O que é um cubículo de média tensão?
Você sabe o que é um cubículo de média tensão? A seguir, apresentamos os principais conceitos e fundamentos técnicos para a compreensão desse equipamento.
Primeiramente, para entender qual é a utilidade dele, é preciso compreender como a energia elétrica chega até o consumidor. Esse processo envolve três etapas principais do sistema elétrico: geração, transmissão e distribuição.
A eletricidade é gerada em usinas hidrelétricas, termelétricas, parques eólicos e etc., em seguida, é transmitida por meio de linhas de transmissão em tensões muito elevadas, como 138 kV, 230 kV, 500 kV ou até 750 kV.
Essas tensões elevadas são necessárias porque permitem transportar grandes quantidades de energia por longas distâncias. Quanto maior a tensão utilizada na transmissão, menor é a corrente elétrica, o que reduz o diâmetro necessário dos condutores para transportar a energia.
Após percorrer grandes distâncias pelas linhas de transmissão, a energia chega às subestações de distribuição, onde a tensão é reduzida para níveis intermediários, normalmente entre 13,8 kV e 34,5 kV, faixa conhecida comercialmente como média tensão.
É nesse nível que é feita a maioria das distribuições para indústrias, centros comerciais, hospitais, data centers, grandes condomínios e redes urbanas.
Dentro dessas instalações, a energia em média tensão é recebida por subestações internas, onde equipamentos específicos realizam a manobra, proteção e controle do sistema elétrico.
Existem quatro tipos de subestações de média tensão:
– Subestação em alvenaria
– Subestação semienterrada
– Subestação com cabine blindada metálica
– Subestação com cubículos certificados
1 – Subestação em alvenaria
Nesse modelo, os equipamentos de média tensão são instalados em salas elétricas dedicadas dentro de uma estrutura civil permanente, construída em alvenaria ou concreto. Ela impõe uma limitação importante ao longo do ciclo de vida da instalação: a dificuldade de expansão.
Uma vez concluída a obra civil, qualquer necessidade de ampliação do sistema passa a exigir intervenções estruturais, como demolições, adequações físicas e reconfiguração do layout, o que pode impactar diretamente a operação, aumentar custos e elevar o tempo de indisponibilidade da instalação.
Do ponto de vista operacional, trata-se também de um modelo que demanda manutenção constante e supervisão mais rigorosa. Diferentemente de soluções encapsuladas, os equipamentos e, principalmente, os barramentos permanecem expostos, sem um invólucro externo que os proteja contra agentes ambientais. Essa condição torna o sistema mais suscetível à ação de umidade, poeira, poluição e variações de temperatura, fatores que reduzem a rigidez dielétrica do ar e comprometem o isolamento elétrico ao longo do tempo.
A exposição dos barramentos eleva o risco de formação de arcos elétricos, ou seja, a ionização do ar pode ocorrer com maior facilidade, aumentando a probabilidade de falhas, com potencial de causar danos severos aos equipamentos e riscos à segurança dos operadores.
Além disso, a ausência de um sistema de proteção física mais eficiente contribui para a redução da vida útil dos componentes elétricos, exigindo inspeções frequentes, maior número de intervenções preventivas e corretivas, e maior dependência de práticas operacionais rigorosas para garantir a confiabilidade do sistema.
Por fim, em caso de falhas internas, como a ocorrência de arco elétrico, a ausência de compartimentação e de sistemas construtivos projetados especificamente para contenção desses eventos exige a adoção de soluções adicionais. Ainda assim, o nível de segurança tende a ser inferior quando comparado a soluções mais modernas e ensaiadas para esse tipo de condição.
Além das limitações estruturais, esse modelo também apresenta riscos relevantes para as equipes de operação e manutenção. A ausência de compartimentação adequada, aliada à possível falta de ensaios de tipo nos equipamentos instalados, pode comprometer o desempenho do sistema em situações de falha.
Em ocorrências como curtos-circuitos ou arcos elétricos, a energia liberada pode se propagar de forma não controlada, elevando o risco de acidentes graves e dificultando a atuação segura das equipes.
