Pára-raios para linhas de transmissão. complemento para outros meios.

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1 Pára-raios para linhas de transmissão PEXLINK O conceito PEXLINK Os proprietários de sistemas de transmissão grandes e pequenos, públicos e privados, enfrentam uma situação de competição aguda que exige um aumento de disponibilidade e confiabilidade dos sistemas. Os consumidores são agora mais exigentes, uma vez que seus processos dependem de um fornecimento constante e confiável de energia de boa qualidade. complemento para outros meios. O aumento de confiabilidade e de disponibilidade de um sistema de transmissão pode ser conseguido mediante uma ou várias das maneiras a seguir: 1. Duplicação do sistema (mais do que uma linha). Esse é um método dispendioso e freqüentemente impraticável. 2. Aumento da resistência do isolamento. Esse método pode ser dispendioso e criar outros problemas, como a necessidade de incrementar o isolamento do equipamento da estação. 3. Melhor impedância de base. Geralmente difícil e dispendioso, especialmente em terreno acidentado. 4. Cabos de blindagem. Quando essa proteção não consta no projeto original da torre, pode ser dispendioso implementar essa blindagem. Isso ajuda a eliminar um grande número de interrupções, mas não é suficiente para conseguir o grau de confiabilidade atualmente requerido A figura mostra um pára-raios de linhas de transmissão para 145 kv composto de componentes padrão, incluindo o pára-raios PEXLIM e o monitor EXCOUNT-II. Em muitos países também se tornou mais difícil obter autorizações para construir linhas novas de dimensões normais. Daí as novas linhas em construção serem, na maioria, linhas de isolamento compacto. Isso, por sua vez, requer um controle otimizado das sobretensões causadas por descargas atmosféricas ou eventos de comutação. Os páraraios instalados ao longo da linha ou em umas poucas torres críticas selecionadas podem ser uma solução atrativa ou um 5. Proteção dos isolamentos de linha com pára-raios. Pára-raios ligados em paralelo com os mesmos em torres selecionadas. Nessa aplicação usa-se normalmente o termo pára-raios de linha. A proteção que utiliza pára-raios encapsulados em polímero (ABB tipo PEXLIM) juntamente com acessórios adicionais para fixação dos pára-raios junto aos isoladores e proporcionando automática dos pára-raios em caso de sobretensões excessivas é chamada de conceito PEXLINK. É um método simples e econômico que, em muitos casos, constitui uma alternativa atraente aos métodos mencionados anteriormente. Maiores informações na internet Visite o site para ver o vídeo sobre PEXLINK. ABB Surge Arresters Guia do comprador Edição 5, F-1

2 PEXLINK Pára-raios para linhas de transmissão Filosofia de proteção da ABB A filosofia da ABB é fornecer proteção para o isolamento da linha em locais selecionados utilizando componentes padrão disponíveis. O principal item é o pára-raios sem centelhador e encapsulado em polímero, PEXLIM, com elementos ativos de óxido metálico (MO). Tais pára-raios vêm sendo utilizados há muitos anos para proteção de equipamentos em subestações e, portanto, seu desempenho de proteção é bastante conhecido. determinar os esforços nos pára-raios em cada um dos locais escolhidos. O projeto permite a instalação utilizando ferragens padrão para linhas de transmissão normalmente disponíveis no local. O projeto também permite a montagem em diferentes ângulos com base na geometria da torre e no espaçamento entre os condutores. Se uma disponibilidade muito alta for desejável, um número bastante grande de locais pode precisar de proteção, principalmente devido à natureza imprevisível das Pára-raios de linhas de transmissão, incluindo modelos PEXLIM Q de classe 3 de descarga de linha e dispositivos de em terminais de terra, montados em um sistema ESKOM de 300 kv na África do Sul. O baixo peso permite instalação em estruturas existentes e o encapsulamento em polímero proporciona maior segurança ao equipamento de linha, bem como para pessoas e animais que possam estar nas imediações durante condições de sobretensão. Com relação à energia de descarga atmosférica, os pára-raios de linha são expostos a condições mais rigorosas do que pára-raios colocados em subestações. Esses últimos são beneficiados pela redução da inclinação do surto devido ao efeito corona da linha e pela redução na amplitude do surto, uma vez que a corrente de descarga atmosférica encontra caminhos paralelos através dos cabos de blindagem, descarga disruptiva e linhas paralelas. Portanto, é necessário assegurar que os blocos de óxido metálico do pára-raios de linha de transmissão não sejam subdimensionados no que se refere a energia e corrente. Um programa de computador é utilizado para determinar o número otimizado de locais (geralmente onde a impedância da base é alta) e para descargas atmosféricas. Em tais casos, pode não ser economicamente viável selecionar pára-raios com capacidade de energia suficiente e, em vez disso, uma taxa de falhas maior pode ser aceitável. Para assegurar uma rápida, segura, automática e controlada de um pára-raios com falha, a ABB utiliza um dispositivo de especial com uma ligação apropriada, freqüentemente no circuito de aterramento dos pára-raios. O terminal de terra é desenvolvido para suportar as correntes de curto-circuito e o dispositivo de é testado para garantir que não ocorram operações falsas. Assim, em caso de falha, a linha desarmada não precisa ser bloqueada e examinada imediatamente. Moldando o encapsulamento de polímero de silicone diretamente nos elementos de óxido metálico ativos, a atmosfera interna é eliminada e, com isso, também o risco de entrada de umidade que, no passado, determinou-se ser a principal causa de falhas nos pára-raios em funcionamento. F-2 Edição 5, ABB Surge Arresters Guia do comprador

