O que é painel blindado? Padrões IEC, estrutura de compartimentos e como especificá-la para projetos de 35kV

Se você estiver especificando um painel para uma subestação de 35kV e os documentos do seu consultor exigirempainel blindado, você pode notar que muitas planilhas de fabricantes descrevem o mesmo equipamento quepainel de distribuição revestido de metal. Isto não é uma contradição. Os dois termos descrevem o mesmo princípio estrutural - tipo totalmente compartimentado, extraível-aparelhagem de média tensãoem que cada componente principal é fechado individualmente por barreiras metálicas aterradas - mas eles vêm de diferentes tradições de padrões regionais. "Blindado" é o vocabulário da IEC e da engenharia europeia; "metal clad" é ​​o termo ANSI/IEEE norte-americano.

Este artigo explica a estrutura depainel blindado, como ele difere de outros designs fechados de metal, o que os padrões IEC relevantes exigem e quais parâmetros você precisa especificar ao adquirir umAparelhagem de 35kVgabinete para um projeto de subestação. Uma referência-de comissionamento real de um projeto na Tanzânia está incluída no final.

1. O que realmente significa "blindado" - Terminologia IEC vs ANSI

A palavra "blindado" no contexto depainel blindadorefere-se ao uso de barreiras metálicas aterradas - placas de blindagem - para separar fisicamente os compartimentos internos do conjunto do quadro. É a maneira da tradição da engenharia IEC descrever o que os padrões ANSI/IEEE chamam de "revestimento metálico".

De acordo com a IEC 62271-200, o padrão que agora rege equipamentos de manobra e controle fechados em metal CA-de 1 kV a 52 kV, os equipamentos de manobra são classificados por seu grau de separação interna em quatro categorias de Perda de Continuidade de Serviço (LSC) e classes de partição. Os-projetos de classe mais alta - aqueles com particionamento metálico completo entre todas as zonas funcionais - correspondem diretamente ao que os engenheiros na Europa, África, Oriente Médio e Ásia chamam de "comutadores blindados" e ao que os engenheiros norte-americanos chamam de "comutadores revestidos de metal" de acordo com IEEE C37.20.2.

A consequência prática dessa diferença terminológica é que um produto-fabricado na Chinapainel blindadogabinetes como o KYN61-40.5, que é construído de acordo com GB 3906 e IEC 60298, atenderão aos requisitos estruturais exigidos por uma especificação IEC 62271-200 ou IEEE C37.20.2. A estrutura blindada é a especificação, independentemente de qual vocabulário do órgão de padrões é usado para descrevê-la.

Uma nuance adicional: a tradição da engenharia britânica soletra a palavra “blindado” (com au). Ambas as grafias referem-se ao mesmo equipamento. Ao procurar fornecedores ou literatura técnica, vale a pena usar ambas as grafias, principalmente para projetos em países da Commonwealth.

2. A estrutura de quatro-compartimentos: como o painel blindado contém a energia de falha

A característica definidora depainel blindadoé que o interior do gabinete é dividido em quatro compartimentos funcionais, cada um completamente fechado por barreiras metálicas aterradas, sem aberturas intencionais entre eles. Compreender o que cada compartimento faz - e por que a separação é importante - é essencial para qualquer pessoa que especifique ou faça manutenção neste equipamento.

Compartimento de barramento

O compartimento do barramento abriga os barramentos principais de cobre ou alumínio que percorrem toda a linha do quadro, interligando todos os painéis do conjunto. Na construção blindada, este compartimento é totalmente vedado dos painéis adjacentes por invólucros de dutos de barramento, que isolam o barramento e evitam que a energia de falha em um painel atinja o barramento de um painel vizinho. O projeto do barramento seccionado significa que uma falta no compartimento do barramento de um painel não se propaga para o restante da linha.

Compartimento do disjuntor

O compartimento do disjuntor abriga o carro extraível - o carro no qual o disjuntor está montado. Este é o compartimento que dápainel blindadosua principal vantagem operacional. O caminhão pode ser movido entre três posições definidas: Serviço (disjuntor acoplado ao barramento e circuitos de cabos), Teste (circuitos primários desconectados, fiação de controle secundário ainda conectada) e Isolado (caminhão totalmente retirado). Obturadores metálicos automáticos cobrem os contatos de desconexão primários sempre que o caminhão não está na posição de serviço, evitando contato acidental com peças energizadas do barramento.

