A chave seccionadora sob carga a vácuo para instalações internas FZN21-40.5 e o conjunto combinado chave-fusível FZRN21-40.5D são projetados para subestações compactas de 35 kV em redes de 40,5 kV a 50 Hz, podendo cada unidade também ser utilizada como um equipamento de manobra independente.
A seccionadora sob carga estabelece e interrompe correntes de carga e sobrecarga de 1250 A, não exigindo manutenção entre os serviços; no conjunto combinado, o fusível série com percussor interrompe a corrente de curto-circuito de 20 kA.
Designação do Modelo
A designação do conjunto combinado lê-se FZRN21-40.5D/50-20, letra por letra:
- F: Chave seccionadora sob carga
- Z: Vácuo
- R: Com fusível
- N: Para instalações internas
- 21: Número da sequência de projeto
- 40.5: Tensão nominal, kV
- D: Com faca de aterramento
- 50: Corrente nominal, A
- 20: Corrente nominal de interrupção de curto-circuito, kA
Sem o R, a designação FZN21-40.5 descreve a chave seccionadora sob carga por si só, com corrente nominal de 1250 A, que suporta as tarefas de carga e sobrecarga e depende da proteção a montante para a corrente de falta.
Construção e Operação
Os três polos estão montados em uma estrutura de aço comum: o mecanismo de acionamento por mola aciona a faca seccionadora e a faca de aterramento através do tirante isolante, a câmara de extinção de arco a vácuo interrompe o circuito, e o painel de operação na frente mostra a posição de cada um. A faca seccionadora proporciona uma distância de isolamento visível e a faca de aterramento aterriza o lado desenergizado antes da manutenção.
A câmara de vácuo conduz corrente apenas no instante do fechamento e abertura, o que permite que a chave seja oferecida como uma unidade livre de manutenção, com vida mecânica de 10.000 operações.
Manuseio e Manutenção dos Fusíveis
O percussor do fusível série atua sobre o dispositivo de disparo, de modo que um fusível queimado é sinalizado na chave em vez de ser deixado apenas para a proteção. O compartimento de fusíveis só é acessado após o circuito ser isolado e aterrado, e o fusível é substituído um por um pelo mesmo tipo nominal.
O que resta para ser mantido é o mecanismo, os intertravamentos e o isolamento, bem como a própria câmara quando o desgaste dos contatos atinge o limite permissível de 3 mm; não é necessário completar óleo ou gás.
Parâmetros técnicos
Condições de Serviço
- Temperatura ambiente: +40℃ máxima, -25℃ mínima
- Altitude: Não superior a 1000 m
- Umidade relativa: Média diária não superior a 95%, média mensal não superior a 90%
- Intensidade sísmica: Não superior a 8 graus
- Condições do local: Sem risco de incêndio, explosão, corrosão química ou vibração violenta
- Nível de poluição: II
Parâmetros de Desempenho Elétrico
| Nº | Item | Unidade | Conjunto combinado FZRN21-40.5D | Chave seccionadora sob carga FZN21-40.5 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Tensão nominal | kV | 40,5 | |
| 2 | Frequência nominal | Hz | 50 | |
| 3 | Corrente nominal de curta duração suportável (4 s) | kA | 16 | |
| 4 | Corrente nominal | A | 50 | 1250 |
| 5 | Corrente nominal de interrupção de carga ativa | A | / | 1250 |
| 6 | Corrente nominal de interrupção de malha fechada | A | / | 1250 |
| 7 | Corrente nominal de pico suportável | kA | / | 40 |
| 8 | Corrente nominal de interrupção de curto-circuito | kA | 20 | / |
| 9 | Corrente nominal de carga de cabo | A | / | 21 |
| 10 | Tensão suportável de frequência industrial por 1 min (câmara a vácuo, fase-fase e fase-terra / através da distância de isolamento) | kV | 95/110 | |
| 11 | Tensão suportável de impulso atmosférico (câmara a vácuo, fase-fase e fase-terra / através da distância de isolamento) | kV | 185/215 | |
| 12 | Tensão suportável de frequência industrial por 1 min dos circuitos de controle e auxiliares | kV | 2 | |
| 13 | Vida mecânica | operações | 10000 | |
| 14 | Desgaste permissível dos contatos da câmara a vácuo | mm | 3 | |