2 – Subestação semienterrada
Nesse modelo, a instalação dos equipamentos é feita parcialmente abaixo do nível do solo. Esse tipo de solução é bastante utilizado em áreas urbanas e projetos com restrição de espaço físico, especialmente em locais densamente ocupados.
Do ponto de vista técnico, o projeto exige atenção especial à dissipação térmica, já que os equipamentos geram calor durante a operação e a circulação de ar tende a ser mais limitada em estruturas abaixo do nível do solo. Por esse motivo, muitas vezes é necessário prever sistemas de ventilação forçada para manter a temperatura dentro de níveis seguros de funcionamento.
Outro aspecto importante é o controle de drenagem e infiltrações. A presença de água ou umidade pode provocar oxidação em partes metálicas, degradação de conexões elétricas e redução da eficiência da isolação, afetando a confiabilidade do sistema ao longo do tempo e podendo facilitar a geração de arcos elétricos.
Além disso, o projeto precisa garantir acessibilidade segura para inspeção e manutenção, já que o acesso aos equipamentos geralmente ocorre por tampas técnicas ou escadas, o que pode dificultar intervenções e aumentar o tempo de resposta em caso de falha. Assim, o modelo apresenta riscos importantes à segurança das pessoas. Por estar parcialmente abaixo do nível do solo, o escape de gases não é feito em uma direção segura em caso de arco interno, potencializando os efeitos destrutivos à instalação.
Soma-se a isso a possível ausência de ensaios de tipo nos equipamentos utilizados, o que compromete a confiabilidade do conjunto. Em situações de falha, essa condição pode resultar em danos severos à instalação e ao patrimônio, com potencial de tornar a subestação totalmente inoperante e exigir intervenções complexas para recuperação.
3 – Subestação com cabine blindada metálica
As cabines blindadas metálicas representam uma solução industrializada para subestações de média tensão. Nesse modelo, os equipamentos são fornecidos dentro de conjuntos metálicos pré-fabricados, já integrando barramentos, sistemas de proteção e manobra instalados.
No entanto, apesar desses avanços, grande parte das limitações dos modelos anteriores ainda permanece. A expansão do sistema, por exemplo, continua sendo um ponto crítico.
Estas soluções não são concebidas com modularidade efetiva, o que dificulta a ampliação futura e pode exigir substituições completas ou adaptações complexas, com impacto direto na operação e nos custos.
Outro aspecto relevante está relacionado à ausência de certificações que estejam em acordo com as normas regulamentadoras e que comprovem o desempenho do conjunto em condições de falha, especialmente em situações de arco elétrico interno.
Sem ensaios padronizados e reconhecidos internacionalmente, não há garantia de que a cabine seja capaz de suportar ou direcionar adequadamente os efeitos térmicos e mecânicos gerados por esse tipo de evento.
Além disso, a falta de padronização entre fabricantes resulta em soluções com diferentes níveis de qualidade construtiva, critérios de projeto e desempenho elétrico. Essa variabilidade reduz a previsibilidade do comportamento do sistema ao longo do tempo e aumenta os riscos operacionais, principalmente em cenários críticos.
Em ambientes mais agressivos ou com manutenção inadequada, a integridade do sistema pode ser comprometida, favorecendo a degradação da isolação e aumentando a probabilidade de falhas.
Em caso de arco elétrico interno, essas limitações se tornam ainda mais relevantes. A ausência de uma padronização rigorosa e de certificações específicas pode resultar em maior exposição de operadores e danos mais severos aos equipamentos, comprometendo a segurança da instalação e a continuidade operacional.
4 - Subestação com cubículos certificados
Este modelo é a forma mais moderna de subestação[MA4] . São equipamentos que passaram por ensaios de tipo conforme as normas IEC 62271, que estabelecem requisitos rigorosos de desempenho, segurança e confiabilidade para equipamentos de média tensão.
