Vacuostato: dispositivo y principio de funcionamiento + matices de selección y conexión.
Un dispositivo eléctrico, un disyuntor de vacío, es un dispositivo destinado a funcionar como parte de redes eléctricas de alto voltaje.Debe su nombre a una característica de diseño: una cámara de vacío, gracias a la cual se logra la extinción instantánea del arco eléctrico.
El dispositivo se utiliza como interruptores diseñados para apagar equipos en caso de situaciones de emergencia o como parte de una operación de rutina. Echemos un vistazo más de cerca a qué es un conmutador de vacío y por qué es necesario.
El contenido del artículo:
¿Cómo funciona un vacuostato de alto voltaje?
La base de la funcionalidad de las cámaras de vacío utilizadas en el diseño de interruptores son las propiedades físicas del gas en estado descargado. En tales condiciones, la propiedad del gas, caracterizada como resistencia eléctrica, cambia significativamente hacia un aumento.
Este efecto de un ambiente altamente enrarecido (oscilan entre 10-6 a 10-8 N/cm2) se utiliza con éxito en diseños de interruptores complementados con cámaras de vacío de gas a través de las cuales pasan grupos de contactos eléctricos.
La corriente que fluye a través de los grupos de contactos (en el momento en que se desconecta el contacto) forma una descarga eléctrica: un arco.La combustión por arco se produce debido a la ionización parcial de los vapores metálicos, que inevitablemente se forman debido a las altas temperaturas. El paso de corriente entre los contactos a través del plasma formado se mantiene hasta que la corriente pasa al bus cero.
Tan pronto como llega el momento de pasar por el “cero”, el arco eléctrico se apaga. El proceso general no dura más de 7 a 10 microsegundos.
Diseño de vacuostatos.
La variedad de disyuntores de vacío, teniendo en cuenta su diseño, es bastante amplia. Por tanto, es difícil dar las características de estos dispositivos en su conjunto. Mientras tanto, independientemente de las diferencias de diseño, el principio de funcionamiento permanece sin cambios.
Consideremos para información general. vacuostato tripolar, equipado con un motor de resorte. Este dispositivo está diseñado para instalación en interiores o exteriores. En cualquier caso, su instalación se realiza dentro de cajas metálicas de distribución especial.
Los dispositivos se pueden utilizar en una variedad de áreas de la economía nacional. Sin embargo, hay algunas limitaciones.
Por tanto, los disyuntores de vacío no están previstos para su instalación y posterior funcionamiento en las siguientes condiciones:
- habitaciones donde haya fuego o atmósfera explosiva;
- instalaciones diseñadas para permitir conmutaciones frecuentes;
- instalaciones de tipo móvil (móviles);
- Sistemas energéticos de embarcaciones marítimas y fluviales.
Los disyuntores de vacío suelen tener dos tipos de diseño:
- Para instalación permanente.
- Para instalación con un carro de hardware.
Independientemente del diseño, en la zona del cuerpo del dispositivo hay tres polos equipados con cámaras de extinción de arco.
Dentro de las cámaras de vacío hay contactores móviles accionados por un mecanismo de motor de resorte. El cuerpo del dispositivo se complementa con un panel frontal que contiene elementos de visualización y dispositivos de control.
Los tres polos del circuito principal están realizados en forma de columnas. La ubicación de los polos suele estar en la parte trasera del chasis del motor de resorte. Cada polo está equipado con una cámara de extinción de arco, que está encerrada dentro de un aislante de polímero. Para mejorar la resistencia eléctrica, el cuerpo del aislador tiene forma acanalada.
Dentro de cada cámara de vacío se monta un grupo de contacto de dos elementos: móvil y fijo. El elemento de contacto móvil está conectado al mecanismo de conmutación a través de un aislante de tracción. Lo siguiente es la conexión con el pin de contacto inferior. Y el contacto fijo se conecta mediante un ajuste cónico al terminal de contacto superior del dispositivo.
¿Cómo funciona el interruptor?
Los contactos móviles de las cámaras de vacío están conectados mecánicamente al eje del accionamiento del motor de resorte. Gracias al resorte de potencia, que está prearmado (establecido en estado de tensión), la transmisión se puede activar fácilmente simplemente presionando un botón de control u otro mecanismo.
El resorte (generalmente dos resortes) se carga mediante una transmisión por cadena. El modo de funcionamiento normal del equipo implica cargar el resorte mediante un motor eléctrico equipado con una caja de cambios. Al mismo tiempo, hay una palanca de armado manual, que se utiliza en caso de accidente o pérdida de potencia.
El resorte armado se fija mediante el mecanismo de gatillo. Este mecanismo se controla mediante un accionamiento electromagnético o mediante un botón de encendido. Tan pronto como se activa el modo de activación, se libera el bloqueo y la fuerza de tracción del resorte activa el mecanismo de leva. Éste, a su vez, actúa sobre el eje, que está conectado mecánicamente al mecanismo de conmutación de los contactos móviles de las cámaras de vacío.
La operación para apagar el disyuntor de vacío se realiza activando el modo "Apagado", con un electroimán o un botón. La secuencia de acciones es casi la misma que la del primer modo. Aquí también intervienen los resortes de disparo, cuyo estado se establece mediante el gatillo de disparo.
La comodidad de operación y control del funcionamiento del dispositivo la proporciona el panel de control. A lo largo del frente del panel se encuentran elementos: un contador de ciclos, un indicador de estado del resorte de carga y un indicador de estado del vacuostato.
Características de las estructuras extraíbles.
