Interruptors aïllats amb gas: punts de referència i normes de connexió

El funcionament de les xarxes elèctriques d’alta tensió segons les característiques actuals no és comparable amb el treball dels anàlegs domèstics. En conseqüència, en cas d’emergència, es necessiten dispositius més potents que els dispositius automàtics estàndard per apagar l’equip i extingir l’arc elèctric.

Com a estructures de protecció s’utilitzen disjuntors SF (EM), que es poden controlar tant en mode manual com mitjançant automatització. Hem descrit en detall les funcions de disseny i el principi de funcionament dels dispositius. Van donar recomanacions per a la instal·lació, la connexió i el manteniment.

Definició i ús de gas SF6

SF6 és hexafluorur de sofre, que es classifica com a gas elèctric. Per les seves propietats aïllants, s’utilitza activament en la fabricació d’aparells elèctrics.

En estat neutre, el gas SF6 és un gas no inflamable sense color ni olor. Si el comparem amb l’aire, podem notar una alta densitat (6,7) i una massa molecular que supera la massa d’aire en 5 vegades.

Un dels avantatges del gas SF6 és la seva resistència a les manifestacions externes. No canvia les característiques sota cap condició. Si es produeix una càries durant una descàrrega elèctrica, aviat és necessària una recuperació completa per al treball.

El secret és que les molècules SF6 uneixen electrons i formen ions negatius. La qualitat de "electronegatiu" va dotar de sofre de 6 fluorurs una característica com ara la força elèctrica.

A la pràctica, la força elèctrica de l’aire és 2-3 vegades més feble que la mateixa propietat de SF6. Entre altres coses, és ignífuga, ja que es relaciona amb substàncies no combustibles i té capacitat de refrigeració.

Quan va ser necessari trobar gas per extingir l’arc elèctric, van començar a estudiar les propietats de SF6 (hexafluorur de sofre), 4-clorur de carboni i freó. A les proves va guanyar SF6

Les característiques enumerades van fer que el gas SF6 fos més adequat per al seu ús en la indústria elèctrica, en particular, en els següents dispositius:

• transformadors de potència que funcionen amb el principi d’inducció magnètica;
• canvi interruptors de tipus complet;
• línies d’alta tensió que connecten instal·lacions remotes;
• Interruptors d’alta tensió.

Però algunes de les propietats de SF6 van provocar que calia millorar el disseny de l’interruptor. El principal desavantatge està relacionat amb la transició de la fase gasosa al líquid i això és possible amb certes relacions de pressió i temperatura.

Perquè l’equip funcioni sense interrupcions, cal assegurar unes condicions còmodes. Suposem que per al funcionament dels dispositius SF6 a -40º, cal una pressió no superior a 0,4 MPa i una densitat inferior a 0,03 g / cm³. A la pràctica, si cal, s’escalfa el gas, cosa que impedeix la transició a la fase líquida.

Disseny de disjunctor de circuit SF6

Si comparem els dispositius aïllats amb gas amb anàlegs d’altres tipus, aleshores per disseny són els més propers als dispositius petroliers. La diferència consisteix en omplir les cambres per extingir l’arc.

Com a farcit Interruptors de circuit d’oli S'utilitza una barreja d'oli, mentre que per a barreges SF6 - sofre de 6 fluorurs. L’avantatge de la segona opció és la durabilitat i el manteniment mínim.

Esquema d’un dispositiu tipus columna aïllada amb gas Els mòduls d'arcs muntats en una cremallera alta es troben a la part superior, l'armari de control a la part inferior

Els mètodes d’extinció d’un arc elèctric depenen de molts factors, entre els quals són determinants el corrent nominal i la tensió, així com les condicions d’ús del dispositiu.

En total, es distingeixen quatre tipus de VE:

• amb explosió electromagnètica;
• amb explosió en gas SF6: amb 1 estadi de pressió;
• amb voladura longitudinal: amb 2 nivells de pressió;
• amb explosió generat automàticament.

Si en els dispositius d’aire en procés d’extinció l’arc gas entra a l’atmosfera, llavors en el gas SF6 roman en un espai confinat ple d’una barreja de gas. Al mateix temps, es manté un lleuger excés de pressió.

Dispositius de columna i dipòsit

A la pràctica, s’utilitzen dos tipus de plantes SF6:

• dipòsit;
• nucli.

