Sistemas Avançados de Controle e Proteção de Circuitos: Salvaguardando Redes Elétricas

O que são Sistemas de Proteção de Circuitos Elétricos?

Durante a operação de sistemas ou dispositivos elétricos, é frequentemente desejável e necessário ligar e desligar circuitos. Precisamos de dispositivos que comutem sistemas tanto em situações normais quanto anormais para proteger a totalidade ou partes do sistema elétrico. Essa função exige um dispositivo que proteja o sistema instantaneamente; caso contrário, as consequências podem ser graves, podendo danificar equipamentos elétricos e causar sérios riscos às pessoas. No passado, fusíveis eram frequentemente utilizados para essa finalidade, mas apresentam duas desvantagens em sistemas elétricos modernos avançados. Primeiro, se um fusível queima devido a uma situação perigosa, ele precisa ser substituído, o que leva tempo. Segundo, não consegue interromper com sucesso falhas de alta corrente em sistemas recentes de grande capacidade.

Avanços nos Sistemas de Proteção de Circuitos Elétricos

Com o avanço dos sistemas de potência, os circuitos operam em altas tensões e conduzem altas correntes. Quando se trata de proteger o sistema elétrico, precisamos de dispositivos confiáveis que possam assumir o controle tanto em situações normais quanto anormais. Existem diversos dispositivos de manobra que fornecem proteção ao sistema elétrico, como disjuntores a óleo, disjuntores a ar comprimido, disjuntores a vácuo e disjuntores SF6. Vamos discutir um dos mais importantes dispositivos de manobra: o disjuntor.

Dispositivos de manobra que têm a capacidade de ligar e desligar sistemas ou circuitos elétricos em condições normais ou anormais (situações de falta) são chamados de disjuntores. Devido à sua construção e diferentes técnicas de extinção de arco, existem muitos tipos de disjuntores disponíveis para sistemas de alta e baixa potência. Disjuntores de hexafluoreto de enxofre (SF6) são os mais frequentemente utilizados entre todos os tipos.

Como Funcionam os Disjuntores de Hexafluoreto de Enxofre (SF6) e Qual seu Papel nos Sistemas de Controle e Proteção de Circuitos Elétricos?

Neste tipo de disjuntor, o hexafluoreto de enxofre é utilizado para extinção do arco, sendo um gás eletronegativo. Este gás tem uma forte tendência a absorver elétrons livres. Os disjuntores SF6 são considerados muito eficazes em serviços de alta potência. Construtivamente, este disjuntor consiste em dois contatos — um fixo e um móvel — encerrados em uma câmara chamada câmara de arco. A câmara de arco está conectada a um reservatório de hexafluoreto de enxofre. O contato fixo é um contato cilíndrico oco que possui chifre de arco conduzindo corrente. O contato móvel também é oco, com pequenos orifícios que permitem a passagem do SF6 para extinguir o arco. Mais detalões são fornecidos na figura abaixo.

Quando os contatos do disjuntor estão fechados em condição normal (circuito LIGADO), eles são cercados pelo gás SF6 a uma pressão de 2,8 kg/cm². Mas quando os contatos são abertos, a válvula de gás SF6 se abre, liberando gás sincronizado com o movimento dos contatos. O gás entra na câmara de arco na ocorrência do arco a uma pressão de 14 kg/cm². O gás SF6 absorve rapidamente os elétrons livres do arco, formando íons negativos imóveis que são ineficazes como portadores de carga. Como resultado, o meio entre os contatos desenvolve uma alta rigidez dielétrica, o que extingue o arco produzido pela operação dos contatos. A válvula de gás fecha após a extinção do arco, acionada por um sistema de controle por mola.