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Em sistemas elétricos de alta tensão, os disjuntores são dispositivos essenciais para garantir uma operação segura. Eles protegem o equipamento contra danos, cortando rapidamente as correntes de falha. Os dois tipos mais comuns de disjuntores no mercado são disjuntores a vácuo (VCBs) e disjuntores de hexafluoreto de enxofre (SF6). Embora ambos os tipos possam executar com eficiência tarefas de corte de energia, seus princípios de funcionamento e características de aplicação são diferentes. Compreender essas diferenças o ajudará a selecionar o tipo mais adequado de disjuntor para suas necessidades específicas.
Disjuntores a vácuo (VCBs) utilizam o vácuo como meio isolante e de extinção de arco. Em uma câmara de arco a vácuo selada, os arcos gerados quando os contatos se separam são rapidamente extintos devido à alta rigidez dielétrica do vácuo. Como não há meio de gás externo, as VCBs não sofrem contaminação ou deterioração das propriedades isolantes, o que resulta em alta confiabilidade e manutenção simples. Eles são usados principalmente em sistemas de média tensão, com tensões que normalmente atingem cerca de 38 kV.
Um Disjuntor SF6 utiliza gás hexafluoreto de enxofre (SF6) como meio isolante e de extinção de arco. O SF6 é um gás incolor, inodoro, não inflamável e quimicamente estável, com excelentes propriedades dielétricas e de extinção de arco. Quando ocorre uma falha, o gás SF6 esfria rapidamente e extingue o arco absorvendo os elétrons livres. Os disjuntores de SF6 são amplamente utilizados em todas as faixas de tensão, de média a extra-alta tensão (até 800 kV e além), devido ao seu desempenho superior na interrupção de grandes correntes de falta.
| Recurso | Disjuntor a vácuo (VCB) | Disjuntor SF6 |
| 1. Interrupção do meio | Alto vácuo | Gás hexafluoreto de enxofre (SF6) |
| 2. Propriedade de resfriamento por arco | Difusão rápida de portadores de carga no vácuo | O gás SF6 absorve rapidamente os elétrons livres (alta eletronegatividade) |
| 3. Resistência dielétrica | Excelente | Significativamente maior que o ar/vácuo |
| 4. Impacto ambiental | Favorável ao meio ambiente (sem GWP/ODP) | Potente gás de efeito estufa (alto GWP), preocupação ambiental |
| 5. Manutenção | Manutenção geralmente baixa | Requer manutenção mais rigorosa (verificações de gás, detecção de vazamentos) |
| 6. Tamanho e peso | Mais compacto e mais leve (especialmente para média tensão) | Podem ser maiores e mais pesados (especialmente para alta tensão) |
| 7. Custo | Geralmente mais econômico (média tensão) | Custo inicial mais alto, custos contínuos de gerenciamento de SF6 |
| 8. Aplicativo | Principalmente de média tensão (até ~38kV), comutação frequente | Alta e extra-alta tensão (66kV a 800kV+), grandes correntes de falha |
VCBs utilizam alto vácuo como meio de extinção de arco, enquanto os disjuntores SF6 dependem do gás SF6 para extinguir os arcos. Ambos os métodos alcançam excelentes resultados de extinção de arco, mas seus mecanismos subjacentes são diferentes.
Os VCBs dependem da rápida difusão de partículas carregadas no vácuo para evitar que os arcos se sustentem; o gás SF6, por outro lado, aproveita sua forte eletronegatividade para capturar rapidamente os elétrons livres, obtendo assim a deionização do arco. Comparado aos VCBs, o SF6 é mais adequado para aplicações que envolvem a interrupção de altas correntes.
Embora o vácuo possua inerentemente alta resistência dielétrica, o gás SF6 apresenta propriedades isolantes ainda mais fortes, o que o torna um meio isolante ideal para sistemas de alta e ultra-alta tensão.
Os VCBs usam vácuo como meio, não tendo nenhum impacto ambiental direto e, portanto, são classificados como equipamentos ecologicamente corretos. Embora o SF6 ofereça um desempenho superior, ele é um gás de efeito estufa com um potencial de aquecimento global (GWP) milhares de vezes maior do que o CO₂, o que o sujeita a regulamentações ambientais rigorosas. Seu uso e descarte requerem cuidados especiais.
Os VCBs, devido à sua estrutura selada e à ausência de meio de gás, exigem manutenção mínima e não precisam monitorar as condições do gás. Por outro lado, os disjuntores de SF6 exigem verificações regulares da pressão, pureza e vazamento do gás, além de recuperação e descarte adequados.
Em níveis de média tensão, os VCBs são normalmente menores em volume e mais leves, o que os torna mais adequados para instalações com espaço limitado. Os disjuntores SF6, que incluem um sistema de gás e um invólucro selado, têm uma estrutura geral maior e mais pesada, o que é particularmente perceptível em aplicações de alta tensão.
Os VCBs oferecem uma melhor relação custo-benefício em aplicações de média tensão, com menor investimento inicial e custos de manutenção. Em contrapartida, os disjuntores de SF6 têm custos de equipamento mais altos e maiores despesas operacionais devido ao gerenciamento de gás.
Os VCBs são amplamente utilizados em sistemas de distribuição de média tensão, instalações industriais e cenários de até 38kV, especialmente em ambientes que exigem operações frequentes. Os disjuntores SF6, com seu desempenho superior em alta tensão, são usados principalmente em sistemas de transmissão que variam de 66kV a 800kV e também podem ser encontrados em determinadas aplicações de média tensão com requisitos de isolamento extremamente altos.
A escolha entre um Disjuntor a vácuo e um Disjuntor SF6 depende de vários fatores, inclusive:
Em última análise, ambas as tecnologias são maduras e altamente confiáveis. Em ChuanliNa KPMG, entendemos as complexidades da distribuição de energia e oferecemos uma gama de soluções para atender às diversas necessidades industriais e de serviços públicos. Podemos ajudá-lo a avaliar seus requisitos específicos e recomendar a tecnologia de disjuntores mais adequada, considerando o desempenho, o custo e o impacto ambiental.
Os disjuntores a vácuo e os disjuntores a SF6 desempenham um papel fundamental para garantir a segurança e a estabilidade dos sistemas globais de energia. Ao longo dos anos, os disjuntores a SF6 se tornaram a principal opção para aplicações de alta tensão devido ao seu excelente desempenho de extinção de arco. Entretanto, com as crescentes preocupações sobre o impacto ambiental do gás SF6, houve um impulso para a inovação e o desenvolvimento contínuos da tecnologia de vácuo e de outras alternativas sem SF6. No futuro, à medida que os avanços tecnológicos continuarem a progredir, essas duas tecnologias evoluirão em direção a direções mais eficientes e ecologicamente corretas, fornecendo soluções de proteção mais sustentáveis para os sistemas de energia.
