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Terminais GIS e Conectores de Acoplamento: Soluções para Cabos de Alta Tensão
A expansão das subestações compactas e a necessidade de conectar cabos de alta tensão a equipamentos com dimensões cada vez mais reduzidas vêm aumentando a utilização de terminais GIS e sistemas de conexão plug-in em projetos elétricos.
Em instalações com GIS (Gas Insulated Switchgear), a conexão entre o cabo isolado e o equipamento exige uma interface especialmente desenvolvida para garantir continuidade elétrica, isolamento adequado e compatibilidade mecânica entre os diferentes componentes do sistema.
Nesse contexto, os terminais GIS assumem um papel fundamental. Eles fazem a transição entre o cabo de potência e o compartimento de conexão do equipamento, permitindo que o cabo seja integrado ao sistema de manobra e proteção da subestação.
A tecnologia também evoluiu para oferecer soluções mais compactas e, em determinadas aplicações, com interfaces secas e sistemas pré-fabricados, reduzindo a necessidade de utilização de fluidos isolantes na própria terminação.
A DCAC Alta e Média Tensão trabalha com soluções de alta tensão para diferentes classes de tensão, incluindo a Terminação Seca Compacta de Alta Tensão para aplicações em GIS, disponível para sistemas de até 230 kV.
O que são terminais GIS?
GIS é a sigla para Gas Insulated Switchgear, ou equipamento de manobra isolado a gás.
Diferentemente de uma subestação convencional isolada a ar, os equipamentos GIS possuem seus componentes elétricos instalados em compartimentos metálicos compactos, utilizando um meio isolante adequado dentro desses compartimentos.
Essa configuração permite reduzir significativamente o espaço ocupado pelos equipamentos e é especialmente interessante em locais onde a área disponível é limitada.
Quando um cabo de alta tensão precisa ser conectado a um equipamento GIS, não basta utilizar uma terminação convencional. É necessário utilizar uma solução compatível com a interface de entrada do GIS, garantindo que as características elétricas e mecânicas do conjunto sejam preservadas.
É nesse ponto que entram os terminais GIS plug-in.
A IEC 62271-209 estabelece requisitos relacionados às interfaces entre terminações de cabos e equipamentos GIS, permitindo que a terminação seja compatível com entradas de equipamentos projetados de acordo com essa interface.
Como funciona o acoplamento de uma terminação GIS?
Uma das características dos sistemas GIS é a possibilidade de utilização de uma conexão do tipo plug-in.
Nesse conceito, a terminação instalada no cabo possui uma parte de conexão que é acoplada à interface correspondente do equipamento.
Assim, o sistema não depende simplesmente de uma conexão convencional exposta ao ambiente. A geometria da interface, os componentes de controle de campo elétrico, a vedação e os elementos mecânicos precisam trabalhar em conjunto.
A própria documentação técnica da TE/Raychem apresenta as terminações secas compactas como sistemas compostos por uma parte plug-in e um isolador de resina, com componentes como cone de controle de campo elétrico, anel de compressão, flange, vedação e conector mecânico.
Esse conceito é especialmente interessante em instalações nas quais a compactação, a confiabilidade da interface e a facilidade de integração com o GIS são fatores importantes.
Terminais GIS em diferentes classes de tensão
A tecnologia de terminação GIS não está limitada a uma única classe de tensão.
Existem soluções desenvolvidas para diferentes níveis de tensão, acompanhando a evolução dos sistemas de transmissão e das subestações compactas.
Nas soluções de alta tensão da TE/Raychem, por exemplo, a linha de terminações secas compactas para GIS contempla classes máximas de operação de 72,5 kV, 123 kV, 145 kV, 170 kV e 245 kV, correspondendo, respectivamente, a aplicações nominais que chegam a 69 kV, 115 kV, 138 kV, 161 kV e 230 kV.
Isso permite utilizar o conceito de terminação plug-in em diferentes níveis de tensão, desde aplicações de alta tensão até sistemas de transmissão em 230 kV.
A escolha da solução, entretanto, deve considerar não apenas a tensão do sistema, mas também características como:
Tipo e construção do cabo;
Diâmetro sobre a isolação;
Seção do condutor;
Tipo de blindagem;
Corrente de operação;
Interface do equipamento GIS;
Condições de instalação;
Níveis de isolamento exigidos;
Classe de tensão do projeto;
Requisitos específicos do fabricante do GIS.
A evolução para terminações GIS secas
Historicamente, diferentes soluções de terminação para alta tensão utilizaram fluidos isolantes.
Com a evolução dos materiais e das tecnologias de controle de campo elétrico, surgiram soluções secas e pré-fabricadas, que eliminam a necessidade de preenchimento da terminação com óleo ou outros materiais isolantes líquidos.
