O que é Religador Automático de Circuito? Definição e Significado

O Automatic Circuit Recloser (ACR) é um dispositivo de proteção intelectual capaz de interromper a corrente de falta e cujo propósito é aumentar a confiabilidade do sistema de distribuição. Sua função é desconectar automaticamente uma seção do alimentador em caso de falha, como um curto-circuito. Após um certo período de tempo, o religador faz um número especificado de tentativas para reenergizar a linha para restaurar o fornecimento de energia aos consumidores.

A definição de um religador e seus requisitos técnicos estão definidos nas normas ANSI/IEEE C37.60, IEC 62271-111 e IEC 62271-200, aplicáveis às três principais classes de média tensão - 15,5 kV, 27 kV e 38 kV.

A base do dispositivo é um interruptor configurado para desconectar automaticamente a linha quando os parâmetros do modo se desviam do normal em redes de média tensão de 10 a 38 kV.

Soluções de automação descentralizadas

Ideologia de aplicação de religadores desenvolvida em paralelo com o desenvolvimento de dispositivos de comutação de MT e foi chamada de automação descentralizada. Sua essência é o seccionamento da linha por meio de dispositivos inteligentes, cada um dos quais analisa os modos de operação da rede elétrica e a reconfigura automaticamente em modos de emergência, ou seja, localiza o local da falha e restaura o fornecimento de energia aos consumidores de seções não danificadas da rede.

Princípio de funcionamento e principais funçõesdo

O religador está continuamente lendo dados em tempo real sobre a linha de energia usando transformadores de corrente e sensores de tensão. No caso de uma falha, quando os valores de tensão, corrente ou frequência excedem as configurações do dispositivo de proteção do relé do microprocessador, o controle do religador envia um impulso para o acionamento do módulo de comutação localizado em um poste.

Principais funções dos religadores

O religador pode ser usado tanto para executar funções de proteção simples quanto para algoritmos complexos para automação de redes de distribuição. Os religadores modernos executam as seguintes funções:

Desconexão automática de trechos de linha danificados;
Religamento automático;
Restauração automática do fornecimento de energia da rede de fonte de energia alternativa
reconfiguração de rede local e remota;
Autodiagnóstico;
Medição de parâmetros do modo de rede;
Manter os registros de eventos operacionais e emergenciais na linha;
Controle remoto.

As funções implementadas pelos religadores não se limitam à lista acima. O conjunto de proteções e o conjunto adicional de funções adicionais são determinados pelas necessidades do cliente e são especificados no questionário ao solicitar um religador

Por que o religador automático é usado em linhas de média tensão? Evitando falhas temporárias em linhas aéreas

Linhas aéreas são muito comuns em redes de média tensão ao redor do mundo. A grande maioria das falhas nessas linhas alimentadoras são temporárias ou transitórias por natureza. Essas falhas incluem o seguinte:

Surtos induzidos por raios
Contato animal com partes energizadas
Contato com a vegetação
Condutores batendo palmas

Em média, 80-90% das falhas de rede são inerentemente instáveis (de curta duração) e "auto-reparam" em segundos. O religador permite desconectar correntes de curto-circuito no tempo mínimo, enquanto restaura o fornecimento de energia no mesmo tempo nas seções não danificadas. Desconectar e reconectar automaticamente a linha minimiza o fator de falha e reduz a possibilidade de uma longa interrupção no fornecimento de energia.

Nos primeiros dias dos sistemas de energia elétrica, os fusíveis queimavam e os disjuntores travavam mesmo após uma falha temporária, então podia levar horas para uma equipe de serviço e um operador restaurarem a energia. Hoje em dia, os religadores são considerados uma solução essencial e econômica para eliminar interrupções prolongadas devido a falhas temporárias. Ao restaurar a energia mais rapidamente, as concessionárias podem minimizar as receitas perdidas que, de outra forma, ocorreriam durante uma interrupção. Além disso, isso pode ajudar a evitar multas regulatórias associadas a números de confiabilidade ruins, como SAIDI e SAIFI.

Além da tarefa de aumentar a confiabilidade do fornecimento de energia, a implementação de religadores leva a um aumento qualitativo no nível de automação e controle de redes de energia. A tecnologia-chave na direção de aumentar a confiabilidade do fornecimento de energia na questão da implementação prática da tecnologia Smart Grid.