3 Pára-raios para linhas de transmissão PEXLINK Aplicação Maior disponibilidade da linha Posicionando o PEXLINK em seções de linhas com torres de alta impedância de base e uma torre adicional com baixa impedância de base em cada extremidade da seção, o PEXLINK protege as linhas blindadas e não-blindadas existentes contra surtos anormais de descargas atmosféricas (freqüentes ou de alta amplitude) e reduz as quedas de energia. A redução nas quedas de energia também é vantajosa indiretamente por não danificar equipamentos sensíveis e por possibilitar o aumento do intervalo entre revisões dos disjuntores. Com isso, os custos totais de manutenção também são reduzidos. Essa proteção pode ser utilizada para todas as tensões de sistema quando houver as condições anormais relacionadas. Pára-raios com capacidade de energia moderada costumam ser suficientes. No entanto, a capacidade para corrente elevada precisa ser grande e os páraraios do tipo para distribuição podem não ser apropriados. Para linhas EHV longas, os pára-raios normalmente ficam situados em extremidades de linhas. Além disso, utilizando-se pára-raios em um ou mais pontos ao longo da linha, por exemplo, no ponto médio ou a 1/3 ou 2/3 do comprimento da linha, sobretensões de surtos de comutação e, portanto, os requisitos de isolamento da linha podem ser limitados sem o uso de resistores de pré-inserção. Os pára-raios utilizados nesse tipo de aplicação devem ser apropriados para alta capacidade de energia. Normalmente, um pára-raios de classe 2 ou 3 é suficiente na linha, mas classes de pára-raios mais altas podem ser necessárias na extremidade receptora da linha. Linhas de isolamento compactas Pára-raios colocados em paralelo com isoladores de linha permitem um alto nível de compactação de uma linha de transmissão, resultando em menores custos de faixa de servidão. Sem controle de sobretensões Pára-raios nas extremidades da linha Pára-raios nas extremidades da linha e em dois locais adicionais ao longo da linha O diagrama mostra sobretensões de faseterra geradas pelo religamento trifásico de uma linha de transmissão de 550 kv, 200 km e com uma falha de terra anterior. Em linhas EHV longas, resistores de préinserção são tradicionalmente utilizados para limitar as sobretensões de comutação. Como uma alternativa robusta e eficiente, os pára-raios podem ser posicionados nas extremidades e ao longo da linha, em pontos selecionados. Torre compacta de 400 kv sem cabo de blindagem suspenso. es protegidos por páraraios de linha de transmissão na fase superior. ABB Surge Arresters Guia do comprador Edição 5, F-3