Essa evolução é particularmente interessante para sistemas GIS.
Nas terminações secas plug-in da TE/Raychem, por exemplo, a interface é seca, o conjunto possui carcaça de resina à prova de pressão e o cone de controle de campo elétrico é pré-fabricado e testado em fábrica.
Além disso, a possibilidade de pré-instalação de determinadas partes da terminação diretamente pelo fabricante do GIS ou em ambiente controlado pode contribuir para reduzir o trabalho realizado no local da obra e diminuir a exposição da interface a contaminantes durante a montagem.
Terminação Seca Compacta de Alta Tensão até 230 kV
Entre as soluções disponíveis no portfólio da DCAC está a Terminação Seca Compacta de Alta Tensão até 230 kV, desenvolvida para utilização em GIS (Switchgear).
De acordo com as informações técnicas apresentadas pela DCAC, a solução é destinada a cabos isolados poliméricos e utiliza um conjunto de macho e fêmea, com invólucro de porcelana previamente testado e dimensões compatíveis com a IEC 62271-209.
O conjunto também possui carcaça de resina à prova de pressão, podendo operar em SF6 e em líquidos isolantes.
Outro diferencial importante é que o cone de alívio de tensão e a interface seca são pré-fabricados e testados em fábrica, reduzindo a quantidade de etapas críticas que precisam ser realizadas durante a instalação em campo.
A solução é indicada para diferentes configurações de cabos isolados poliméricos e contempla tensões máximas de operação de 72,5 kV, 123 kV, 145 kV, 170 kV e 245 kV, permitindo aplicações correspondentes a sistemas de até 230 kV.
Principais características da Terminação Seca Compacta
Entre as características informadas para a solução disponível na DCAC estão:
Aplicação em equipamentos GIS;
Utilização em alta tensão até 230 kV;
Interface seca;
Conjunto de conexão macho e fêmea;
Invólucro de porcelana;
Dimensões de interface compatíveis com a IEC 62271-209;
Carcaça de resina à prova de pressão;
Operação em SF6 e líquidos isolantes;
Cone de alívio de tensão pré-fabricado;
Testes realizados em fábrica;
Compatibilidade com diferentes configurações de cabos isolados poliméricos;
Ensaios e aprovação de acordo com IEC 60840, IEC 62067 e IEC 62271-209.
A documentação da tecnologia também destaca a utilização de conectores mecânicos de múltiplos contatos e soluções de controle de torque ou de cunha, dependendo da configuração do produto.
Conectores de acoplamento: uma parte fundamental do sistema
Quando se fala em terminais GIS, é importante não considerar apenas o corpo da terminação.
O sistema de acoplamento é igualmente importante para garantir que o cabo possa ser conectado corretamente ao equipamento.
O conector e a interface precisam trabalhar de maneira integrada, garantindo a continuidade elétrica do condutor e o correto posicionamento dos componentes responsáveis pelo controle do campo elétrico.
Em sistemas plug-in, essa conexão é realizada por meio do encaixe entre a parte instalada no cabo e a interface correspondente do equipamento.
Por isso, o dimensionamento e a compatibilidade entre os componentes são fundamentais.
Não se trata simplesmente de escolher um conector que suporte determinada corrente. É necessário considerar o conjunto cabo + terminação + conector + interface GIS.
Por que utilizar uma solução plug-in em GIS?
A utilização de terminações plug-in pode trazer benefícios importantes para projetos de alta tensão.
Compactação da instalação
O conceito é adequado à filosofia das subestações GIS, nas quais a redução do espaço ocupado pelos equipamentos é uma das principais características.
Interface padronizada
A utilização de interfaces compatíveis com os requisitos aplicáveis facilita a integração entre o cabo e o equipamento GIS. A IEC 62271-209 é utilizada como referência para essa interface em sistemas de conexão de cabos a equipamentos GIS.
Interface seca
A eliminação de fluidos isolantes na interface da terminação pode simplificar determinados aspectos da solução e reduzir preocupações relacionadas ao preenchimento e à manutenção de líquidos isolantes.
Pré-fabricação
A utilização de componentes pré-fabricados e testados em fábrica permite maior controle sobre etapas importantes da fabricação da terminação. A solução da DCAC destaca justamente o cone de alívio de tensão e a interface seca pré-fabricados e testados em fábrica.
Integração com equipamentos de alta tensão
O conceito plug-in permite que a terminação seja concebida especificamente para a conexão com o compartimento de entrada do GIS, mantendo a integração elétrica e mecânica necessária ao sistema.
A escolha do terminal GIS deve considerar o projeto completo
Apesar das vantagens da tecnologia, a especificação de uma terminação GIS não deve ser feita apenas considerando a classe de tensão.