Aplicação de Religadores

A função básica do religador, que deve minimizar o indicador de tempo de interrupção da rede elétrica, é fornecer ciclos repetidos de religamento automático após os intervalos de tempo definidos no módulo de controle. Além de aumentar a confiabilidade do fornecimento de energia como o principal efeito técnico do uso de religadores de acordo com os índices estabelecidos, como SAIFI (System Average Interruption Frequency Index), SAIDI (System Average Interruption Duration Index) e MAIFI (Momentary Average Interruption Frequency Index), os religadores podem ser usados como um seccionador, interruptor de carga automatizado ou dispositivo de proteção externa em subestações e redes de energia distribuídas. Configurações funcionais flexíveis para a infraestrutura de energia específica tornam o religador a vácuo uma solução universal em redes de média tensão com tensões nominais de até 38 kV.

Aplicação do alimentador: Religador de linha radial

Quando um religador é instalado em um alimentador radial, ele limpa automaticamente falhas transitórias e isola falhas permanentes. Mais de um religador pode ser instalado em um alimentador para isolar falhas seletivamente e garantir que menos clientes sejam afetados.

Aplicação do alimentador: Religador de Loop

A principal função da solução em que os religadores são usados no sistema de distribuição automática é restaurar o fornecimento de energia aos pontos dos consumidores no menor tempo possível. Configurar o sistema de restauração automática usando mais de 3 ACR conectados entre si.

A Locais onde um religador une alimentadores são chamados de pontos de conexão do loop do religador. Os religadores localizados mais próximos da subestação são chamados de ACRs do alimentador. Entre o ACR do alimentador e os ACRs do alimentador são instalados e religadores de ponto médio.

Aplicação de Subestação

Os religadores podem ser usados para construir rapidamente subestações externas não tripuladas e econômicas. Um religador fornece proteção total e funcionalidade de automação necessária nas subestações. Os dispositivos não são apenas instalados em subestações recém-projetadas, mas também são usados para substituir dispositivos de comutação obsoletos em subestações existentes.

A proteção e automação integradas de religadores instaladas em subestações permitem realizar:

Proteção de alimentadores contra falhas fase-fase, falhas de aterramento monofásicas, bem como religamento automático
Proteção lógica de barramento
Entrada de alimentação de reserva automática

Interconexão de Geração Distribuída

A transição de sistemas centralizados para descentralizados de fornecimento de energia para consumidores em áreas locais, permitindo o uso de fontes de energia renováveis distribuídas, chamadas de Geração Distribuída (GD) - como geração de energia solar, geração hidrelétrica, geração de energia eólica e geração de capacidade (gás natural) etc.

A maneira tradicional de conectar a geração distribuída à rede pretendia a construção de uma subestação secundária típica. Infelizmente, esse esquema de conexão vem com custos extensivos de projeto e engenharia, tornando alguns projetos economicamente inviáveis. Esses investimentos generosos de capital para unidades de manobra convencionais e edifícios de subestações só podem ser justificados para usinas de geração de larga escala onde correntes de falha e restrições de carga exigem equipamentos especializados de alta classificação. No entanto, a maioria dos geradores renováveis não exige classificações extremas. Portanto, o uso do religador automático de circuito como a interface de conexão primária entre a fonte de energia renovável e a rede elétrica se torna uma alternativa econômica às subestações.

Coordenações de Religadores e Seccionadores

Um seccionalizador é um dispositivo de automação de distribuição semelhante que é usado para isolar a seção danificada do alimentador. Ao contrário do religador, o seccionalizador não tem capacidade de interrupção de falhas e depende do disjuntor ou religador do alimentador da subestação a montante. Uma vez que o dispositivo a montante interrompe a corrente de falha, o seccionalizador começa a contar o número de operações. Após um número pré-programado de operações do religador, o seccionalizador abre durante um período de tempo em que o religador é aberto. Isso permite que o religador restaure o fornecimento de energia para a seção do alimentador livre de falhas. Vários seccionalizadores podem ser instalados em série em um alimentador radial. Para fornecer seletividade, o seccionalizador mais distante do dispositivo de proteção deve operar o primeiro, o seccionalizador anterior deve operar após a próxima contagem e assim por diante. Os seccionalizadores são uma solução de automação mais econômica, no entanto, tem muitas limitações e menos flexibilidade. Os seccionalizadores são uma solução de automação um pouco mais econômica, no entanto, na prática, leva a muito menos eficiência na redução de SAIDI/SAIFI devido à incapacidade de se comunicar com o sistema SCADA»

