Reclosor monofásico de 12kV, reclosor de linha com comunicação DNP3.0, reclosor de alta tensão de 11kV para instalação em poste

A reconectação monofásica (Single phase reclosing) é um método de reconectação automática utilizado na engenharia elétrica para a proteção de linhas de transmissão, com seu modo de operação sendo o seguinte: em caso de falha monofásica, apenas a fase com falha é desligada e subsequentemente reconectada; em caso de falha entre fases, as três fases são desligadas e, conforme a situação, decide-se se realizará a reconectação trifásica; se a reconectação ocorrer em uma falha permanente, as três fases são desligadas. Este método é aplicado principalmente em sistemas de corrente de terra elevada de 220 kV e acima, podendo melhorar a confiabilidade do fornecimento de energia e a estabilidade transitória do sistema. Como a corrente de arco de sustentação gerada pelo acoplamento capacitivo e indutivo entre as fases saudáveis afeta a extinção do arco no ponto de falha, são necessárias medidas como a aterragem do neutro do reator de alta tensão ou a inserção temporária de chaves de aterragem para extinguir o arco. Seus elementos de seleção de fase incluem tipos como seleção de fase por distância, seleção de fase por variação de diferença de corrente de fase e desarme rápido de corrente de fase. Internacionalmente, as linhas de ultra-alta tensão acima de 1000 kV utilizam majoritariamente a reconectação monofásica, enquanto as linhas duplas em mesma torre utilizam o método de reconectação por fase.

A experiência de operação do sistema elétrico comprova que a maioria das falhas em linhas aéreas são temporárias, por exemplo: flashover na superfície de isoladores causado por sobretensão de raios, contato temporário de linhas causado por ventos fortes, descarga através do corpo de aves, curto-circuito causado por galhos ou outros objetos caindo sobre os condutores, etc. Quando a linha com falha é desligada rapidamente, o arco se extingue e a resistência de isolamento no ponto de falha se restaura. Portanto, realizar uma reconectação após a linha ser desligada pode melhorar significativamente a confiabilidade do fornecimento de energia. A maioria das linhas de 110 kV e abaixo utilizam a reconectação trifásica única. De acordo com a experiência de operação, nas linhas aéreas de alta tensão de sistemas de corrente de terra elevada acima de 110 kV, mais de 70% dos curtos-circuitos são curtos-circuitos de terra monofásicos, especialmente nas linhas aéreas acima de 220 kV, devido à grande distância entre as fases, a taxa de falhas de terra monofásicas chega a cerca de 90%. Nesta situação, se apenas a fase com falha for desligada e depois realizar a reconectação monofásica, enquanto as duas fases saudáveis continuam operando durante o período de reconectação, isso pode melhorar significativamente a confiabilidade do fornecimento de energia e a estabilidade da operação em paralelo do sistema. Portanto, em sistemas de corrente de terra elevada acima de 220 kV, a reconectação monofásica é amplamente utilizada. Quando a proteção de terra monofásica instantânea da linha desliga uma fase, as fases saudáveis fornecem corrente capacitiva ao ponto de falha através da capacitância entre fases e entre fase e terra, enquanto a corrente de carga das fases saudáveis gera potencial induzido na fase de falha através do acoplamento dos transformadores entre fases, fornecendo corrente indutiva ao ponto de falha através da capacitância entre fases e entre fase e terra. Essas duas correntes constituem conjuntamente a corrente de arco de sustentação. A magnitude da corrente de arco de sustentação está relacionada aos parâmetros da linha. De modo geral, quanto maior a tensão da linha e maior a corrente de carga, maior será a corrente de arco de sustentação. Devido à existência da corrente de arco de sustentação, o arco no ponto de falha não se extingue facilmente, o que atrasa a reconectação monofásica. Quando a reconectação monofásica rápida é utilizada, pode ocorrer falha da reconectação monofásica, resultando no desligamento das três fases.

O tempo de reconectação monofásica (tempo desde o desligamento da fonte de energia no ponto de falha até a reativação da tensão de trabalho) deve ser maior que o tempo necessário para a extinção do arco no ponto de falha e a restauração da resistência de isolamento da linha. Diferente da reconectação trifásica, durante o processo de reconectação monofásica em que apenas a fase de falha está desligada, antes do arco no ponto de falha se extinguir, o ponto de falha ainda recebe corrente da fonte das outras duas fases em operação através da capacitância entre fases para manter o arco; após o arco se extinguir, o ponto de falha suporta principalmente a tensão de distribuição formada pela capacitância da fase de falha para terra das duas fases em operação. Quando o arco se estende e se desliga devido à passagem por zero da corrente de sustentação, se a velocidade de restauração da resistência de isolamento no ponto de falha for menor que a velocidade de subida da onda de tensão de conexão, próximo ao pico da onda de tensão, a resistência de isolamento no ponto de falha será novamente rompida. Neste momento, além da corrente de arco fornecida pelas duas fases não falhadas, a energia armazenada na capacitância de falha também é liberada para o ponto de falha, formando uma corrente de re-ignição cujo pico é muito maior que a corrente de arco estacionária anterior. Esse fenômeno se repete a cada meio ciclo de frequência industrial, afetando assim o tempo final de extinção do arco. Quanto maior a tensão de operação da linha e maior o comprimento, mais longo será o tempo final de extinção do arco. Testes de curto-circuito artificiais e registros de operação real confirmam essa conclusão. Para reduzir o tempo de reconectação monofásica a um valor razoável, por exemplo, não superior a cerca de 1 segundo, para atender aos requisitos de estabilidade do sistema (tempo de reconectação), coordenação de proteção de relés, etc., sem reduzir a taxa de sucesso da reconectação, em linhas médias e longas de tensão de 500 kV e acima, medidas auxiliares de extinção de arco são amplamente utilizadas, sendo duas as principais: ① No neutro do reator de alta tensão conectado à linha para compensação da capacitância da linha, a aterragem através de reatância de valor adequado, cuja função é equivalente a ter um indutor ressonante em paralelo, reduzindo significativamente a corrente de sustentação através do ponto de falha e a tensão de recuperação através do ponto de falha, proporcionando a premissa para a extinção rápida e suave do arco de falha. Este método foi amplamente e com sucesso adotado no sistema elétrico. ② Durante o processo de reconectação monofásica, nas duas extremidades da linha da fase de falha desligada, inserir temporariamente chaves de aterragem, colocando o ponto de falha em um potencial basicamente zero, para atingir o objetivo de extinção rápida do arco. Para linhas de carga pesada de importância especial (linhas duplas em mesma torre), se considerar a implementação bem-sucedida da reconectação por fase em caso de falha de fases diferentes (por exemplo, falha na fase A da linha A e fase B da linha B), a chave de aterragem é um método viável.