É necessário verificar a compatibilidade entre todos os elementos envolvidos.
O cabo, a terminação, o conector, o equipamento GIS e a interface de conexão precisam ser considerados como um único sistema.
Entre os principais pontos a serem avaliados estão:
1. Classe de tensão
A terminação deve ser adequada à tensão nominal e à tensão máxima de operação do sistema.
2. Tipo de cabo
A construção e as dimensões do cabo precisam ser compatíveis com a terminação especificada.
3. Interface do GIS
A geometria e os requisitos da entrada do equipamento precisam ser compatíveis com a terminação.
4. Conector
O sistema de conexão do condutor deve ser adequado à seção e às características do cabo e compatível com a terminação.
5. Condições de instalação
É necessário avaliar o ambiente, as condições de montagem e os requisitos específicos do projeto.
6. Ensaios e normas
A solução deve possuir os ensaios e certificações aplicáveis à classe de tensão e à utilização prevista.
GIS e a tendência por sistemas mais compactos
A utilização de GIS está diretamente relacionada à necessidade de desenvolver subestações mais compactas, especialmente em aplicações nas quais o espaço disponível é limitado.
Nesse cenário, os terminais de cabos também precisam acompanhar essa evolução.
As soluções secas compactas permitem integrar cabos de alta tensão aos equipamentos GIS sem depender necessariamente das arquiteturas tradicionais de terminações preenchidas com óleo.
Para projetos que chegam às classes de transmissão de 220–230 kV, essa evolução ganha ainda mais importância, pois a coordenação entre cabo, terminação e equipamento precisa atender a requisitos elétricos, mecânicos e de isolamento extremamente rigorosos.
A disponibilidade de soluções plug-in secas para classes de operação que chegam a 245 kV demonstra como essa tecnologia já está presente em aplicações de alta tensão e transmissão.
DCAC: soluções para terminações de alta tensão
A DCAC Alta e Média Tensão disponibiliza soluções para acessórios de alta tensão em diferentes configurações e classes de tensão.
Na página de Acessórios de Alta Tensão até 230 kV, estão disponíveis diferentes tecnologias de terminação, incluindo soluções com invólucros de composite, porcelana e terminações poliméricas secas.
Entre elas está a Terminação Seca Compacta de Alta Tensão até 230 kV, voltada especificamente para utilização em GIS.
A solução reúne características importantes para projetos modernos de transmissão, como interface seca, sistema plug-in, componentes pré-fabricados e testados em fábrica e compatibilidade com diferentes configurações de cabos isolados poliméricos.
Para especificar corretamente uma solução GIS, é fundamental analisar as características do cabo e do equipamento antes da definição do acessório.
A DCAC pode auxiliar na avaliação da solução mais adequada para cada aplicação.
FAQ – Terminais GIS e terminações secas
O que é um terminal GIS?
É uma terminação de cabo desenvolvida para realizar a conexão entre um cabo de alta tensão e um equipamento GIS (Gas Insulated Switchgear), considerando a interface elétrica e mecânica específica desse tipo de equipamento.
O que é uma terminação GIS plug-in?
É uma solução na qual a terminação possui uma parte de conexão que é acoplada à interface correspondente do equipamento GIS. Esse conceito permite uma conexão integrada ao sistema de entrada do equipamento.
O que é um conector de acoplamento para terminal GIS?
É o elemento responsável pela conexão entre as partes do sistema, permitindo o acoplamento adequado entre a terminação do cabo e a interface correspondente. Sua especificação deve ser compatível com o cabo, a terminação e o equipamento.
Existem terminações GIS para diferentes classes de tensão?
Sim. Existem soluções para diferentes classes de tensão. A linha de terminações secas compactas da TE/Raychem, por exemplo, contempla classes máximas de operação de 72,5 kV a 245 kV, abrangendo aplicações nominais de até 230 kV.
O que é uma terminação seca?
É uma terminação que não utiliza preenchimento com óleo ou outros fluidos isolantes na interface correspondente. A Terminação Seca Compacta apresentada pela DCAC utiliza uma interface seca e componentes pré-fabricados e testados em fábrica.
A DCAC possui terminação seca para GIS de 230 kV?
Sim. A DCAC apresenta uma Terminação Seca Compacta de Alta Tensão até 230 kV, destinada ao uso em GIS. A página informa tensões máximas de operação de até 245 kV, correspondentes à aplicação nominal de 220–230 kV.
Quais normas estão relacionadas às terminações GIS?
A seleção depende da aplicação e da classe de tensão. Entre as normas indicadas para a solução apresentada pela DCAC estão IEC 60840, IEC 62067 e IEC 62271-209.
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