Interruptor de aceite: tipos, marcas + detalles de uso.
Entre los equipos de conmutación, un disyuntor de aceite, utilizado tanto en celdas cerradas como abiertas de cualquier voltaje, ocupa un lugar de honor como veterano.
Su función principal es encender y apagar líneas individuales de un sistema eléctrico que funciona normalmente o en situaciones inusuales. Dependiendo de las circunstancias, el apagado se produce de forma automática o manual.
En este artículo veremos los tipos existentes de estos dispositivos, su clasificación y etiquetado. También prestaremos atención a los pros y los contras de dichos interruptores, características y reglas para su uso. Para una mejor comprensión del material, hemos seleccionado diagramas, tablas, fotografías visuales y reseñas de videos temáticos.
El contenido del artículo:
Pros y contras de los interruptores de aceite.
Estos dispositivos tienen un diseño relativamente simple. Tienen buena capacidad de conmutación y no se ven afectados por las condiciones climáticas. Si se producen averías, se pueden realizar trabajos de reparación. Los MV de tanque son adecuados para instalación en exteriores. Existen condiciones para la instalación de transformadores de corriente incorporados.
La velocidad de divergencia de los contactos juega un papel importante en el funcionamiento del MV. Puede surgir una situación en la que los contactos divergen a gran velocidad y el arco alcanza instantáneamente una longitud crítica para él. En este caso, la magnitud del voltaje de recuperación puede no ser suficiente para atravesar la brecha entre contactos.
Los cambios de tanque tienen más desventajas.El primero es la presencia de un gran volumen de aceite, de ahí las considerables dimensiones de estas unidades y cuadros. El segundo es el riesgo de incendio y explosión; en situaciones de emergencia, las consecuencias pueden ser las más impredecibles.
Se debe mantener bajo control periódico el nivel de aceite tanto en el depósito como en las entradas, así como su estado. Si hay una MT en las redes de suministro de energía reparadas, es necesario contar con una instalación petrolera especial.
Clasificación de interruptores de aceite.
El uso de interruptores de aceite comenzó a finales del siglo pasado. Casi hasta mediados del siglo XX, otros dispositivos de desconexión en las redes de alto voltaje simplemente no existían.
Existen dos grandes grupos de estos dispositivos:
- Tanque, que se caracterizan por la presencia de un gran volumen de petróleo. Para este equipo, es a la vez el medio en el que se extingue el arco y el aislamiento.
- Poco aceite o poco volumen. El nombre en sí habla de la cantidad de relleno que contienen. Estos interruptores contienen elementos dieléctricos y requieren aceite únicamente para la extinción del arco.
Los primeros se utilizan principalmente en instalaciones de distribución de 35 a 220 kV. El segundo - hasta 10 kV. Los dispositivos de bajo consumo de aceite de la serie VMT también se utilizan en celdas exteriores diseñadas para 110 y 220 kV.
El principio de extinción del arco es idéntico para ambos tipos. El arco que aparece cuando se abren los contactos de alto voltaje del interruptor provoca una rápida evaporación del aceite. Esto conduce a la creación de una capa de gas alrededor del arco. Esta formación está formada por vapor de petróleo (alrededor del 20%) e hidrógeno (H2).
La brecha del arco se desioniza como resultado del enfriamiento rápido del cilindro del arco al mezclar gases de alta y baja temperatura en la carcasa.
En el momento de la formación de arco en la zona de contacto, la temperatura es muy alta, alrededor de 6000⁰. Dependiendo de la instalación, existen interruptores que se utilizan para uso interno, externo, así como para uso en KRP: cuadros completos.
Tipo #1 - equipo tipo tanque
Los equipos de conmutación de este tipo pueden tener un tanque o más dependiendo del voltaje. En el primer caso, es de hasta 10 kV, en algunos casos hasta 35. Cada fase de los interruptores que funcionan en instalaciones de alta tensión se coloca en un tanque individual.
Los accionamientos tanto para el tanque como para los interruptores de bajo nivel de aceite pueden ser manuales, automáticos, ensamblados en una bobina de accionamiento de solenoide o accionados por resorte. En el segundo caso, se aprovecha la propiedad magnética del solenoide, que le permite apretar el núcleo metálico conectado mediante un sistema especial al eje MT.
