O que torna os barramentos cruciais nos sistemas eléctricos? Os barramentos, componentes essenciais em subestações e sistemas de distribuição, transmitem eficientemente a energia eléctrica. Este artigo explora a sua função, os vários tipos, como rectangulares e tubulares, e a sua importância para garantir operações seguras e económicas. Os leitores ficarão a conhecer a seleção de materiais, a categorização estrutural e as aplicações práticas dos barramentos na engenharia eléctrica moderna.
O barramento é utilizado na ligação de dispositivos de distribuição de tensão em vários níveis da subestação, bem como na ligação de equipamentos eléctricos como transformadores e respectivos dispositivos de distribuição.
Trata-se normalmente de um fio ou cordão nu com uma secção transversal retangular ou circular. A função de um barramento é recolher, distribuir e transmitir energia eléctrica.
Como uma grande quantidade de energia eléctrica passa através do barramento durante o funcionamento, este sofre um aquecimento significativo e efeitos electromagnéticos durante os curto-circuitos.
Por conseguinte, é essencial selecionar adequadamente o material do barramento, a forma da secção transversal e a área para satisfazer os requisitos de um funcionamento seguro e económico.
Os barramentos são classificados por estrutura em barramentos rígidos e macios. Os barramentos rígidos são ainda divididos em barramentos rectangulares e tubulares.
Os barramentos rectangulares são geralmente utilizados desde o transformador principal até ao interior da sala de distribuição de energia. São vantajosos devido à sua fácil instalação, alterações operacionais mínimas, grande capacidade de transporte de corrente, mas tendem a ser mais caros.
Os barramentos macios são utilizados no exterior, onde os grandes espaços garantem que a oscilação do fio não resultará num espaçamento insuficiente entre linhas. Os barramentos macios são fáceis de instalar e relativamente baratos.
Nos últimos anos, para barramentos acima de 35kV no projeto de subestações, são utilizados barramentos tubulares feitos de materiais de liga de alumínio.
Este tipo de estrutura de barramento pode reduzir a distância entre barramentos, proporcionar uma cablagem clara, reduzir a manutenção, mas o hardware de fixação do barramento é algo complexo.
Quando a corrente passa pelo barramento, gera calor. A quantidade de calor é diretamente proporcional ao quadrado da corrente que passa pelo barramento. A expansão e a contração térmicas do barramento rígido podem causar tensões perigosas no isolador do barramento. A instalação de um compensador de barramento pode atenuar eficazmente esta tensão.
O compensador pode ser fabricado a partir de folhas de cobre ou alumínio de 0,2 a 0,5 mm (para barramentos de alumínio), e a sua secção transversal total não deve ser inferior a 1,2 vezes a do barramento original.
O compensador não deve apresentar fissuras, dobras ou fragmentação, e a camada de óxido deve ser removida entre cada peça. As folhas de alumínio devem ser revestidas com vaselina neutra ou massa composta, e as folhas de cobre devem ser estanhadas.
Se a braçadeira do barramento for feita de material ferroso, ela formará um circuito magnético fechado. Sob a ação da corrente alternada, será gerada uma corrente induzida, ou corrente de Foucault, no circuito fechado, provocando o aquecimento localizado do barramento e aumentando a perda de energia.
Quanto maior for a corrente do barramento, mais grave é o efeito. Por conseguinte, a pinça do barramento não deve formar um circuito magnético fechado.
Devem ser adoptadas as seguintes medidas nos grampos de fixação dos barramentos:
1) Um dos dois grampos pode ser feito de ferro, enquanto o outro é feito de alumínio ou cobre.
2) Quando os dois grampos são feitos de ferro, um dos dois parafusos de fixação deve ser feita de ferro e a outra de cobre.
3) Os materiais de ferro podem ser utilizados para fazer braçadeiras abertas para fixar o barramento.
Dado o comprimento das linhas aéreas e a sua distribuição por diferentes regiões, os acidentes com raios são relativamente comuns (representando mais de 90% dos acidentes com raios na rede eléctrica).
Por conseguinte, devem ser tomadas medidas rigorosas e abrangentes de proteção contra a sobretensão nas linhas aéreas de alta tensão, incluindo principalmente as seguintes:
1) Medidas directas de prevenção de descargas atmosféricas, tais como a instalação de para-raios, a utilização de para-raios em algumas zonas e a utilização de aberturas de proteção.
2) Proteção contra retrocesso: Quando um topo de poste ou um para-raios é atingido por um raio, devido à indutância da torre do poste e à resistência da ligação à terra, a corrente do raio pode fazer com que o potencial da torre do poste atinja um valor que provoque um retrocesso (descarga intermitente) na linha.
Em geral, podem ser adoptadas medidas de proteção como a redução da resistência de ligação à terra, o reforço do isolamento e o aumento do coeficiente de acoplamento.
3) Proteção contra a ocorrência de arcos de frequência de energia em estado estacionário: Depois de o isolamento da linha sofrer um flashover de impulso, desde que não ocorra um arco de curto-circuito de frequência de potência constante, a linha não dispara.
Por conseguinte, devem ser utilizadas medidas como a redução do gradiente de potencial no isolamento, o neutro não ligado à terra ou a ligação à terra através de uma bobina de supressão de arco, de modo a que a maioria dos arcos de impulso desapareçam por si próprios, sem causar um curto-circuito na frequência de potência.
4) Proteção contra a interrupção do fornecimento de energia, como a implementação do religamento automático como medida de proteção correctiva.
Os requisitos de proteção contra o raio para os disjuntores de pólo de linha de 10kV são os seguintes
(1) Para proteção, devem ser instalados descarregadores de sobretensões de óxido metálico, descarregadores do tipo válvula, descarregadores do tipo tubo ou aberturas de proteção.
(2) Para os disjuntores montados em postes que são frequentemente desligados, mas que permanecem energizados, devem ser instalados para-raios no lado vivo. O fio de ligação à terra deve ser ligado à caixa metálica do disjuntor montado em poste e a resistência de ligação à terra não deve exceder 10Ω.
(3) Para os disjuntores que são frequentemente fechados, os para-raios devem ser instalados apenas no lado da alimentação eléctrica; para os disjuntores das linhas de interconexão que são frequentemente desligados, os para-raios devem ser instalados em ambos os lados do disjuntor.
(4) Os descarregadores de sobretensões devem ser instalados o mais próximo possível do disjuntor protegido.
A resistência do isolamento das linhas de distribuição abaixo de 10kV não é geralmente elevada.
Se forem instalados cabos de terra aéreos nessas linhas e um raio atingir os cabos, pode facilmente iniciar um "contra-ataque" à linha de distribuição a partir do seu cabo de terra, não só deixando de fornecer proteção contra raios, mas também causando danos causados por raios.
Além disso, o custo da instalação de cabos de terra aéreos é substancial, razão pela qual não são geralmente instalados nas linhas de distribuição.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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