O que é uma subestação isolada a gás (GIS)?

Subestação Isolada a Gás (GIS)É um tipo compacto de equipamento de comutação elétrica com invólucro metálico.

Todas as principais partes condutoras são seladas dentro de um ambiente pressurizado preenchido com gás isolante. Sua aparência é muito diferente da de um painel de distribuição isolado a ar (AIS) tradicional, devido ao seu tamanho reduzido. Essa tecnologia pode reduzir o tamanho de uma subestação em até 90% em comparação com os sistemas AIS convencionais.

Historicamente, o principal gás isolante tem sido o hexafluoreto de enxofre (SF₆). No entanto, a indústria está rapidamente migrando para opções mais ecológicas. Independentemente do gás utilizado, um painel de distribuição isolado a gás (GIS) executa as funções básicas necessárias em qualquer sistema de energia:

• Para controlar o fluxo de energia.
• Para proteger os equipamentos elétricos contra falhas.
• Isolar circuitos para manutenção.

Como funciona o SIG (Sistema de Informação Geográfica)

Aqui, analisaremos os dois papéis fundamentais que o gás isolante desempenha para tornar os painéis elétricos isolados a gás tão eficazes: isolamento e extinção de arco.

Resistência dielétrica superior

A rigidez dielétrica é a capacidade de um material suportar tensão sem se romper.

O gás isolante usado em GIS, tradicionalmente o SF₆, possui fortes propriedades eletronegativas. Isso significa que ele captura facilmente elétrons livres que, de outra forma, poderiam iniciar uma descarga elétrica.

Essa característica, combinada com a pressurização dentro do compartimento, proporcionapropriedades dielétricas superiores do gás SF₆.

Funciona muito melhor como isolante do que o ar, portanto, as peças condutoras podem ser colocadas muito mais próximas umas das outras com segurança.

Domando o arco elétrico

Quando um disjuntor precisa interromper uma corrente de fuga, ele cria um arco elétrico potente. O gás isolante desempenha um papel fundamental na extinção desse arco. Veja como o processo funciona:

1. Detecção de falhas:Os relés de proteção do sistema detectam uma sobrecorrente ou um curto-circuito e sinalizam o disjuntor para desarmar.
2. Separação por contato:À medida que os contatos mecânicos do disjuntor se separam, um arco elétrico se forma entre eles.
3. Jato de gás:Um mecanismo dentro do disjuntor envia um jato de gás isolante de alta pressão diretamente para o caminho do arco elétrico.
4. Resfriamento e têmpera por arco elétrico:O gás resfria rapidamente o arco e absorve sua energia térmica. Sua natureza eletronegativa ajuda a reagrupar as partículas ionizadas, extinguindo o arco e interrompendo a corrente.
5. Isolamento do sistema:O circuito agora está desenergizado e aberto com segurança.

Soluções de média tensão

Painel de distribuição isolado a gás (YRM6-12/24)

• Design totalmente selado:Tanque de gás em aço inoxidável preenchido com SF6 para completo isolamento ambiental.
• Tamanho compacto:Design modular com possibilidade de extensão superior, ideal para projetos com espaço limitado.
• Extrema confiabilidade:Desempenho estável em ambientes de alta altitude, úmidos e corrosivos.
• Conformidade:Projetado para atender aos padrões internacionais IEC de estabilidade de energia a longo prazo.

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Dentro do compartimento SIG

Um painel de distribuição isolado a gás (GISM) é um sistema modular altamente integrado. Diversas unidades funcionais essenciais estão alojadas juntas dentro do conjunto selado.

Normalmente, encontramos os seguintes componentes principais em um compartimento GIS:

• Disjuntores:Dispositivo ativo para interromper correntes normais e de falha.
• Interruptores de desconexão (isoladores) e chaves de aterramento:Utilizado para criar um espaço de isolamento seguro para manutenção e para aterrar com segurança as seções isoladas.
• Barramentos:Os condutores principais que transportam energia entre diferentes compartimentos do painel de distribuição.
• Transformadores de Instrumentação (TCs e TPs):Os transformadores de corrente e tensão fornecem sinais para medição, monitoramento e relés de proteção.
• Invólucro metálico selado:A carcaça aterrada de alumínio ou aço contém todas as partes energizadas e o gás isolante, garantindo a segurança dos operadores e protegendo o equipamento do ambiente externo.
• Sistema de monitoramento de gás:Um dispositivo de segurança crítico que monitora continuamente a densidade e a pressão do gás, alertando os operadores sobre quaisquer vazamentos potenciais.