Cuando se suministra corriente eléctrica continua al devanado del solenoide, la unidad se enciende retrayendo la varilla del núcleo magnético y luego girando el eje del interruptor.
Un pestillo especial mantiene el eje en esta posición. Simultáneamente con el encendido, el solenoide establece una determinada posición para los resortes de apagado que, al recibir un impulso eléctrico especial, apagarán el MV.
El proceso de apagado inicia el segundo solenoide al sacar el mecanismo de rodillo (pestillo).Como resultado, el eje gira instantáneamente gracias al resorte y se desconecta. Para que funcione el accionamiento por solenoide, debe haber una batería presente para alimentarlo con corriente continua.
Cuando no hay batería, se utiliza un accionamiento por resorte. La conmutación se realiza mediante un motor eléctrico o mediante esfuerzo muscular. El apagado manual es posible para unidades de baja potencia con un valor de corriente de cortocircuito de hasta 30 kA, para apagarlas es necesario aplicar una fuerza máxima de 25 kg.
MV monotanque con arco abierto
Algunos interruptores están equipados con disyuntores de tanque que no tienen conductos de arco. Aquí el arco eléctrico se extingue de la forma más sencilla: rompiendo dos veces los contactos en un recipiente lleno de aceite. Estos dispositivos con arco abierto incluyen los modelos domésticos VMB y VME. Están diseñados para una corriente nominal de 1,25 kA.
El símbolo "E" significa excavadora, el número 6 es la tensión nominal de 6 kV, 200 es la corriente nominal en amperios. El umbral de corriente de apagado para este MV es 1,25 kA. El tanque de este MV está hecho de acero y conectado a una tapa de hierro fundido mediante pernos. Las paredes del tanque están cubiertas con aislamiento (13).
Seis aisladores de porcelana que pasan por el extremo de la tapa en soportes de cobre que sirven como contactos de trabajo fijos. La serie VME tiene tracción manual al volante.
En el travesaño o puente de contactos se encuentran contactos móviles. Aquí también se encuentran contactos móviles extintores de arco en forma de cuadrados de latón.Las placas de cobre con puntas de latón ubicadas en los extremos inferiores de los aisladores son contactos de arco estacionarios. Una varilla aislante comunica movimiento a los contactos móviles a través del contacto con el mecanismo de accionamiento.
Cuando el travesaño está en la posición elevada, los contactos fijos se cierran, el resorte responsable de la parada se comprime y el MV se enciende. El interruptor está conectado a un eje impulsor del pestillo, que lo mantiene en la posición de funcionamiento. Cada vez que se desconecta, se suelta el pestillo, se suelta el resorte y el travesaño se mueve rápidamente hacia abajo. En este caso, los contactos de trabajo se abren secuencialmente: 4 y 5, luego 7,8.
Esto hace que cada polo del interruptor abra el circuito en dos puntos, formando un arco y descomponiendo el aceite. Dentro de las carcasas 12, la presión alcanza de 0,5 a 1 MPa, activando así el proceso de desionización. En un máximo de 0,1 s, los arcos se extinguen y las conchas, al elevarse, terminan debajo de la cubierta y aumentan el volumen del colchón de aire.
Este último actúa como amortiguador, reduciendo la fuerza del impacto durante el proceso de extinción del arco. La altura normal del colchón de aire es aproximadamente el 25% del volumen. Superar este umbral puede provocar una explosión.
Estos interruptores son fáciles de operar, relativamente económicos y cómodos de usar en subestaciones abiertas. Pero los vapores de aceite caliente, incluso en simple contacto con el oxígeno, son fácilmente inflamables.
La quema de un arco en un ambiente petrolero desencadena el proceso de policondensación, que deteriora la resistencia eléctrica del aceite. El tanque se obstruye con sedimentos compuestos de partículas de carbón. Por lo tanto, es necesario realizar inspecciones de la unidad con cambio de aceite.