| 15 | Torque de operação manual | N·m | Não superior a 250 | |
Parâmetros de Desempenho Mecânico
| Nº | Item | Unidade | Valor |
|---|---|---|---|
| 1 | Distância entre contatos | mm | 17±1 |
| 2 | Sobrecurso dos contatos | mm | 5±1 |
| 3 | Velocidade média de fechamento | m/s | 0,6±0,2 |
| 4 | Velocidade média de abertura | m/s | 1,5±0,2 |
| 5 | Inconsistência de abertura e fechamento dos três polos | ms | ≤2 |
| 6 | Tempo de repique no fechamento dos contatos | ms | ≤3 |
| 7 | Distância de isolamento entre partes vivas e em relação à terra | mm | ≥300 |
| 8 | Resistência do circuito principal (excluindo o fusível) | μΩ | Não superior a 150 |
Instalação e fiação
Instalação e Comissionamento
A unidade é parafusada na estrutura do cubículo através das seis ranhuras de 17 por 22 mm, as posições fechada, aberta e aterrada e os intertravamentos são verificados em todos os três polos, o fusível especificado com percussor é instalado com seu percussor engatando o dispositivo de disparo, e a resistência do circuito principal e as distâncias de isolamento são medidas antes da energização.
Dimensões Gerais
- Vista frontal: largura total de 1060 mm com 1015 mm entre as estruturas externas, espaçamento entre polos de 410 ± 2 mm marcado duas vezes, e degraus verticais de 99 mm, 285 mm, 400 mm e 450 mm.
- Ranhuras de montagem: seis ranhuras de 17 por 22 mm na estrutura.
- Vista lateral: 1065 mm na parte superior, com degraus de 22 mm e 173 mm, dimensões verticais de 255 mm, 450 mm e 1050 mm, altura total de 1610 mm e 680 mm na base.
- Terminais: a conexão inferior possui 4 furos de 12,5 mm e a conexão superior 2 furos de 12,5 mm; a dimensão marcada (15) aplica-se apenas onde a faca de aterramento está instalada.
- Detalhes do painel: o desenho de contorno traz o conjunto completo de dimensões; solicite o desenho para os recortes do painel e furação das barras.
Referência dos Componentes
Os números dos itens abaixo seguem o desenho de contorno e de instalação da série:
- Estrutura
- Mecanismo de acionamento por mola
- Câmara de interrupção
- Faca seccionadora
- Tirante isolante
- Painel de operação
- Câmara de extinção de arco a vácuo
- Isolador de suporte
- Faca de aterramento
Aplicações
- Subestações compactas internas de 35 kV e estações de distribuição compactas
- Redes de distribuição de 40,5 kV a 50 Hz para controle de carga e proteção contra curto-circuito
- Alimentadores de transformador protegidos pelo conjunto combinado chave-fusível
- Instalações livres de óleo que não são abertas para revisão entre os serviços e que manobram com frequência
Seleção e perguntas frequentes
Guia de Seleção
- Escolha a chave ou o conjunto combinado. A FZN21-40.5 suporta 1250 A de corrente de carga e depende da proteção a montante para faltas; os alimentadores de transformador em uma subestação compacta de 35 kV normalmente utilizam a unidade FZRN21-40.5D, onde o fusível com percussor interrompe a corrente de curto-circuito de 20 kA e a perda de uma fase é sinalizada na chave.
- Verifique primeiro a capacidade de curta duração. 16 kA por 4 s com uma corrente nominal de pico suportável de 40 kA definem a barra coletora, o dimensionamento do cabo e a coordenação da proteção a montante; verifique ambos em relação à rede antes de encomendar.
- Confirme o nível de isolamento para a rede de 40,5 kV. A unidade é dimensionada para 95/110 kV de tensão suportável de frequência industrial por 1 min e 185/215 kV de impulso atmosférico, com 2 kV para os circuitos de controle e auxiliares e uma distância de isolamento não inferior a 300 mm entre as partes vivas e em relação à terra.
- Calcule as tarefas de cabo e transformador. A chave interrompe 21 A de corrente de carga capacitiva de cabo e 1250 A de carga ativa e corrente de malha fechada, de modo que a mesma estrutura atende tanto a malhas de rede de cabos quanto a alimentadores diretos de transformador.