Comparação entre SIG e AIS

Para entender o valor dos painéis de distribuição isolados a gás (GIS), é útil compará-los diretamente com os painéis de distribuição isolados a ar (AIS). Os painéis GIS oferecem vantagens significativas em termos de confiabilidade e manutenção, mas apresentam um custo inicial mais elevado.

Um futuro mais verde para os SIG (Sistemas de Informação Geográfica).

A maior mudança na tecnologia moderna de painéis elétricos isolados a gás é a substituição do gás SF₆ pelo gás SF₆ para atender às preocupações ambientais.

O Desafio Ambiental SF₆

O SF₆ funciona muito bem como gás técnico, mas também é o gás de efeito estufa mais potente conhecido pela ciência. Seu Potencial de Aquecimento Global (GWP) é mais de 24.000 vezes superior ao do CO₂. Além disso, ele pode permanecer na atmosfera por mais de 3.000 anos.

Normas ambientais rigorosas, como o Regulamento da UE sobre Gases Fluorados, estão acelerando essa mudança.Os principais fabricantes estão desenvolvendo soluções livres de SF₆.Essas soluções visam manter o mesmo nível de desempenho, reduzindo ao mesmo tempo os danos ambientais.

Conheça as alternativas ecológicas

Uma nova geração de gases isolantes ecológicos está sendo utilizada em campo. Essas opções oferecem desempenho semelhante com um impacto ambiental muito menor.

As principais opções que vemos hoje incluem:

• g³ (Gás Verde para a Rede):Uma mistura gasosa à base de fluoronitrila que reduz o GWP em mais de 99% em comparação com o SF₆.
• Misturas de ar seco/CO₂:Essas soluções oferecem um GWP zero, utilizando ar purificado, nitrogênio e dióxido de carbono como meio isolante.
• Misturas à base de fluorocetonas:Outro tipo de gás sintético que também proporciona uma grande redução no GWP (Potencial de Aquecimento Global).

Essas tecnologias não estão mais apenas em fase de testes. As empresas de serviços públicos estão utilizando-as ativamente em novos projetos, incluindo gases de origem natural para novas instalações de GIS e outras opções livres de SF₆.

Aplicações essenciais de SIG

Os benefícios exclusivos dos painéis de distribuição isolados a gás (GISM) fazem deles a melhor escolha, e às vezes a única, para uma série de aplicações críticas.

• Subestações urbanas:Em locais onde o terreno é muito caro ou difícil de encontrar, o tamanho reduzido do SIG (Sistema de Informação Geográfica) é essencial.
• Parques eólicos offshore e áreas costeiras:A caixa selada oferece proteção completa contra ar salgado e umidade, mantendo o equipamento confiável em ambientes marítimos agressivos.
• Instalações subterrâneas e internas:O SIG (Sistema de Informação Geográfica) funciona bem para subestações em porões, túneis ou edifícios onde a segurança e o espaço limitado são as principais preocupações.
• Instalações industriais:Em locais com grande quantidade de poeira ou poluição química, o design selado impede a contaminação e mantém a operação estável.
• Usinas hidrelétricas:Essas estruturas são frequentemente construídas dentro de montanhas ou cavernas, onde o espaço é muito limitado.

Conclusão: O valor duradouro dos SIG

Os painéis de distribuição isolados a gás (GISM) comprovam seu valor por meio de suas principais vantagens: tamanho reduzido, alta confiabilidade, maior segurança e baixa necessidade de manutenção. Embora a tecnologia esteja evoluindo para reduzir seu impacto ambiental com a substituição do SF₆, seu projeto fundamental permanece como base das redes elétricas modernas.

O SIG (Sistema de Informação Geográfica) é essencial para a construção de infraestrutura elétrica robusta e com uso eficiente do espaço. Ele ajuda a levar energia renovável para áreas urbanas densamente povoadas e representao futuro da tecnologia de painéis elétricos, equilibrando um desempenho sólido com padrões ambientais cada vez mais rigorosos.