Les diferències es refereixen tant a les característiques estructurals com al principi d’extinció d’un arc elèctric. Pel que fa a la disposició externa, els nuclis recorden els anàlegs de baix contingut en oli: es compon de dues parts funcionals: arcada i contacte, tenen les mateixes dimensions volumètriques.

Els dispositius de desconnexió estan dissenyats per funcionar en una xarxa de 220 V i es relacionen amb equips monofàsics. Un exemple d'un interruptor de circuit tipus SF6 de columna és el Schneider Electric LF 10.

Els equips es poden controlar de dues maneres diferents: de forma manual, quan es realitzen l’ajustament i el control mitjançant dispositius mecànics, i de forma remota, automàticament

Els aparells de gas SF6 de tanc són més petits i estan equipats amb un accionament multifàsic. Aquesta distribució permet controlar i ajustar els paràmetres de tensió de manera suau.

Un dels avantatges del tanc EV és la capacitat de suportar augment de les càrregues. Aquesta qualitat està garantida pel transformador actual introduït en el disseny.

Un exemple de dispositiu de tanc és la instal·lació de gas DT2-550 F3 Alstom Grid. Aquests dispositius s'han demostrat positivament en sistemes elèctrics amb un voltatge de 500 kV.

El disseny està muntat i equipat de manera que funcioni sense fallades a temperatures baixes (crítiques), humitat elevada, així com a regions amb activitat sísmica i excessiva contaminació atmosfèrica.

Principi d’extinció d’arc

Com funciona el dispositiu, considereu l’exemple del commutador LW36 del fabricant xinès CHINT.

Quan es desconnecta, la molla actua sobre els elements dinàmics del cilindre, i cauen cap avall. Tots els contactes, excepte els contactes interruptors, estan oberts.Quan es desconnecten els contactes d'arc, pels quals passa el corrent, sorgeix un arc elèctric.

El gas calent es desplaça a la cambra de calor, la vàlvula de control està activada. Quan es bufa gas de la cambra de calor a la bretxa, es produeix l’extinció de l’arc.

Si s’apaguen petits corrents, la pressió a la cambra de calor no és suficient, per tant s’atreu la pressió de la cambra de compressió (sempre és més alta). S'obre la vàlvula de no retorn, el gas flueix sense obstacle per la bretxa i s'extingeix l'arc en passar per zero.

Esquema de la ubicació i funcionament intern de vàlvules mòbils i fixes, descompressió, vàlvules de control. Posició 1: inclusió; posició 2: desconnexió de grans corrents; posició 3: desconnexió de petits corrents; posició 4: apagueu el dispositiu

Les unitats centrals modernes han millorat el seu rendiment. El manteniment es redueix al mínim i s'incrementa el recurs de commutació. Els disjuntors SF6 es distingeixen per un baix nivell de soroll, una mecànica fiable, una facilitat d’instal·lació i proves.

Els models de tanc s’ajusten mitjançant un accionament i transformadors. L'accionament hidràulic o de molla controla els processos d'encesa / apagat, el nivell de retenció de l'arc elèctric.

Per a què serveix la unitat?

L’accionament està dissenyat per realitzar totes les operacions associades a l’encesa / apagada o manteniment de la unitat en una determinada posició. El diagrama mostra on es pot localitzar exactament la unitat. Normalment aquesta és la superfície de la terra o un suport baix, proporcionant al personal de manteniment un fàcil accés als dispositius de control.

Disseny de disjuntors de circuit: 1 - mòduls de porcellana o polímer; 2 - transformadors; 3 - dipòsit amb dispositiu d’extinció de gas; 4: una cambra amb gas; 5 - accionament hidràulic; 6 - armari metàl·lic; 7 - connector per a la introducció de gas

La unitat consisteix en un mecanisme de commutació, un dispositiu de bloqueig: un pany de seguretat, un mecanisme de desviament. El procés d’inclusió s’ha de produir el més ràpidament possible per evitar la soldadura dels contactes.

Durant la posada en marxa, fan grans esforços per superar les forces de fregament de tots els elements implicats. La desactivació és més senzilla i consisteix en el moviment invers del pestell, que garanteix la inclusió i la seva retenció.

Hi ha diverses maneres d’habilitar / desactivar:

• mecànic;
• primavera;
• de mercaderies;
• neumàtic;
• electromagnètic.