Interruptores de aceite con cámara de arco
La capacidad de corte y la confiabilidad de los disyuntores de tipo tanque aumentan significativamente con la presencia de una cámara de arco. Se coloca en el aceite ubicado en el tanque. En los disyuntores de tres tanques, cada fase se coloca en un tanque separado.
El diseño es más complejo que el de una VM sin cámara de arco y consta de:
- polos (1);
- transformador de corriente (2);
- carcasa de accionamiento (3);
- varillas (4);
- contacto fijo (5);
- cámara de extinción de arco (6);
- aislamiento (7);
- elemento calefactor (8);
- dispositivos de drenaje de aceite (9).
La parte superior de la cámara está equipada con un contacto fijo. Cuando se enciende, penetra en él un contacto móvil con forma de varilla. En caso de desconexión, la varilla abandona el contacto fijo, provocando la aparición de un arco en la cámara. La cantidad de presión generada en este caso es un orden de magnitud mayor que el parámetro correspondiente de los interruptores que no están equipados con una cámara de arco.
Una presión de 8 -7 MPa reduce el diámetro del arco y aumenta la resistencia a la rotura del espacio después de que la corriente pasa por la marca cero. Como resultado, se produce un proceso de extinción del arco más rápido. Tras la salida del contacto móvil de la cámara, los gases se liberan a través del orificio libre con captura parcial de aceite.
El cilindro del arco se enfría rápidamente y se produce una intensa desionización. A medida que aumenta la corriente, aumenta la eficiencia del conducto de arco.El MV también puede funcionar como equipo de arco abierto en caso de una pequeña interrupción de corriente.
El tipo de soplado automático está determinado por el diseño de la cámara de arco. En el primer caso, el vector de la mezcla de vapores tiene una dirección longitudinal con respecto al eje del arco (fragmento a). Con una dirección de soplado transversal, el flujo se mueve en una dirección perpendicular a la columna del arco o en un cierto ángulo (fragmento b).
En el caso de que el flujo tenga una dirección opuesta al vector de movimiento del contacto móvil con el arco, se produce un contrasoplado. Las combinaciones de estos métodos se utilizan a menudo en dispositivos de extinción de arco.
En la última etapa, la cámara está preparada para participar en el siguiente ciclo de cierre. Para el reapagado automático, este paso es extremadamente importante.
Tipo #2 - interruptores de olla o nivel bajo de aceite
En instalaciones cerradas, los disyuntores tipo pote se utilizan como generadores y circuitos de distribución. En los abiertos, como subestación y distribución. El aceite no realiza funciones aislantes en interruptores de este tipo, solo es necesario como medio para extinguir el arco.
El riesgo de incendio y explosión de las máquinas virtuales de pequeño volumen es significativamente menor que el de las basadas en tanques.Se instalan tanto en aparamenta exterior como en aparamenta interior de cualquier tensión hasta 110 kV. La función de aislar los postes entre sí y con el suelo la desempeñan dieléctricos como porcelana, resina fundida y esteatita.
El petróleo en estas VM ocupa sólo del 3 al 4% del volumen del polo. Un pequeño volumen de aceite, un peso reducido y unas dimensiones cómodas son las ventajas innegables de este equipo. Sin embargo, se utilizan en componentes de sistemas en los que no se imponen altas exigencias a los interruptores.
Estas limitaciones se explican por la fuerte conexión entre la capacidad de desconexión y la corriente interrumpida, y la incapacidad del diseño para operar en condiciones de cortes frecuentes.
Otra razón es la dificultad para implementar múltiples reenganches automáticos de alta velocidad. En interruptores de pequeño volumen se utilizan los siguientes tipos de chorro de aceite: transversal, longitudinal, mixto. Los expertos consideran que el primero es el más eficaz.
Para interruptores de este tipo, destinados a celdas cerradas, los contactos se colocan en un tanque de acero. Los MT con tensiones de 35 kV y superiores tienen una carcasa de porcelana. El equipo más utilizado es el suspendido de 6-10 kV. Su cuerpo está fijado sobre un marco común a todos los postes. Los tres polos tienen una cámara de extinción de arco, cada uno está diseñado para una ruptura de contacto y para altos voltajes para 2 o más.
