Disyuntores SF6: pautas para la selección y reglas de conexión
El funcionamiento de las redes eléctricas de alto voltaje en términos de características actuales no es comparable con el funcionamiento de sus contrapartes domésticas.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 (EGS), que pueden controlarse tanto manual como automáticamente. Hemos descrito en detalle las características de diseño y el principio de funcionamiento de los dispositivos. Se proporcionan recomendaciones para la instalación, conexión y mantenimiento.
El contenido del artículo:
Definición y aplicación del gas SF6
El gas SF6 es hexafluoruro de azufre, que está clasificado como gas eléctrico. Debido a sus propiedades aislantes, se utiliza activamente en la producción de dispositivos eléctricos.
En su estado neutro, el gas SF6 es un gas no inflamable, incoloro e inodoro. Si lo comparamos con el aire, podemos notar su alta densidad (6,7) y su peso molecular, que es 5 veces mayor que el del aire.
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 desintegración durante una descarga eléctrica, pronto se produce una restauración completa necesaria para el funcionamiento.
El secreto es que las moléculas de SF6 unen electrones y forman iones negativos. La cualidad de la "electronegación" dotó al fluoruro de 6 azufre de una característica como la resistencia eléctrica.
En la práctica, la fuerza eléctrica del aire es 2-3 veces menor que la misma propiedad del gas SF6.Entre otras cosas, es ignífugo, ya que no es una sustancia inflamable y tiene propiedades refrescantes.
Las características enumeradas hicieron que el gas SF6 fuera el más adecuado para su uso en el campo eléctrico, 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;
- interruptores de alto voltaje.
Pero algunas propiedades del gas SF6 llevaron a la necesidad de mejorar el diseño del interruptor. La principal desventaja se refiere a la transición de la fase gaseosa a la fase líquida, y esto es posible bajo ciertas relaciones de parámetros de presión y temperatura.
Para que el equipo funcione sin interrupciones, es necesario garantizar condiciones cómodas. Supongamos que para el funcionamiento de dispositivos de SF6 a -40º se requiere una presión no superior a 0,4 MPa y una densidad inferior a 0,03 g/cm³. En la práctica, si es necesario, el gas se calienta, lo que evita la transición a la fase líquida.
Diseño de disyuntor SF6
Si comparamos los dispositivos SF6 con análogos de otros tipos, entonces en diseño son los más cercanos a los dispositivos de petróleo. La diferencia radica en el llenado de las cámaras para extinguir el arco.
como relleno interruptores de aceite Se utiliza una mezcla de aceites, mientras que los de SF6 utilizan fluoruro de 6-azufre. La ventaja de la segunda opción es la durabilidad y el mínimo mantenimiento.
Los métodos para extinguir un arco eléctrico dependen de muchos factores, entre los que son decisivos la corriente y la tensión nominales, así como las condiciones de uso del dispositivo.
Hay cuatro tipos de vehículos eléctricos en total:
- con explosión electromagnética;
- con chorro de gas SF6 – con 1 etapa de presión;
- con chorro longitudinal – con 2 niveles de presión;
- con explosión autogenerada.
Si en los dispositivos de aire el gas ingresa a la atmósfera durante el proceso de extinción del arco, en los dispositivos de SF6 permanece en un espacio cerrado 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 de gas SF6:
- tanque;
- centro.
Las diferencias se relacionan tanto con las características de diseño como con el principio de extinción del arco eléctrico. En cuanto a su estructura externa, las varillas centrales se parecen a sus contrapartes bajas en aceite: constan de dos partes funcionales: extinción de arco y contacto, y tienen las mismas dimensiones volumétricas.
Los dispositivos de desconexión están diseñados para funcionar desde una red de 220 V y pertenecen a equipos monofásicos. Un ejemplo de interruptor de gas SF6 de columna es el LF 10 Schneider Electric.
Los aparatos con tanque de SF6 son más pequeños y están equipados con un accionamiento multifásico. Esta distribución permite un mejor control y un ajuste suave de los parámetros de voltaje.
Un ejemplo de dispositivo de tanque es la instalación de gas DT2-550 F3 Alstom Grid. Estos dispositivos han demostrado su eficacia en sistemas eléctricos con una tensión de 500 kV.
La estructura está ensamblada y equipada de tal manera que funcione sin fallas a bajas temperaturas (críticas), alta humedad, así como en regiones con actividad sísmica y excesiva contaminación atmosférica.
Principio de extinción del arco.
Veamos cómo funciona el dispositivo usando el ejemplo del interruptor LW36 del fabricante chino CHINT.
Cuando se desconecta, el resorte actúa sobre los elementos dinámicos del cilindro y caen. Todos los contactos, excepto los contactos de extinción de arco, están abiertos. Cuando se desconectan los contactos de arco que transportan corriente, se produce un arco eléctrico.
El gas caliente ingresa a la cámara térmica y se activa la válvula de retención. Cuando se sopla gas de la cámara de calor hacia el espacio, el arco se extingue.
Si se desconectan pequeñas corrientes, entonces la presión en la cámara térmica no es suficiente, por lo que se atrae presión de la cámara de compresión (siempre es mayor). La válvula de retención se abre, el gas fluye libremente hacia el espacio y, cuando cruza cero, apaga el arco.