- Compare com o restante da linha. Para 40,5 kV em áreas externas em postes ou em caixas, utilize a FZW-40.5; onde a rede é de 12 kV, a FZN21A-12D é da mesma família para a tensão mais baixa, e a FZN25-12DG atende de 630 a 1250 A a 12 kV.
Perguntas Frequentes
Q1: Para que é utilizada a FZN21-40.5?
É uma chave seccionadora sob carga a vácuo trifásica para instalações internas em redes de 40,5 kV a 50 Hz, projetada para o lado de 35 kV de subestações compactas. Ela estabelece e interrompe correntes de carga e sobrecarga, isola o circuito através de uma distância visível na faca seccionadora e aterriza o lado desenergizado com a faca de aterramento. O conjunto combinado FZRN21-40.5D adiciona um fusível com percussor para que a mesma estrutura também interrompa a corrente de curto-circuito de 20 kA.
Q2: Por que a página menciona 40,5 kV e 35 kV ao mesmo tempo?
Ambos estão corretos e descrevem coisas diferentes. 40,5 kV é a tensão nominal do equipamento de manobra, que é a tensão máxima para a qual o equipamento foi projetado para operar, enquanto 35 kV designa o sistema para o qual foi construído, ou seja, o lado de 35 kV de uma subestação compacta. Equipamentos de manobra com tensão nominal de 40,5 kV são a seleção padrão para uma rede de 35 kV, pois deixam uma margem para a tensão de operação dessa rede.
Q3: Como ler FZRN21-40.5D/50-20?
F é a chave seccionadora sob carga, Z o meio de extinção a vácuo, R indica que o fusível é combinado, N que a unidade é para instalações internas, 21 o número da sequência de projeto, 40.5 a tensão nominal em kV, D que uma faca de aterramento com capacidade de fechamento está instalada, 50 a corrente nominal do conjunto combinado em A e 20 a corrente nominal de interrupção de curto-circuito em kA. Sem o R, FZN21-40.5 é a chave por si só a 1250 A.
Q4: Qual é a diferença entre esta unidade interna de 40,5 kV e a FZW-40.5?
Ambas operam a 40,5 kV e interrompem em uma câmara de vácuo, mas atendem a instalações diferentes. A FZW-40.5 é uma chave seccionadora sob carga a vácuo isoladora para áreas externas, construída para ser instalada em postes ou em caixas externas com isolamento à prova de intempéries. Esta FZN21-40.5 é uma unidade interna para o compartimento de manobra de uma subestação compacta de 35 kV, com estrutura de 1250 A, 16 kA por 4 s e fusível de conjunto combinado. Escolha o tipo externo onde a chave fica exposta às intempéries, e esta onde ela fica dentro de um cubículo.
Q5: Como ela se compara com os membros de 12 kV da mesma família?
O projeto e o meio de interrupção são os mesmos, a classe de tensão não. A FZN21A-12D é a versão de 12 kV desta série com uma estrutura de 630 A, e a FZN25-12DG é outra unidade a vácuo interna de 12 kV. Esta FZN21-40.5 eleva a tensão nominal para 40,5 kV, os níveis de isolamento para 95/110 kV de frequência industrial e 185/215 kV de impulso atmosférico, e a corrente da estrutura para 1250 A, portanto, não pode ser substituída por uma unidade de 12 kV ou vice-versa.
Q6: A chave seccionadora sob carga é realmente livre de manutenção e como o fusível é trocado?
A chave seccionadora sob carga é projetada para não exigir manutenção entre os serviços: os contatos trabalham dentro de uma câmara de vácuo selada, portanto, não há necessidade de completar óleo, gás ou contatos, e a vida mecânica é de 10.000 operações. O que resta é a verificação periódica do mecanismo, dos intertravamentos e da resistência do circuito principal, e a substituição da câmara quando o desgaste dos contatos atinge o limite permissível de 3 mm. No conjunto combinado, o fusível com percussor só é acessado após o circuito ser isolado e aterrado, e é substituído um por um pelo mesmo tipo nominal para que o percussor continue acionando o dispositivo de disparo.