Según el diagrama anterior, se producen interruptores VMP, VMG, MG, diseñados para tensiones de hasta 20 kV. Una característica de diseño de los interruptores para corrientes nominales altas es que los contactos de trabajo están ubicados en el exterior y los contactos de extinción de arco están ubicados dentro del tanque.
Los disyuntores de la serie VMP se utilizan a menudo en dispositivos cerrados, así como en aparamentas de 6-10 kV. Los cuadros de la serie VK se instalan en cuadros completos. Están equipados con un accionamiento electromagnético o de resorte incorporado y están diseñados para cortar corrientes de 20 - 31,5 kA y corrientes nominales de 630 - 3150 A.
Los interruptores de columna, fabricados específicamente para aparamenta, se distinguen por su diseño retráctil. En instalaciones de 35 kV se instalan VM tipo columna de las series VMK y VMUE. RU 110, 220 kV están equipados con disyuntores de la serie VMT. La unidad tiene una base soldada sobre la que se ubican sus tres polos. Control - accionamiento por resorte.
El lado derecho de la foto muestra un módulo, donde: 1 es un conductor de bajada, 2 es un contacto móvil conectado al conductor de bajada a través de colectores de corriente. La cámara de arco se designa con el número 3, el contacto fijo es el 5. Todo lo anterior se coloca en un aislante hueco (4) fabricado en porcelana. En su interior hay aceite de transformador y en la parte superior una tapa (6).
Este último está equipado con un manómetro para controlar la presión en el módulo. Además, la tapa tiene una unidad para llenar con una mezcla de gas comprimido, una válvula de liberación automática y un indicador de aceite (8). El contacto móvil y el dispositivo de control están conectados mediante varillas aislantes.
El diseño del poste es idéntico para toda la serie de interruptores. Los tanques de MT para potencias actuales de 630 a 1600 A contienen 5,5 kg de aceite, por encima de 1600 y hasta 3150 A inclusive - 8 kg.
Para aumentar la confiabilidad, el diseño de interruptores individuales incluye elementos adicionales de control y protección:
- desconectar electroimanes;
- relés que funcionan instantáneamente y con retraso en una corriente umbral;
- relé de tensión mínima;
- contactos adicionales.
Dependiendo del método de disposición, hay disyuntores de bajo nivel de aceite con la cámara de arco ubicada en la parte inferior y la opuesta en la parte superior. En el primer caso, el contacto móvil realiza el movimiento de arriba a abajo, en el segundo, al revés. La capacidad de ruptura de este último es mayor.
Marcado de interruptores de aceite.
Descifrar las marcas aplicadas por el fabricante al interruptor de aceite le permitirá familiarizarse con información básica al respecto. Veamos como ejemplo las marcas del interruptor VMG-133. El primer carácter "B" indica que hay un interruptor frente a usted.
Segundo - "METRO" indica el tipo de interruptor, en este caso particular - bajo nivel de aceite. Carta "GRAMO" determina la pertenencia a una determinada especie: en maceta. 133 - Serie MV.
Reglas para operar el MV.
El personal operativo y de reparación y los especialistas asociados con el mantenimiento y operación de interruptores de aceite deben conocer las instrucciones relevantes, la estructura y el principio de funcionamiento del equipo.
Durante la operación, los trabajadores que dan servicio al MV deben monitorear:
- Tensión efectiva, corriente de carga. Los indicadores no deben ir más allá de los valores de la tabla.
- La altura de la columna de petróleo en los polos, la ausencia de fugas.
- Presencia de lubricante en piezas en fricción.Los contactos pueden perder movilidad y congelarse si el lubricante de los elementos de fricción se vuelve espeso y sucio.
- Polvo en las habitaciones donde se ubican los cuadros.
- Cumplimiento de las características mecánicas de los interruptores operados con las normas tabulares.
Después de cada cortocircuito, se debe inspeccionar el equipo. La información sobre estas interrupciones se registra en un registro especial. Debe haber un registro de defectos para registrar información sobre fallas identificadas durante el funcionamiento de la unidad. El interruptor en el que se produjo el apagado como resultado de un cortocircuito está sujeto a inspección.