Las instalaciones centrales modernas tienen características mejoradas. El mantenimiento se reduce al mínimo y la vida útil aumenta. Los disyuntores SF6 se caracterizan por sus bajos niveles de ruido, su mecánica confiable y su facilidad de instalación y prueba.
Los modelos de tanque se ajustan mediante un variador y transformadores. Un resorte o un accionamiento hidráulico de resorte controla los procesos de encendido/apagado y el nivel de retención del arco.
¿Para qué sirve el disco?
El variador está diseñado para realizar todas las operaciones relacionadas con el encendido/apagado o la sujeción de la instalación en una determinada posición. El diagrama muestra exactamente dónde se puede ubicar la unidad. Suele ser la superficie del suelo o un soporte bajo que proporciona al personal de mantenimiento un fácil acceso a los dispositivos de control.
La unidad consta de un mecanismo de activación, un dispositivo de bloqueo (un pestillo y un mecanismo de liberación). El proceso de conmutación debe realizarse lo más rápido posible para evitar la soldadura de contactos.
Durante el encendido se hacen grandes esfuerzos para superar la fuerza de fricción de todos los elementos implicados. La desactivación es más sencilla e implica el movimiento inverso del pestillo, lo que asegura la activación y retención.
Hay varias formas de habilitar/deshabilitar:
- mecánico;
- primavera;
- carga;
- neumático;
- electromagnético.
Para sistemas de baja potencia, se utiliza control manual. En este caso, la fuerza de un solo operador es suficiente. Los mecanismos manuales suelen desconectarse automáticamente. El accionamiento por resorte también se acciona manualmente, pero a veces se utilizan motores eléctricos de baja potencia.
El funcionamiento del actuador magnético requiere más energía y requiere una fuente de corriente constante de aproximadamente 58 A a 220 V. Se proporciona una palanca manual como mecanismo de apagado de respaldo. Dispositivos electromagnéticos Son fiables, por lo que se utilizan con éxito en zonas con inviernos duros. La desventaja es la necesidad de una batería potente.
El accionamiento neumático se diferencia en que, en lugar de un electroimán, el elemento de trabajo principal es un par de cilindro y pistón. Gracias al aire comprimido, la velocidad de activación es mucho más rápida que en modelos anteriores.
Ventajas y desventajas del uso de vehículos eléctricos
Los disyuntores SF6, al igual que otros tipos de dispositivos de distribución eléctrica, tienen una serie de ventajas y desventajas. A la hora de elegir una instalación se realizan los cálculos necesarios y, además de las características técnicas y de diseño, se tienen en cuenta los pros y los contras de los modelos.
Los interruptores tipo SF6 funcionan en condiciones difíciles con vibraciones periódicas, bajas temperaturas (con calefacción) y en áreas con riesgo de incendio.
Las desventajas incluyen el alto costo del relleno - SF6, las características específicas de la instalación en un panel o base y la necesidad de ciertas calificaciones del personal operador.
Reglas para conectar y dar servicio a vehículos eléctricos
Todas las acciones relacionadas con la instalación, encendido/apagado, reparación y mantenimiento de dispositivos SF6 están sujetas a reglas estrictas que están reguladas por PUE 1.8.21.
Para conectar la instalación es necesario comprobar la presencia de presión mínima en la cámara llena de gas, de lo contrario el interruptor fallará. Para evitar daños, se instala una alarma que se activa cuando los parámetros de presión caen críticamente. El nivel de presión se puede controlar mediante un manómetro.
El armario del variador está equipado con elementos calefactores que previenen eficazmente la formación de condensación en los elementos del mecanismo. El operador debe asegurarse de que los calentadores estén siempre encendidos.
Durante la inspección del disyuntor, es necesario verificar la protección externa, eliminar la suciedad y corregir daños. Si los contactos se calientan, debe averiguar el motivo.
Si hay un crujido o un ruido sospechoso, es necesario identificar la fuente. La estructura metálica de montaje también forma parte de bucle de tierra, por lo que se debe comprobar su integridad.
Se deben tomar las lecturas del manómetro. La presión debe corresponder a la norma calculada por el fabricante.Es necesario verificar la capacidad de servicio de los dispositivos de regulación y monitoreo y, si uno o más elementos fallan, tomar medidas: reemplazarlos o enviarlos a reparar.
Si la presión del gas ha disminuido, se deberá rellenar la cámara con gas SF6. No es necesario limpiar el aislamiento, ya que la estructura está completamente sellada.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Puede aprender cómo están diseñados los interruptores SF6, según qué principio se apaga el arco y qué tipos de dispositivos existen en un vídeo útil e informativo.
Vídeo #1. Revisión de interruptores SF6 con descripción del dispositivo y principio de funcionamiento:
Vídeo #2. Características del diseño de la instalación:
Vídeo #3. Cómo instalar el interruptor:
Los disyuntores SF6 salen de la línea de montaje de fábrica en plena preparación operativa y están diseñados para funcionar en una variedad de zonas climáticas, desde tropicales hasta frías, por lo que son utilizados activamente por empresas industriales en varios países.
