Interruptores con aislamiento de gas: puntos de referencia y reglas de conexión.

El funcionamiento de las redes eléctricas de alto voltaje según las características actuales no es comparable con el trabajo de los análogos domésticos. En consecuencia, en caso de emergencia, se necesitan dispositivos más potentes que los dispositivos automáticos estándar para apagar el equipo y extinguir el arco eléctrico.

Como estructuras de protección, se utilizan disyuntores SF6 (EM), que pueden controlarse tanto en modo manual como mediante automatización. Hemos descrito en detalle las características de diseño y el principio de funcionamiento de los dispositivos. Ellos dieron recomendaciones para la instalación, conexión y mantenimiento.

Definición y uso de gas SF6

SF6 es hexafluoruro de azufre, que se clasifica como gas eléctrico. Debido a sus propiedades aislantes, se utiliza activamente en la fabricación de dispositivos eléctricos.

En estado neutro, el gas SF6 es un gas no inflamable sin color ni olor. Si lo comparamos con el aire, entonces podemos observar una alta densidad (6.7) y una masa molecular que excede la masa de aire en 5 veces.

Una de las ventajas del gas SF6 es su resistencia a las manifestaciones externas. No cambia las características bajo ninguna condición. Si se produce una descomposición durante una descarga eléctrica, pronto es necesaria una recuperación completa para el trabajo.

El secreto es que las moléculas de SF6 se unen a los electrones y forman iones negativos. La calidad del "electronegativo" dotó al 6-fluoruro de azufre de una característica como la resistencia eléctrica.

En la práctica, la resistencia eléctrica del aire es 2-3 veces más débil que la misma propiedad del SF6. Entre otras cosas, es incombustible, ya que se relaciona con sustancias no combustibles y tiene capacidad de enfriamiento.

Cuando se hizo necesario encontrar gas para extinguir el arco eléctrico, comenzaron a estudiar las propiedades del SF6 (hexafluoruro de azufre), el cloruro de 4 carbonos y el freón. En pruebas ganó SF6

Las características enumeradas hicieron que el gas SF6 fuera más adecuado para su uso en la industria eléctrica, en particular, en los siguientes dispositivos:

• transformadores de potencia que funcionan según el principio de inducción magnética;
• aparamenta de tipo completo;
• líneas de alta tensión que conectan instalaciones remotas;
• disyuntores de alta tensión.

Pero algunas de las propiedades del SF6 llevaron al hecho de que era necesario mejorar el diseño del interruptor automático. La principal desventaja se relaciona con la transición de la fase gaseosa al líquido, y esto es posible con ciertas relaciones de presión y temperatura.

Para que el equipo funcione sin interrupciones, es necesario garantizar condiciones cómodas. Suponga que para la operación de dispositivos SF6 a -40º, es necesaria una presión de no más de 0.4 MPa y una densidad de menos de 0.03 g / cm³. En la práctica, si es necesario, el gas se calienta, lo que impide la transición a la fase líquida.

Diseño del disyuntor SF6

Si comparamos los dispositivos con aislamiento de gas con análogos de otros tipos, entonces, por diseño, son los más cercanos a los dispositivos de petróleo. La diferencia está en llenar las cámaras para extinguir el arco.

Como relleno en disyuntores de aceite Se usa una mezcla de aceite, mientras que para las mezclas de SF6 - 6-fluoruro de azufre. La ventaja de la segunda opción es la durabilidad y el mantenimiento mínimo.

Esquema de un dispositivo de tipo columna con aislamiento de gas. Los módulos de arco montados en un estante alto se encuentran en la parte superior, el gabinete de control en la parte inferior

Los métodos para extinguir un arco eléctrico dependen de muchos factores, entre los cuales los decisivos son la corriente nominal y el voltaje, así como las condiciones de uso del dispositivo.

En total, se distinguen cuatro tipos de EV:

• con explosión electromagnética;
• con explosión en gas SF6 - con 1 etapa de presión;
• con explosión longitudinal - con 2 niveles de presión;
• con explosión autogenerada.

Si en dispositivos de aire en el proceso de extinción, el gas de arco ingresa a la atmósfera, entonces en el gas SF6 permanece en un espacio confinado lleno de una mezcla de gases. Al mismo tiempo, queda un ligero exceso de presión.