Entre os ensaios mais relevantes estão os de arco interno, suportabilidade a curto-circuito, testes de isolação e ruptura (dielétrico) e de sobretensões causadas por descargas atmosféricas (NBI – Nível Básico de Isolamento). Esses testes simulam condições severas de operação e falha elétrica para verificar se o equipamento mantém integridade estrutural e segurança para operadores e instalações próximas.
Na prática, a certificação garante que o cubículo foi projetado e testado para suportar esforços térmicos, elétricos e mecânicos típicos de situações críticas do sistema elétrico, reduzindo riscos operacionais e aumentando a confiabilidade da subestação ao longo do tempo.
Investimento em segurança e normas internacionais
O desempenho do sistema elétrico da instalação depende diretamente da coordenação adequada entre os principais dispositivos de proteção, incluindo disjuntores de média tensão, transformadores de instrumento (TC – transformador de corrente e TP – transformador de potencial) e relés de proteção.
Na prática, o cubículo é responsável por funções essenciais do sistema elétrico, como:
- Interrupção de correntes de curto-circuito: consiste na capacidade de equipamentos (como disjuntores) de interromper rapidamente correntes muito altas que surgem durante um curto-circuito, evitando danos aos equipamentos e reduzindo riscos de acidentes no sistema elétrico.
- Seccionamento de circuitos energizados: é a separação ou isolamento de partes do sistema elétrico, permitindo desligar um trecho específico para manutenção, inspeção ou segurança, sem necessariamente interromper todo o fornecimento de energia
- Medição elétrica por transformadores de instrumento: utiliza transformadores de corrente (TC) e transformadores de potencial (TP) para reduzir os níveis de corrente e tensão do sistema a valores seguros, possibilitando a medição, monitoramento e proteção do sistema elétrico.
- Proteção e seletividade do sistema elétrico: refere-se ao conjunto de dispositivos e ajustes de proteção que detectam falhas (como curtos-circuitos ou sobrecargas) e desligam apenas a parte afetada do sistema, mantendo o restante da rede em operação.
Sua especificação correta deve considerar parâmetros fundamentais do projeto elétrico, como níveis de corrente de curto-circuito previstos na instalação, suportabilidade térmica dos barramentos e condutores, suportabilidade dinâmica durante esforços eletromecânicos de curto-circuito.
Em outras palavras, a eficácia de uma subestação está diretamente ligada à sua capacidade de limitar a propagação de falhas internas, especialmente em situações de arco elétrico interno.
O que é um arco elétrico
O arco elétrico em uma subestação de média tensão ocorre quando há ruptura da isolação entre partes energizadas ou entre fase e terra, permitindo que a corrente elétrica passe pelo ar.
Em condições normais, o ar funciona como um isolante elétrico, impedindo que a eletricidade salte entre condutores próximos. No entanto, quando a tensão elétrica ultrapassa o limite de suportabilidade desse isolamento — seja por falha de equipamento, defeito de isolação, umidade, poeira condutiva ou aproximação excessiva entre partes energizadas — o ar pode ser ionizado. Nesse processo, as moléculas do ar se transformam em partículas carregadas, formando um plasma altamente condutor.
A partir desse momento, o ar deixa de atuar como isolante e passa a funcionar como meio condutor para a corrente elétrica, criando o chamado arco elétrico.
Esse fenômeno pode gerar temperaturas superiores a 20.000 °C. Para se ter uma ideia da magnitude desse valor, a superfície visível do Sol (fotosfera) apresenta temperaturas de aproximadamente 5.500 °C a 6.000 °C. Assim, um arco elétrico pode atingir temperaturas superiores a três vezes as da superfície do Sol, evidenciando o elevado potencial destrutivo desse fenômeno.
Por esse motivo, é essencial a utilização de cubículos projetados e ensaiados para atender à norma IEC 62271-200, garantindo que, em caso de arco interno, a energia liberada seja direcionada de forma controlada para fora do equipamento, por meio de dutos ou zonas de alívio de pressão, reduzindo o risco para pessoas próximas ao painel.