Religadores por Tipo de Isolamento

Algumas tecnologias de religadores obsoletas nos últimos dias incluem religadores hidráulicos cheios de óleo e dispositivos isolados a gás SF6. Eles apresentam muitos desafios para a concessionária em termos de manutenção, segurança e conformidade com as políticas ambientais. Os religadores mais atualizados empregam o isolamento dielétrico sólido com design livre de manutenção e alta resiliência a condições climáticas adversas.

Principais componentes dos religadores

Todos os religadores consistem em três elementos básicos: módulo de comutação, cubículo de controle e cabo de controle. Normalmente, transformador de potencial (tensão), kit de montagem e supressores de surtos também estão incluídos no pacote. O religador de elevação única chega ao cliente já montado e só precisa ser içado até o poste e conectado aos fios primários e ao aterramen

Usando comutação a vácuo em religadores

Atualmente, a comutação a vácuo é a tecnologia mais popular em novos equipamentos de comutação de média tensão. A interrupção de corrente ocorre em uma garrafa de vácuo, onde a extinção do arco é realizada devido à deionização de gap eficaz e à rápida recuperação da rigidez dielétrica. Ao contrário do vácuo, outros meios de interrupção, como óleo e SF6, produzem mais energia de dissipação de arco e têm produtos de combustão de arco, portanto, são menos seguros e têm menor vida útil de contato. Os interruptores a vácuo também podem suportar tensões de recuperação transitórias mais altas em comparação a outros meios, o que é importante para evitar reignições de arco.

Cálculo da localização ideal do religador de circuito

Quando se trata de escolher um local para instalar religadores no sistema de distribuição, as concessionárias são frequentemente desafiadas com uma tarefa complexa de engenharia para atender a diferentes restrições. Por um lado, os operadores de rede de distribuição se esforçam para melhorar os índices de confiabilidade do sistema (SAIFI, SAIDI), mas, por outro lado, são limitados pelos gastos de capital e precisam ter certeza de que estão tomando a decisão mais eficiente.

No caso mais geral, deve-se seguir estes princípios:

É absolutamente vital colocar um religador ou um disjuntor com função de religamento automático no início de um alimentador.
Os religadores são mais eficazes em alimentadores de loop do que em alimentadores radiais.
Os locais preferidos dos religadores devem ser escolhidos pela equipe de engenharia por critérios de minimização de SAIDI e SAIFI usando informações sobre o número de clientes em seções, distribuição de cargas, equipamento instalado, topologia da rede e algumas outras informações. Normalmente é muito difícil resolver isso sem software de engenharia especializado e alguns fabricantes de religadores podem oferecer isso como um serviço.

Ni * Li = constante

Ni – número de clientes na seção i
Li – comprimento total da linha aérea na seção i (com linhas de derivação)

As localizações reais devem ser corrigidas considerando:

Proximidade de estradas para facilitar o acesso ao transporte
Condições de qualidade da comunicação
Consumidores de carga altamente importantes
Incapacidade de instalar o religador em um local específico

Conclusões

Resumindo, após considerar a aplicação prática dos religadores, podemos reformular a definição teórica de religador em uma definição prática: um dispositivo inteligente livre de manutenção com funcionalidade especial e recursos de design que permitem a criação de redes de distribuição confiáveis e eficientes.

O uso de religadores é uma maneira eficaz de melhorar a confiabilidade do fornecimento de energia aos consumidores. Algoritmos eficientes permitem que você determine os locais ideais dos religadores na rede elétrica, levando à maior redução na frequência de interrupção do consumidor. A satisfação do cliente aumenta à medida que as interrupções de energia são minimizadas.

A introdução de religadores em redes de distribuição de média tensão é uma medida promissora, tecnológica e economicamente benéfica. Seu uso torna possível reduzir danos por perdas de energia, aumentar a confiabilidade do fornecimento de energia e reduzir o tempo de manutenção de equipamentos de energia, juntamente com o aumento da segurança do pessoal de manutenção.