“Acreditamos em uma tecnologia de comutadores livre de SF6.”

Operadores de sistema de distribuição também estão sendo impactados pelas grandes tendências atuais. Por um lado, a geração de energia cada vez mais volátil está apresentando um desafio para as redes de transmissão e distribuição. Lidar com a crescente eletromobilidade também é um grande desafio, principalmente para redes locais. E finalmente, os operadores agora veem a digitalização como uma grande oportunidade para melhorar os sistemas: processos automatizados baseados em transparência abrangente de dados são a chave para elevar o nível da eficiência ecológica e econômica, bem como a segurança do fornecimento.

O que exatamente isso significa e como funcionará no futuro é o que pode ser visto em um projeto piloto em Burladingen, no sul da Alemanha. A Siemens Energy está construindo uma nova subestação de última geração, ecologicamente responsável e digitalizada para a Netze BW, GmbH, um grande operador alemão de redes de distribuição. “Usaremos esta subestação para conectar de forma mais próxima e confiável Burladingen e a região do entorno com a rede elétrica supra regional. Ao mesmo tempo, nos preparamos para lidar com o crescente uso de fontes de energia renovável e a disseminação da eletromobilidade”, explica Torge Andersen, gerente de projeto da Netze BW. A nova subestação terá capacidade instalada de 80 MVA e 110 kV. A construção do projeto começou no final de 2020 e o comissionamento está planejado para 2022.

O que é especial aqui? “A nova subestação em Burladingen é a primeira instalação do mundo que combina ecoeficiência e digitalização nessa escala”, explica Marcel Engel, especialista da Netze BW para desenvolvimento de redes. Especificamente, o novo sistema de alta tensão dispensará completamente o SF6 e, portanto, será especialmente ecológico e livre de gases de efeito estufa. “Em segundo lugar, contamos com disjuntores a vácuo que já usamos há dois anos - como primeiro cliente em todo o mundo -, além de transformadores de baixa potência inovadores que economizam espaço”, continua Engel. “E em terceiro lugar, todos os sinais e valores medidos na subestação serão transmitidos totalmente digitalizados de um barramento de processo para os sistemas de proteção e controle via cabos de fibra ótica, o que reduz o uso de recursos como o cobre. Essa combinação é o nosso caminho para a subestação do futuro”.

Como fornecedora geral do projeto, a Siemens Energy é responsável pelo planejamento, fornecimento, construções integrais e comissionamento da subestação. A empresa está fornecendo todos os equipamentos usados na subestação, e integrando totalmente as tecnologias inovadoras no conceito do projeto. “Esses projetos são altamente integrados tecnologicamente, e só podem ser executados com sucesso através de uma estreita cooperação com o cliente”, diz Mathias Reumann, gerente de projetos da Siemens Energy responsável pela subestação. “Cultivamos uma estreita parceria com a Netze BW para esse fim, e o ganho de informações para ambos os lados é enorme”. Além de fornecer o sistema completo de média tensão da subestação, a Siemens Energy fornecerá cinco switchgears 8VN1 projetados para 110 kV com transformadores de baixa potência e unidades de fusão, dois transformadores de potência de 40 MVA, 14 para-raios e três bobinas de supressão de arco.

Toda a tecnologia de proteção e controle da subestação é baseada no Siprotec 5 e Sicam, bem como na tecnologia de barramento de processo da empresa. Outro destaque: ao integrar os sistemas Sensgear®, Sensformer® e Senscoil®, os sensores inteligentes em todos os componentes são pré-montados e testados na fábrica. Eles registram todos os dados operacionais relevantes do produto, como a pressão do óleo e a temperatura dos transformadores, bem como a pressão do gás, a temperatura e o número de ciclos de comutação. E como a tecnologia geral da subestação, os sensores integrados têm uma vida útil de cerca de 40 anos.

A Siemens Energy está usando vários produtos do chamado Portfólio Azul da empresa na subestação. Esses produtos dispensam completamente o SF6. Este gás fluorado é um meio de comutação e isolamento altamente eficaz, tradicionalmente utilizado na indústria: suas excelentes propriedades químicas e elétricas permitem o projeto de subestações compactas e econômicas. No entanto, o SF6 é um gás de efeito estufa que, se escapar para a atmosfera, pode ter impacto nas mudanças climáticas. “Nossos especialistas lidam com o gás com muito cuidado, é claro”, enfatiza Engel. Ao mesmo tempo, operadores e fabricantes buscam alternativas para a substituição gradual do gás fluorado por alternativas de comutação e isolamento mais ecológicas e igualmente eficientes. “Na Netze BW acreditamos na transformação em tecnologia de comutação livre de SF6 e apoiamos esse objetivo há anos. Com períodos de transição apropriados e parceria entre fabricantes e operadores, nós iremos ser bem-sucedidos, estou convencido disso”, compartilha Engel.

Ao invés de usar SF6, os produtos alternativos do Portfólio Azul contam com ar tecnicamente processado e purificado (“ar limpo”) em forma compactada. A indústria tem trabalhado com ar limpo no setor de alta tensão desde 2018. Para a inovadora subestação da Netze BW Nördlingen, a Siemens Energy entregou e instalou seus novos disjuntores com tecnologia de comutação a vácuo, bem como um transformador com tensão e corrente combinada, isolado com ar limpo - pela primeira vez em todo o mundo em 110 kV na rede de alta tensão. “Nós já tivemos uma boa experiência com a combinação de ar purificado e a tecnologia de comutação a vácuo em Nördlingen, Alemanha. Agora, damos mais um passo na subestação em Burladingen e estamos felizes em trabalhar novamente com nosso experiente parceiro Siemens Energy”, diz Engel.

A Netze BW também optou por outra tecnologia inovadora da Siemens Energy: transformadores de instrumentos de baixa potência (LPIT) estão sendo usados em Burladingen. A inovação: eles usam bobinas Rogowski para medir a corrente e uma sonda de campo elétrico com princípio capacitivo para medir a tensão no quadro isolado a gás (GIS). Juntos, eles são usados em divisórias de resina fundida de compartimento de gás GIS convencional. Eles fornecem uma solução muito compacta para medir com precisão e segurança tanto a corrente, quanto a tensão.

E isso não é tudo no que diz respeito às inovações. Um cabo transmite sinais analógicos da subestação para a unidade de fusão, localizada próxima ao conversor. Esta unidade grava, digitaliza e analisa os valores medidos. Com um barramento de processo, os dados são então transmitidos através de um cabo Ethernet de fibra óptica por uma distância de cerca de 100 metros para a estação e o sistema de controle estruturalmente separados. Este processo está em conformidade com a norma IEC 61850 que define o protocolo geral de transmissão para sistemas de proteção e controle em quadros elétricos. Neste projeto, os relés de proteção não trabalham mais com valores analógicos, mas utilizam diretamente valores digitais do fluxo de dados dos valores medidos. Este caminho de transmissão inovador também é econômico. “O uso de um sistema de fibra ótica para transmitir dados internos na subestação de Burladingen elimina os muitos cabos de cobre normalmente necessários para transmitir sinais analógicos ao sistema de proteção e controle”, explica Engel. A empresa calcula que irá economizar 850 quilos de cobre com esta solução.

Engel conclui, “do nosso ponto de vista, tudo isso fará de Burladingen uma das subestações mais inovadoras do mundo. A subestação do futuro é um passo ousado para nós, e exige confiança. Atualmente temos muitos sistemas da Siemens Energy em operação. Por décadas. Agradecemos por esta parceria.”