Dispositivos de columna y tanque

En la práctica, se utilizan dos tipos de plantas SF6:

• tanque
• núcleo

Las diferencias se relacionan tanto con las características estructurales como con el principio de extinción de un arco eléctrico. En cuanto a la disposición externa, las centrales recuerdan a los análogos con bajo contenido de aceite: constan de dos partes funcionales: arco y contacto, tienen las mismas dimensiones volumétricas.

Los dispositivos de desconexión están diseñados para operar en una red de 220 V y están relacionados con equipos monofásicos. Un ejemplo de un interruptor de circuito tipo columna SF6 es el LF 10 Schneider Electric.

El equipo se puede controlar de dos maneras diferentes: manualmente, cuando el ajuste y el control se llevan a cabo utilizando dispositivos mecánicos, y de forma remota, automáticamente

Los aparatos de gas Tank SF6 son más pequeños y están equipados con un variador de fase. Esta distribución le permite controlar mejor y ajustar sin problemas los parámetros de voltaje.

Una de las ventajas del tanque EV es la capacidad de soportar mayores cargas. Esta calidad está garantizada por el transformador de corriente introducido en el diseño.

Un ejemplo de dispositivo de tanque es la instalación de gas DT2-550 F3 Alstom Grid. Dichos dispositivos se han probado positivamente en sistemas eléctricos con un voltaje de 500 kV.

El diseño está ensamblado y equipado de tal manera que funciona sin fallas a bajas temperaturas (crítico), alta humedad, así como en regiones con actividad sísmica y contaminación atmosférica excesiva.

Principio de extinción del arco

Cómo funciona el dispositivo, considere el ejemplo del interruptor LW36 del fabricante chino CHINT.

Cuando se desconecta, el resorte actúa sobre los elementos dinámicos del cilindro y se despliegan. Todos los contactos, excepto los contactos del interruptor, están abiertos.Cuando los contactos de arco, a través del cual pasa la corriente, se desconectan, surge un arco eléctrico.

El gas caliente se mueve hacia la cámara de calor, la válvula de retención se activa. Cuando el gas de la cámara de calor se insufla en el espacio, se produce la extinción del arco.

Si hay una parada de pequeñas corrientes, entonces la presión en la cámara de calor no es suficiente, por lo que la presión de la cámara de compresión es atraída (siempre es mayor). La válvula de retención se abre, el gas fluye sin obstáculos hacia el espacio y extingue el arco al pasar por cero.

Esquema de la ubicación interna y operación de válvulas móviles, fijas, descompresión, válvulas de retención. Posición 1 - inclusión; posición 2 - desconexión de grandes corrientes; posición 3 - desconexión de pequeñas corrientes; posición 4 - apaga el dispositivo

Las unidades centrales modernas han mejorado el rendimiento. El mantenimiento se reduce al mínimo, el recurso de conmutación se incrementa. Los disyuntores SF6 se distinguen por su bajo nivel de ruido, mecánica confiable, facilidad de instalación y prueba.

Los modelos de tanque se ajustan usando un variador y transformadores. El resorte o el accionamiento hidráulico de resorte controla los procesos de encendido / apagado, el nivel de retención del arco eléctrico.

¿Para qué es un disco?

El variador está diseñado para realizar todas las operaciones asociadas con encender / apagar o mantener la unidad en una posición determinada. El diagrama muestra dónde se puede ubicar exactamente la unidad. Por lo general, esta es la superficie de la tierra o un soporte bajo, lo que proporciona al personal de mantenimiento un fácil acceso a los dispositivos de control.

Diseño del interruptor automático del tanque: 1 - módulos de porcelana o polímero; 2 - transformadores; 3 - tanque con dispositivo de extinción de gas; 4 - una cámara con gas; 5 - accionamiento hidráulico; 6 - marco de metal; 7 - conector para la introducción de gas

El accionamiento consta de un mecanismo de conmutación, un dispositivo de bloqueo: un pestillo, un mecanismo de disparo. El proceso de inclusión debe ocurrir lo más rápido posible para evitar la soldadura de los contactos.

Durante el arranque, hacen grandes esfuerzos para superar las fuerzas de fricción de todos los elementos involucrados. La desactivación es más simple y consiste en el movimiento inverso del pestillo, lo que garantiza la inclusión y su retención.

