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 neutral, 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 aislados con gas con análogos de otros tipos, entonces, por diseño, son los más cercanos a los dispositivos de aceite. La diferencia está en llenar las cámaras para extinguir el arco.
Se usa una mezcla de aceite como relleno para los interruptores automáticos de aceite y azufre de 6 fluoruros para los interruptores automáticos SF6. La ventaja de la segunda opción es la durabilidad y el mínimo mantenimiento.
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 términos de la disposición externa, los núcleos recuerdan a los análogos con bajo contenido de aceite: consisten en 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 pertenecen a 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 han demostrado su eficacia 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 (críticas), 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 de los cuales 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 se desconectan las pequeñas corrientes, la presión en la cámara de calor no es suficiente, por lo tanto, 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 bajas corrientes; posición 4 - apaga el dispositivo
Las unidades centrales modernas han mejorado el rendimiento. El mantenimiento se reduce al mínimo, el recurso de conmutación aumenta. 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 sirve un disco?
El variador está diseñado para realizar todas las operaciones relacionadas con encender / apagar o mantener la unidad en una determinada posición. 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 contactos de soldadura.
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;
- carga;
- 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. Como mecanismo de apagado de respaldo, hay una palanca manual. Los dispositivos electromagnéticos son confiables, por lo que funcionan 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 mayor 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 la instalación, 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.
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Aplicación universal en sistemas de alta tensión.
Eficiencia en el desempeño de las funciones de trabajo.
Fiabilidad y durabilidad de un diseño.
Trabaja con corriente de alto voltaje
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 específicos de montaje en un escudo o base, la necesidad de una cierta calificación del personal del operador.
Reglas para conectar y mantener EV
Todas las acciones relacionadas con la instalación, encendido / apagado, reparación y mantenimiento de dispositivos con aislamiento de 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 metálica también forma parte del circuito de puesta a tierra, por lo que 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 reguladores y de control y, en caso de falla de uno o más 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.
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. Caracteristicas 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 que son utilizados activamente por empresas industriales en diferentes países.