Compartimento de cabos

O compartimento de cabos está localizado na base do gabinete e fornece o ponto de conexão para cabos de alimentação de entrada ou saída. É separado do compartimento do disjuntor por uma barreira metálica aterrada com abertura definida apenas para os condutores do circuito primário. O compartimento de cabos normalmente abriga transformadores de corrente para relés de proteção, uma chave de aterramento do cabo e extremidades de vedação do cabo. No KYN61-40.5, o espaçoso compartimento de cabos acomoda vários cabos paralelos por fase, o que é importante para aplicações de alimentadores de alta corrente.

Compartimento de controle-de baixa tensão

O compartimento de controle-de baixa tensão está localizado na seção superior do gabinete e contém os relés de proteção, instrumentos de medição, chaves de controle, lâmpadas indicadoras e blocos de terminais para fiação secundária. Ele é totalmente separado dos compartimentos do circuito primário, o que significa que a fiação secundária pode ser acessada para testes de relés e trabalho de controle enquanto o circuito primário permanece energizado - um recurso crítico para comissionamento e manutenção em subestações energizadas.

Por que a compartimentalização é importante: contenção de falhas de arco

Quando uma falha de arco interno ocorre empainel blindado- seja por quebra de isolamento, contaminação ou operação de comutação - a energia do arco está confinada dentro do compartimento onde ele se origina. Cada compartimento possui um canal independente de alívio de pressão que libera gases quentes para longe das áreas de pessoal. As barreiras metálicas aterradas evitam que o arco se propague para compartimentos adjacentes ou painéis adjacentes na linha.

Em painéis metálicos não{0}}blindados, onde as barreiras internas estão ausentes ou incompletas, uma falta de arco no compartimento do disjuntor pode atingir imediatamente o barramento energizado, transformando uma falta localizada em um evento multifásico-catastrófico. A construção blindada é a principal defesa estrutural contra este modo de falha.

Diagrama de estrutura de quatro{0}}compartimentos do painel blindado zonas de controle do cabo do disjuntor do barramento

3. Tipo blindado x fechado de metal x tipo aberto: uma comparação-de três vias

A tabela abaixo compara as três configurações principais de painéis de média tensão de acordo com os critérios mais importantes para a especificação do projeto.

Nota de tabela: "Invólucro metálico (não{0}}revestido)" refere-se a painéis de distribuição com um único gabinete compartilhado e barreiras internas limitadas - comuns em unidades principais em anel e subestações secundárias compactas. Para aplicações de subestações primárias de 35 kV, a construção blindada/revestida de metal é o padrão de cuidado.

4. Normas IEC para painéis blindados em 35kV

Ao especificarAparelhagem de 35kVpara um projeto de exportação, a estrutura de padrões é a primeira coisa que um consultor de engenharia ou concessionária irá perguntar. A tabela a seguir apresenta as principais normas aplicáveis ​​apainel blindadona classe de tensão de 35kV, abrangendo tanto a estrutura IEC/GB utilizada pelos fabricantes chineses quanto a estrutura IEEE referenciada em projetos norte-americanos.

Observação sobre IEC 60298 versus IEC 62271-200: IEC 60298 foi o padrão principal até ser substituído por IEC 62271-200. Muitos contratos - especialmente em África e no Médio Oriente - ainda fazem referência à IEC 60298 nas suas especificações técnicas. Os produtos fabricados de acordo com a GB 3906 (que foi harmonizada com a IEC 60298) satisfazem ambos. Em caso de dúvida, peça ao fabricante para confirmar a conformidade com ambas as normas.

5. Principais parâmetros de especificação para projetos de painéis blindados de 35kV

A tabela abaixo lista os parâmetros que devem ser confirmados antes de fazer um pedido deAparelhagem de 35kV. Os valores mostrados são para KYN61-40.5painel blindadogabinete; a coluna-da direita explica o que o engenheiro de projeto precisa verificar em relação ao estudo de rede-específico do site.