Hay varias formas de habilitar / deshabilitar:

• mecánico
• primavera
• flete
• neumático
• electromagnético

Para sistemas de baja potencia, se utiliza el control manual. En este caso, la fuerza de un operador es suficiente. Los engranajes manuales generalmente se apagan automáticamente. El accionamiento por resorte también se acciona manualmente, pero a veces intervienen motores de baja potencia.

La disposición tradicional de la unidad está cerca del marco de metal de montaje. La integridad y el funcionamiento del mecanismo están garantizados por una carcasa metálica resistente: una caja con una puerta conveniente para el trabajo del operador

El uso de un accionamiento electromagnético requiere más energía, por lo tanto, se requiere una fuente de corriente constante de aproximadamente 58 A con un voltaje de 220 V. Se proporciona una palanca manual como mecanismo de apagado de respaldo. Dispositivos electromagnéticos son confiables, por lo tanto, se operan con éxito en áreas con inviernos severos. Menos: la necesidad de una batería potente.

El accionamiento neumático se caracteriza porque, en lugar de un electroimán, el elemento principal de trabajo es un par cilindro / pistón. Gracias al aire comprimido, la velocidad de conmutación es mucho más alta que la de los modelos anteriores.

Ventajas y desventajas de usar EV

Los interruptores automáticos SF6, como otros tipos de aparamenta, tienen varias ventajas y desventajas. Al elegir una planta, se realizan los cálculos necesarios y, además de las características técnicas y las características de diseño, tienen en cuenta las ventajas y desventajas de los modelos.

Los interruptores automáticos SF6 funcionan en condiciones difíciles con vibraciones periódicas, bajas temperaturas (con calefacción), en áreas con riesgo de incendio.

Las desventajas incluyen el alto costo del relleno: el gas SF6, los detalles del montaje en un escudo o base, la necesidad de una cierta calificación de la estructura del operador.

Reglas para conectar y mantener EV

Todas las acciones relacionadas con la instalación, encendido / apagado, reparación y mantenimiento de dispositivos aislados con gas están sujetas a reglas estrictas que están reguladas por PUE 1.8.21.

Para conectar la instalación, es necesario verificar la presión mínima en la cámara llena de gas, de lo contrario el interruptor fallará. Para evitar daños, se establece una alarma, que se activa cuando se produce una disminución crítica en los parámetros de presión. El nivel de presión se puede controlar con un manómetro.

Los elementos calefactores se instalan en el gabinete de la unidad, lo que evita efectivamente que se produzca condensación en los elementos del mecanismo. El operador debe asegurarse de que los calentadores estén constantemente encendidos.

La inspección de la instalación se lleva a cabo todos los días durante el día y aproximadamente 2 veces al mes en la oscuridad. Si se produce un apagado de emergencia por alguna de las razones, se requiere una inspección no programada.

Durante la inspección del interruptor automático, es necesario verificar la protección externa, eliminar la suciedad y corregir los daños. Si los contactos se calientan, debe averiguar el motivo.

En presencia de bacalao, ruido sospechoso, debe identificar la fuente. La estructura de montaje de metal es simultáneamente parte de bucle de tierra, por lo tanto, se debe verificar su integridad.

Asegúrese de quitar el manómetro. La presión debe estar de acuerdo con la norma calculada por el fabricante. Es necesario verificar la capacidad de servicio de los dispositivos de regulación y control, y en caso de falla de uno o varios elementos, tomar medidas: hacer un reemplazo o enviarlo a reparar.

Si la presión de gas ha disminuido, reponga la cámara con gas SF6. No es necesario limpiar el aislamiento, ya que la estructura está completamente sellada.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Cómo se organizan los interruptores aislados con gas, por qué principio se produce la extinción del arco y qué tipos de dispositivos son, puede aprender de un video útil e informativo.

Video # 1. Descripción general de los interruptores automáticos SF6 con una descripción del dispositivo y el principio de funcionamiento:

Video # 2. Características de diseño:

Video # 3. Cómo instalar el interruptor:

Los interruptores automáticos SF6 salen del transportador de fábrica en plena preparación operativa y están diseñados para operar en una variedad de zonas climáticas, desde tropicales hasta frías, por lo tanto, son utilizados activamente por empresas industriales en varios países.