Finalidade e tipos de barramentos na engenharia elétrica

1. Qual é a função de um barramento? Que tipos são comumente usados?

O barramento é usado na conexão de dispositivos de distribuição de tensão em vários níveis da subestação, bem como na conexão de equipamentos elétricos, como transformadores e respectivos dispositivos de distribuição.

Normalmente, é um fio ou cordão desencapado com uma seção transversal retangular ou circular. A função de um barramento é coletar, distribuir e transmitir energia elétrica.

Como uma grande quantidade de energia elétrica passa pelo barramento durante a operação, ele sofre aquecimento significativo e efeitos eletromagnéticos durante curtos-circuitos.

Portanto, é essencial selecionar adequadamente o material do barramento, o formato da seção transversal e a área para atender aos requisitos de operação segura e econômica.

Os barramentos são categorizados por estrutura em barramentos rígidos e flexíveis. Os barramentos rígidos são ainda divididos em barramentos retangulares e tubulares.

Os barramentos retangulares são geralmente usados do transformador principal até a sala de distribuição de energia. Eles são vantajosos devido à sua fácil instalação, mudanças operacionais mínimas e grande capacidade de transporte de corrente, mas tendem a ser mais caros.

Os barramentos macios são usados em ambientes externos, onde espaços grandes garantem que a oscilação do fio não resultará em espaçamento insuficiente entre as linhas. Os soft busbars são fáceis de instalar e relativamente baratos.

Nos últimos anos, para barramentos acima de 35kV em projetos de subestações, são usados barramentos tubulares feitos de materiais de liga de alumínio.

Esse tipo de estrutura de barramento pode reduzir a distância entre os barramentos, proporcionar uma fiação clara e reduzir a manutenção, mas o hardware de fixação do barramento é um pouco complexo.

2. Por que é necessário instalar um dispositivo de compensação de expansão para barramentos rígidos?

Quando a corrente passa pelo barramento, ela 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 estresse perigoso no isolador do barramento. A instalação de um compensador de barramento pode atenuar efetivamente esse estresse.

O compensador pode ser fabricado com folhas de cobre ou alumínio de 0,2 a 0,5 mm (para barramentos de alumínio), e sua seção transversal total não deve ser inferior a 1,2 vezes a do barramento original.

O compensador não deve apresentar rachaduras, 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 graxa composta, e as folhas de cobre devem ser estanhadas.

3. Que medidas devem ser tomadas para evitar a formação de correntes parasitas no grampo do isolador de porcelana do suporte do barramento?

Se a braçadeira do barramento for feita de material ferroso, ela formará um circuito magnético fechado. Sob a ação da corrente alternada, uma corrente induzida, ou corrente de Foucault, será gerada no circuito fechado, causando aquecimento localizado do barramento e aumentando a perda de energia.

Quanto maior for a corrente do barramento, mais grave será o efeito. Portanto, o grampo do barramento não deve formar um circuito magnético fechado.

4. Para evitar a geração de correntes parasitas, que medidas devem ser tomadas?

As seguintes medidas devem ser adotadas nos grampos de fixação do barramento:

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 deve ser de cobre.

3) Materiais de ferro podem ser usados para fazer braçadeiras abertas para fixar o barramento.

5. Quais medidas de proteção contra sobretensão são geralmente adotadas para linhas aéreas de alta tensão?

Considerando o comprimento das linhas aéreas e sua distribuição em diferentes regiões, os acidentes com raios são relativamente comuns (representando mais de 90% dos acidentes com raios na rede elétrica).

Portanto, medidas rigorosas e abrangentes de proteção contra sobretensão devem ser tomadas para linhas aéreas de alta tensão, incluindo principalmente o seguinte:

1) Medidas diretas de prevenção de descargas atmosféricas, como a instalação de para-raios, o uso de para-raios em algumas áreas e o uso de barreiras de proteção.

2) Proteção contra retrocesso: Quando o topo de um poste ou o para-raios é atingido por um raio, devido à indutância da torre do poste e à resistência do aterramento, a corrente do raio pode fazer com que o potencial da torre do poste atinja um valor que cause um backflashover (descarga intermitente) na linha.

Em geral, medidas como a redução da resistência de aterramento, o reforço do isolamento e o aumento do coeficiente de acoplamento podem ser adotadas para proteção.

3) Proteção contra a ocorrência de arcos de frequência de energia em estado estável: Depois que o isolamento da linha sofrer um flashover de impulso, desde que não ocorra um arco de curto-circuito de frequência de energia constante, a linha não será desarmada.

Portanto, devem ser empregadas medidas como a redução do gradiente de potencial no isolamento, neutro não aterrado ou aterramento por meio de uma bobina de supressão de arco, de modo que a maioria dos arcos de flashover de impulso desapareça por si só, sem causar um curto-circuito na frequência de potência.

4) Proteção contra interrupção do fornecimento de energia, como a implementação do religamento automático como medida de proteção corretiva.

6. Quais são os requisitos para a proteção contra raios nos disjuntores do poste da linha de 10kV?

Os requisitos de proteção contra raios para os disjuntores do polo da linha de 10kV são os seguintes:

(1) Para proteção, devem ser instalados protetores contra surtos de óxido metálico, protetores do tipo válvula, protetores do tipo tubo ou lacunas de proteção.

(2) Para disjuntores montados em postes que são frequentemente desligados, mas que permanecem energizados, os protetores contra surtos devem ser instalados no lado energizado. O fio de aterramento deve ser conectado ao invólucro metálico do disjuntor montado em poste, e a resistência de aterramento não deve exceder 10Ω.

(3) Para disjuntores que são frequentemente fechados, os protetores contra surtos devem ser instalados somente no lado da fonte de alimentação; para disjuntores de linhas de interconexão que são frequentemente desligados, os protetores contra surtos devem ser instalados em ambos os lados do disjuntor.

(4) Os protetores contra surtos devem ser instalados o mais próximo possível do disjuntor protegido.

7. Por que os fios terra aéreos geralmente não são instalados em linhas de distribuição abaixo de 10kV?

A resistência do isolamento das linhas de distribuição abaixo de 10kV geralmente não é alta.

Se fios de aterramento suspensos forem instalados nessas linhas e um raio atingir os fios, ele pode facilmente iniciar um "contra-ataque" à linha de distribuição a partir de seu condutor de aterramento, não apenas deixando de fornecer proteção contra raios, mas também causando danos por raios.

Além disso, o custo de instalação de fios de aterramento aéreos é substancial, razão pela qual eles geralmente não são instalados nas linhas de distribuição.