Nota crítica para pedido (conforme DL/T 404): Ao fazer um pedido de painel blindado, o comprador deve especificar: número do programa do circuito principal e diagrama-de linha única; esquema de fiação do circuito auxiliar e de controle; modelos de componentes, classificações e quantidades dentro do gabinete; se é necessário um protetor contra sobretensão no carro do disjuntor; cor do gabinete; e quaisquer condições ambientais especiais no local de instalação. A falta de informações na fase do pedido é a causa mais comum de atrasos nos projetos.

6. Referência do Projeto Real: Subestação KYN61-40.5 Tanzânia 35kV, janeiro de 2023

Os seguintes dados de comissionamento são de um KYN61-40.5painel blindadolinha instalada em um projeto de subestação na Tanzânia em janeiro de 2023. Ela está incluída aqui para ilustrar o que foi especificado e instalado corretamenteAparelhagem de 35kVentrega em um ambiente operacional real fora da China.

"O painel teve um desempenho além das nossas expectativas desde o primeiro dia."- CEO do projeto, Tanzânia

Vale a pena enfatizar dois dados deste projeto para qualquer engenheiro que avaliepainel blindadopara um projeto num contexto de mercado semelhante. Primeiro, o desempenho de comissionamento - tanto a tensão suportável quanto os resultados de descarga parcial excederam a especificação contratual, e não apenas a atenderam. Isso reflete a margem de qualidade especificada e testada-de fábrica corretamentegabinete de distribuição de média tensãoequipamento pode entregar. Em segundo lugar, o cronograma de comissionamento de cinco{1}}dias demonstra que, com suporte remoto adequado e documentação de instalação bem{2}}preparada, projetos em locais sem conhecimento técnico local não precisam aceitar períodos de comissionamento estendidos.

Gabinete de painel de distribuição de média alta tensão KYN61-40.5 blindado extraível 40,5kV padrão IEC

7. Resumo: Como usar essas informações ao especificar painéis blindados

Se você é engenheiro, empreiteiro de EPC ou responsável por compras de serviços públicos trabalhando em um projeto de subestação de 35 kV, a lista de verificação a seguir resume as etapas práticas abordadas neste artigo.

• Confirme a terminologia: se sua especificação diz "blindado", "blindado" ou "revestido de metal", verifique com o consultor se é necessária uma construção do tipo-totalmente compartimentada e extraível. Se for, todos os três termos apontam para o mesmo requisito estrutural.
• Consulte IEC 62271-200 (ou IEC 60298 para contratos legados) como o padrão de produto aplicável. Para equipamentos fabricados na China, confirme a conformidade com GB 3906 como padrão nacional equivalente.
• Execute uma análise-de curto-circuito antes de especificar o conjunto de manobra. A corrente nominal de interrupção de curto-circuito (25 kA ou 31,5 kA) e a corrente suportável de pico (63 kA ou 80 kA) devem exceder os níveis de falha calculados no ponto de instalação - com margem.
• Declare totalmente o ambiente do local: altitude acima de 1.000 m, temperatura ambiente acima de 40 graus ou condições atmosféricas incomuns exigem que o fabricante aplique redução de classificação ou forneça isolamento especialmente projetado. A não declaração destas condições é uma fonte comum de problemas de campo.
• Especifique integralmente as informações de pedido exigidas pelo DL/T 404: diagrama-de linha única, esquema de fiação auxiliar, lista de componentes e quaisquer requisitos especiais. Pedidos incompletos causam atrasos.
• Solicite relatórios de teste de aceitação de fábrica (FAT) com cada pedido. Testes de tensão suportável de frequência de energia e descarga parcial devem ser realizados em painéis montados antes do envio.

Recursos relacionados

Para uma comparação direta entre configurações extraíveis (tipo caminhão) e fixas-para projetos de 35kV, consulte nosso guia técnico:Quadro de manobra tipo caminhão versus tipo fixo - Um guia de decisão do comprador de projeto de 35kV.

Para especificações técnicas completas e dados de referência do projeto para o gabinete de manobra blindado KYN61-40.5,visite a página do produto KYN61-40.5.

Para aplicações de painéis blindados de 10kV,consulte a página do produto KYN28A-12 Armored Drawout AC Metal-Clad Switchgear.