir disso. No caso de uma subestação prefabricada ou compacta, escolha as especificações da RMU na seguinte ordem:

– A tensão nominal deve corresponder à classe da rede (12, 17,5, 24, 36 kV).
– A corrente de resistência a curto prazo deve ser maior que a corrente de falha prospectiva do local com uma margem de segurança.
– O tipo de derivação deve ser escolhido: use uma chave-fusível para transformadores menores em termos de economia, e escolha um disjuntor para garantir total segurança, se cargas maiores e mais críticas forem esperadas.
– O tipo de isolamento deve ser determinado pelo ambiente: escolha SF6 para ambientes compactos/dificeis, e use isolamento a ar ou sólido caso o design livre de gás deva ser utilizado.
– As dimensões devem corresponder às subestações e deve haver espaço suficiente para futuras expansões.

Unidades de Anel da Subian Power

Jiangsu Subian Power Equipment Co., Ltd. é especializada em equipamentos de manobra de média tensão, transformadores e construção de subestações com classificação de até 110 kV. A empresa, que foi fundada em 2019 na cidade chinesa de Xuzhou, fornece usinas de energia e indústrias, e constrói unidades de anel de acordo com os padrões IEC 62271 e GB 3906. Existem dois designs para atender à maioria das aplicações de distribuição secundária:

Ambas as unidades atendem ao núcleo especificações da unidade de anel principal descrito neste guia, e a Subian fornece documentação de teste de tipo mediante solicitação. Como a Subian também fabrica o transformador e a caixa, uma RMU pode ser fornecida como parte de um completo subestação pré-fabricada da série YB, with the ring switchgear, transformer, and low-voltage equipment engineered and tested together. The engineering team can match the rated voltage, current, withstand level, insulation type, and tee-off configuration to your exact network.

Perguntas Frequentes

How many kW can you run on a ring main?

The limits on apparent power are determined by the combination of voltage and rated current of the ring and not just by the RMU. For example, a 630 A 12 kV ring with load-break switches is capable of providing around 13 MVA of apparent power at full rated current, equating to around 11 MW at 0.85 power factor. In reality the limit is imposed by the distribution transformer that feeds from the tee-off, with ratings ranging typically from a few hundred kVA to about 1,600 kVA per RMU, which means that one transformer tee-off serves an actual load in the range of hundreds of kW to just over 1 MW.

What is RMU configuration?

The configuration of the RMU specifies the different functional parts of the unit and their arrangement. The construction of an RMU comprises the two types of module: ways of load break switch (to connect the incoming and outgoing cables of ring) and ways of protected tee-off (to connect the transformer via switch fuse or circuit breaker). The configuration is usually noted using a short symbolic term. For instance, 2 + 1 means that two load switch ways and one tee-off switch way are included in the configuration. The most common layouts include 2 + 1, 3 + 1 and others.

What is the standard size of main cable for a ring circuit?

In the case of a medium voltage distribution ring at 12 kilovolt, the ring cable is usually a three-core XLPE with either copper or aluminum conductor ranging between 95 and 300 square millimetres, depending on the load current and the fault level. The standard sizes of 185 and 240 square millimetre aluminum XLPE are often employed for this purpose. However, the exact size is determined depending on the continuous current, short-circuit withstand, RMU, voltage drop along the ring and the method of installation, thus the precise size is always verified through calculation for the specific network.

What is a 3 way RMU?

A RMU having 3 ways is known as a ring main unit having three functional units or ways. We may come across the most common variant in the form of either 2 ways or 1 way arrangement. Two ways would be load break switch ways for the incoming and outgoing ring cable and the remaining way would be the protected tee-off way. A 3-way unit is the basic component of a distribution/substation connecting to the ring supply unit and feeding one transformer although additional ways can always be added to it as the network expands.

Referências

Conclusão

enrolamento especificações da unidade de anel principal that matter most, rated voltage, rated current, short-time and peak withstand current, insulation type, and IEC 62271 compliance, together decide whether a unit is safe, reliable, and the right fit for a distribution ring. Read the withstand ratings against your fault level, match the tee-off to your transformer, choose the insulation for your environment, and insist on type-test certificates. Subian Power builds HXGN15-12 and XGN15-12 ring main units to these especificações e características da unidade de anel principal, and can supply them as part of a complete prefabricated substation. To request a datasheet, type-test documentation, or a quotation matched to your network, contact the equipe de engenharia da Subian Power.