4 PEXLINK Pára-raios para linhas de transmissão Aplicação Aprimoramento da linha O nível de isolamento existente de uma linha devidamente protegida por páraraios pode ser aprimorado para trabalhar com uma tensão de sistema mais alta, conseguindo-se uma maior transferência de potência sem muito custo adicional de capital. Proteção estendida da estação Com a colocação de pára-raios em torres próximas a uma subestação, o risco de descarga de retorno perto da estação é eliminado. Isso resulta na redução da inclinação e da amplitude das ondas de propagação recebidas, melhorando o desempenho de proteção dos pára-raios da estação e eliminando a necessidade de pára-raios dispendiosos encapsulados em metal, mesmo em comutadores grandes isolados a gás. Alternativa a cabos de blindagem Em situações nas quais cabos de blindagem não sejam fi sicamente viáveis ou sejam muito dispendiosos, por exemplo, em percursos muito longos, torres muito altas, etc., os pára-raios são uma alternativa boa e econômica. Pára-raios posicionados em todas as fases em cada torre eliminam a necessidade de cabos de blindagem e de boa impedância na base, podendo se justifi car economicamente em situações nas quais o custo da redução da impedância da base e o custo do cabo de blindagem suspenso sejam muito altos. Voltage across insulators. p.u. Low TFI Low TFI Low TFI High TFI High TFI High TFI Low TFI Low TFI Low TFI Arresters in towers 3 to 7 only Arresters in all the 9 towers Normal line insulation strength (BIL) O efeito do pára-raios de linha de transmissão (TLA) ao longo de um trecho de linha com alta impedância de base da torre (TFI). A fi gura também demonstra a necessidade do TLA nas torres de baixa TFI nas extremidades do trecho. F-4 Edição 5, ABB Surge Arresters Guia do comprador

5 Pára-raios para linhas de transmissão PEXLINK Características do PEXLINK Componentes padrão A montagem suspensa dos pára-raios é simplificada e braçadeiras padrão e ferragens similares normalmente disponíveis podem ser usadas para essa finalidade. Isso resulta em uma economia geral para o usuário. Tipo de pára-raios Classe de descarga de linha conforme IEC Capacidade de energia (2 impulsos) kj/kv (U r )* PEXLIM R Classe 2 5,1 kj/kv (Ur) PEXLIM Q Classe 3 7,8 kj/kv (Ur) PEXLIM P Classe 4 12,0 kj/kv (Ur) * ) Ur = Tensão nominal Alguns exemplos podem ser vistos nas figuras sobre Algumas alternativas de instalação na próxima página. O dispositivo de é escolhido cuidadosamente para desempenhar sua função somente em caso de falha no pára-raios. Geralmente, o mesmo é colocado no circuito de terra do páraraios, mas dependendo da configuração, ele pode ser colocado na extremidade de potencial elevado do pára-raios. Consulte as figuras mencionadas acima. A separação do desconector é rápida e eficaz e o método de conexão recomendado pela ABB em cada caso específico garante que nem o cabo desconectado, nem o pára-raios danificado ocasionem qualquer interferência com outras partes energizadas. Por isso, após uma falha, a linha pode ser recarregada sem ser imediatamente examinada. A é facilmente visível do solo, sendo fácil de localizar pela equipe de manutenção. Fácil de instalar Os pára-raios PEXLIM são construídos a partir de módulos com comprimento otimizado e, portanto, podem ser desenvolvidos para uso em várias tensões. Eles são leves e fáceis de transportar até as torres. Terminal de terra Derivação Braçadeira de linha padrão Ligação Clevis Terminal de linha Cabo de terra para perna da torre Cabo de terra para perna da torre Pesos Arranjo de braçadeira/terminal de linha típico (e derivação, quando necessário) conectado ao circuito de terra. Pesos de amortecimento conectados ao terminal de terra para minimizar o ângulo de oscilação. ABB Surge Arresters Guia do comprador Edição 5, F-5

6 PEXLINK Pára-raios para linhas de transmissão Algumas alternativas de instalação Arranjos diferentes mostram como é fácil instalar o conceito PEXLINK em torres de projetos diferentes. Cabo de aterramento Cabo de aterramento Cabo de aterramento F-6 Edição 5, ABB Surge Arresters Guia do comprador