Compruebe si hay fugas de aceite. Si esto sucede, y en grandes cantidades, esto indica un cierre anormal del cortocircuito. El equipo se pone fuera de servicio y se inspecciona. Cuando el aceite está oscuro, es necesario cambiarlo. La velocidad de apertura se ve afectada negativamente por la viscosidad del aceite, que aumenta a medida que baja la temperatura.
A veces es necesario reemplazar el lubricante viejo por uno nuevo durante las reparaciones: CIATIM-221, GOI-54 o CIATIM-201.
Después de retirar el MV de operación, los aisladores de soporte, las varillas y el aislamiento del tanque están sujetos a una inspección minuciosa para detectar grietas. Se limpia el aislamiento muy contaminado. La necesidad de reparaciones de emergencia aparece después de un cierto número de cortocircuitos.
La inspección periódica (PI) se realiza mensualmente. En este caso, preste atención al grado de calentamiento del interruptor. TR (reparaciones actuales) se realizan anualmente. Incluye trabajos como verificar y eliminar defectos en sujetadores, cinemática de transmisión, nivel de aceite y sellos.También se comprueba la integridad de las piezas aislantes.
3-4 años después de una reparación importante, se realiza una reparación media (SR). Incluye todo el conjunto de trabajos TR, además miden adicionalmente la resistencia de contacto de los polos y verifican los parámetros mecánicos y de velocidad.
Si se detecta una discrepancia entre las características monitoreadas y los datos tabulares, se desmonta el interruptor, se realizan ajustes y se realiza una gama completa de pruebas de alto voltaje.
Durante las reparaciones extraordinarias, generalmente se intenta dejar inalterado el ajuste anterior. Por este motivo, el interruptor se desmonta al mínimo. La frecuencia de las reparaciones mayores es de 6 a 8 años. En su alcance, se realiza una inspección general, se retiran los cilindros del bastidor, se desconectan los neumáticos, se reparan la transmisión, los dispositivos de extinción de arco y los contactos del bloque.
Después de todo, se hacen ajustes, se pinta, se conectan neumáticos y se realizan pruebas. Se elabora documentación para todos los trabajos.
Además de los interruptores de aceite, en las redes de alta tensión también se utilizan otros dispositivos de desconexión. Por ejemplo, SF6 y vacío. Disponemos de otros artículos en nuestra web que tratan en detalle las características y diseño de este tipo de interruptores, así como las particularidades de su uso:
- Vacuostato: dispositivo y principio de funcionamiento + matices de selección y conexión.
- Disyuntores SF6: pautas para la selección y reglas de conexión
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Diseño, tipos, finalidad y funcionamiento de MT:
Revisión detallada de VMP-10:
Los interruptores de aceite también cumplen con todos los requisitos básicos para disyuntores que funcionan en condiciones de alto voltaje.La mayoría de ellos tienen un funcionamiento seguro y confiable, proporcionan un apagado rápido y son fáciles de instalar. A pesar de ello, los fabricantes se esfuerzan por garantizar un cumplimiento aún mayor de los requisitos establecidos para MT.
¿Tiene conocimientos sobre interruptores de aceite y desea complementar el material presentado con información útil? ¿Quizás notaste una discrepancia o un error? ¿O todavía tienes preguntas sobre el tema? Escríbanos sobre esto en el artículo; se lo agradeceremos.
¿Por favor dígame cuál es la diferencia entre los interruptores de aceite VMP y VPM?
El ámbito de aplicación de VPM (y su predecesor VMG) es en instalaciones internas, y VMP, en celdas cerradas, así como en celdas de 6-10 kV.
Para que quede más claro te explico un poco más. Usando el ejemplo de VMP-10 y VPM-10. Ambos interruptores son del tipo de bajo consumo de aceite y están realizados en forma de dispositivos de conmutación tripolares. VMP-10 y VPM-10 están diseñados para funcionar en instalaciones cerradas con corriente alterna de alta tensión. La diferencia radica en las características de diseño y los métodos de instalación. Adjuntando foto.