Cubículo SM6 e tecnologia de isolação em SF₆
Dentro das soluções modernas de média tensão está o SM6, da Schneider Electric, um conjunto de cubículos modulares aplicado em arranjos de manobra, proteção e seccionamento.
Trata-se de um sistema modular que utiliza isolação em gás hexafluoreto de enxofre (SF₆), caracterizado pela elevada rigidez dielétrica e pela eficiência na extinção de arco elétrico.
Essa tecnologia permite reduzir o espaço ocupado pela subestação, já que o gás possui uma capacidade de isolação muito superior à do ar. Isso possibilita que os componentes energizados fiquem instalados em compartimentos mais compactos, mantendo níveis elevados de segurança elétrica.
A isolação em SF₆ também aumenta a confiabilidade do sistema, pois os componentes energizados permanecem selados dentro de compartimentos pressurizados, protegidos contra contaminantes ambientais como poeira, umidade, poluição industrial ou salinidade. Essa proteção reduz o risco de descargas elétricas superficiais e degradação da isolação ao longo do tempo.
Outro benefício é a baixa necessidade de manutenção. Como o sistema é selado e menos exposto ao ambiente externo, há menor acúmulo de sujeira, menor oxidação de contatos e menor desgaste de componentes, o que reduz a frequência de intervenções preventivas.
Além das vantagens construtivas, soluções como o SM6 também podem incorporar recursos de conectividade e monitoramento digital. Sensores e relés eletrônicos permitem acompanhar parâmetros operacionais como corrente, tensão, temperatura e estado dos dispositivos de manobra, possibilitando integração com sistemas de supervisão e automação elétrica. Isso permite realizar monitoramento remoto, diagnósticos mais rápidos e manutenção baseada em condição (preditiva), aumentando a confiabilidade e continuidade das operações a que o painel de média tensão está ligado.
A arquitetura modular do sistema também facilita expansões futuras, permitindo a adição de novos módulos ou alimentadores sem necessidade de grandes intervenções estruturais na instalação elétrica.
Essas soluções são amplamente aplicadas em redes de distribuição secundária, indústrias, cooperativas, empresas do agronegócio, edifícios comerciais, hospitais, aeroportos, portos, saneamento básico, data centers e infraestrutura urbana, especialmente em cenários que exigem confiabilidade operacional e segurança.
A configuração compacta e compartimentada permite, ainda, a instalação em ambientes com restrição de espaço, mantendo elevado nível de segurança operacional.
Tensão e Normas do SM6
O sistema é projetado para aplicações em média tensão de até 36kV, com diferentes configurações de corrente nominal e capacidade de interrupção de curto-circuito, conforme a função da célula e o arranjo adotado. Os cubículos utilizam isolação em SF₆, com compartimentação metálica e dispositivos de intertravamento que garantem segurança na operação.
O conjunto é submetido a ensaios de rotina em fábrica, incluindo testes dielétricos e mecânicos, e atende às normas internacionais da série IEC 62271.
Células do SM6
A definição das células da linha SM6-24 contempla diferentes configurações utilizadas na composição de subestações de distribuição industrial. Entre elas, estão as células IM e IMB, destinadas ao seccionamento de entrada, saída ou transição. As células QM e QMB são utilizadas como seccionadoras-fusíveis combinadas, aplicadas na proteção de circuitos.
DM1-A e DM1-D correspondem a unidades de simples seccionamento equipadas com disjuntor em SF6. Já a DM2 é uma célula de duplo seccionamento com disjuntor em SF6, indicada para aplicações que exigem maior nível de manobra e proteção.
As células CM e CM2 são utilizadas para o conjunto de transformadores de potencial, enquanto as células GBC-A e GBC-B são destinadas para medição. Da mesma forma, a célula GBC-E combina funções de entrada e medição.
Já a célula GBM atua como elemento de transição dentro do sistema, e as células GAM2 e GAM são aplicadas como células de entrada. A linha também contempla outras configurações específicas, que podem ser definidas conforme a necessidade do projeto e as características da instalação elétrica.
Saiba mais em: https: https://www.engerey.com.br/departamentos/paineis-media-tensao-sm6-24