En sistemes de baixa potència s’utilitza un control manual. En aquest cas, la força d’un operador és suficient. Els engranatges manuals normalment s’apaguen automàticament. L'accionament de la molla també s'acciona manualment, però hi ha motors de baixa potència.

La disposició tradicional de l'accionament es troba prop del bastidor metàl·lic de muntatge. La integritat i el funcionament del mecanisme estan garantits per una forta caixa metàl·lica: una caixa amb una porta convenient per al treball de l'operador

L’ús d’un accionament electromagnètic requereix més energia, per tant és necessària una font de corrent constant d’aproximadament 58 A amb una tensió de 220 V. Com a mecanisme d’apagada de còpia de seguretat, hi ha una palanca manual. Dispositius electromagnètics són fiables, per tant, funcionen amb èxit en zones amb hiverns intensos. Menys: la necessitat d’una bateria potent.

L'accionament pneumàtic es caracteritza perquè, en lloc d'un electroimant, l'element principal de treball és un parell de cilindre / pistó. Gràcies a l’aire comprimit, la velocitat de commutació és molt superior a la dels models anteriors.

Avantatges i desavantatges d’utilitzar EV

Els disjuntors SF6, com d'altres tipus de quadres, presenten diversos avantatges i inconvenients. A l’hora d’escollir una planta es fan els càlculs necessaris i, a més de les característiques tècniques i les característiques de disseny, es tenen en compte els avantatges i els contres dels models.

Els disjuntors SF6 funcionen en condicions difícils amb vibracions periòdiques, baixes temperatures (amb calefacció), en zones perilloses d’incendi.

Els desavantatges inclouen l’elevat cost del farciment - gas SF6, les característiques específiques del muntatge sobre un escut o fonament, la necessitat d’una certa qualificació de l’estructura de l’operador.

Normes de connexió i manteniment de EV

Totes les accions relacionades amb la instal·lació, l'activació / la reparació i el manteniment de dispositius aïllats amb gas estan subjectes a normes estrictes regulades per PUE 1.8.21.

Per connectar la instal·lació, cal comprovar la pressió mínima a la cambra plena de gas, en cas contrari, l’interruptor fallarà. Per evitar danys, es configura una alarma que es desencadena quan es produeix una disminució crítica dels paràmetres de pressió. Es pot controlar el nivell de pressió mitjançant un manòmetre.

Els elements de calefacció s’instal·len a l’armari d’accionament, que eviten efectivament que es produeixi condensació als elements del mecanisme. L’operador s’ha de procurar que els calefactors estiguin encesos constantment.

La inspecció de la instal·lació es realitza cada dia durant el dia i aproximadament dues vegades al mes a les fosques. Si es produeix una parada d’emergència per un dels motius, cal una inspecció no programada.

Durant la inspecció de l’interruptor, cal comprovar la protecció externa, eliminar la brutícia i corregir els danys. Si els contactes s’escalfen, hauríeu d’esbrinar el motiu.

En presència de soroll de bacallà i sospitós, heu d'identificar la font. L'estructura de muntatge metàl·lica forma part alhora llaç de terra, per tant, s’ha de comprovar la seva integritat.

Assegureu-vos de retirar el manòmetre. La pressió ha d’estar d’acord amb la norma calculada pel fabricant. Cal comprovar la validesa del servei dels dispositius de regulació i control i, en cas de fallada d’un o diversos elements, prendre mesures: fer un reemplaçament o enviar-lo per reparar-lo.

Si la pressió de gas ha disminuït, reompliu la cambra amb gas SF6. No cal netejar l’aïllament, ja que l’estructura està completament segellada.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Com es disposen els interruptors aïllats amb gas, segons quin principi es produeix l’extinció de l’arc i quins tipus de dispositius, podeu obtenir informació sobre un vídeo útil i informatiu.

Vídeo # 1. Visió general dels interruptors SF6 amb una descripció del dispositiu i el principi de funcionament:

Vídeo # 2. Característiques de disseny:

Vídeo # 3. Com instal·lar el commutador:

Els interruptors SF6 deixen el transportador de fàbrica amb plena preparació operativa i estan dissenyats per funcionar en diverses zones climàtiques, des de tropicals fins a freds, per la qual cosa són utilitzats activament per empreses industrials de diversos països.