El equipamiento extraíble se monta sobre la base de un carro especial para equipamiento. Utilizando este accesorio, el interruptor se inserta dentro o fuera del gabinete.
El carro de hardware no sólo sirve como transporte para el dispositivo, sino que también actúa como controlador para cambiar el dispositivo al modo de prueba o al modo de funcionamiento tan pronto como se inserta el interruptor en el armario.
El vacuostato se fija directamente a la parte móvil del carro. La fijación se realiza mediante conexiones atornilladas. Mientras tanto, el carro de ferretería también tiene una parte estacionaria, donde se fija el accionamiento de la parte móvil. El movimiento del módulo móvil con respecto al estacionario se realiza mediante el tornillo de la manija de control del carro.
La parte móvil es una base metálica sobre cuatro ruedas, tratada con revestimiento galvánico. Hay un bloqueo mecánico externo (barra de presión) del electrodo de tierra, un bloqueo del tornillo de accionamiento, contactos de bloqueo, un mecanismo de bloqueo del interruptor y otros elementos que aseguran el movimiento o la fijación.
Instalación y conexión del dispositivo.
Antes de comenzar a instalar un disyuntor en vacío, es necesario inspeccionar todos los elementos accesibles desde el exterior para asegurarse de que no existan daños o defectos. Luego se limpian las superficies aislantes de los postes con un paño seco y sin pelusa.
No está permitido introducir equipos en el sistema si existen astillas, grietas o áreas deformadas en las superficies aislantes. Se debe comprobar el circuito de los circuitos secundarios, así como la conexión del bus del chasis.
Antes de la instalación, se debe verificar la funcionalidad del interruptor encendiéndolo manualmente (inactivo sin energía) y asegurarse de que los indicadores del panel de control estén en la posición correcta. Luego es necesario comprobar la presencia de las cubiertas de los postes. Si se utiliza equipo con clasificación de 1600 A y superior, se deben quitar las cubiertas de protección antes de la instalación.
Conéctate directamente a la red
Los terminales de las puntas de contacto de los conductores del cable de alimentación deben limpiarse antes de conectarlos a los terminales del interruptor.
El procedimiento de pelado difiere según el material del terminal utilizado:
- Para terminales de cobre y aluminio sin recubrimiento adicional, la limpieza se realiza con papel de lija de grano M20 o inferior, seguido de desengrasado de la superficie metálica.
- Si los terminales son de cobre o aluminio recubiertos con una capa de plata, simplemente se pueden limpiar con un paño sin pelusa.
Es inaceptable utilizar cables cuyo revestimiento de plata en los terminales esté dañado en un área superior al 5%. En este caso, se deberá sustituir el elemento dañado. Puede encontrar más información sobre terminales para conectar cables en este material.
Los conductores externos están conectados a los terminales del vacuostato de tal manera que los conductores externos no crean fuerzas mecánicas en los terminales del dispositivo. Las conexiones se realizan mediante un acoplamiento de perno utilizando arandelas metálicas elásticas planas.
¿Cómo se realiza la conexión a tierra?
Los dispositivos estacionarios se conectan a la plataforma "tierra" mediante una conexión atornillada (M12) directamente en el punto marcado "Puesta a tierra".
Se debe desengrasar la zona del punto de contacto de “Puesta a tierra” antes de la conexión. El conductor de puesta a tierra debe ser un bus de sección suficiente (Reglas de instalación eléctrica), un cable flexible o un conductor trenzado. Antes de colocar el conductor sobre la almohadilla de contacto, lubrique las superficies de contacto con un lubricante especial (CIATIM-203).
El diseño de tipo extraíble se conecta a tierra mediante los elementos del carro del equipo. La puesta a tierra del disyuntor al vacío se realiza a través de la estructura del carro de ferretería, para el cual también existen elementos de fijación.
Poner el dispositivo en funcionamiento
El dispositivo se pone en funcionamiento después de una verificación adicional del equipo instalado y preparado. En particular, se comprueba la seguridad de la conexión a tierra, el estado de fijación de los componentes del conjunto y el acceso del medio refrigerante a elementos potencialmente calefactores.
Las superficies de las varillas portadoras de corriente en contacto con las laminillas de los grupos de contacto de la roseta deben tratarse con una pequeña cantidad de lubricante CIATIM. En general, es necesario realizar todos los procedimientos previstos por el PES en caso de pruebas de aceptación y garantizar que la tensión de funcionamiento corresponda a los límites permitidos.
El personal que tenga permiso para dar servicio a instalaciones eléctricas que funcionen con voltajes superiores a 1000 voltios puede operar el disyuntor de vacío. El grupo de acceso aprobado para el personal de servicio no debe ser inferior a un tercio. Antes de comenzar a trabajar con el equipo, el personal se somete a un mínimo técnico para estudiar las complejidades de un modelo de equipo específico.
¿Cómo elegir un disyuntor de vacío?
El dispositivo se selecciona teniendo en cuenta sus parámetros nominales, que se consideran en relación con los parámetros de la red existente en el sitio de instalación. La elección se realiza según el criterio de los modos de funcionamiento con carga máxima esperados para las condiciones de funcionamiento.
Se permite que la tensión nominal del disyuntor de vacío sea igual (o aumentada) en relación con la tensión nominal del sistema alimentado a través del disyuntor.
El parámetro de corriente nominal a largo plazo se selecciona por encima de la corriente nominal del sistema suministrado. El parámetro de corriente de corte nominal se selecciona por encima del valor máximo Corriente nominal Cortocircuito (se tiene en cuenta el momento de divergencia de los contactos).
Desde el punto de vista de las posibles condiciones de cortocircuito, la elección se realiza teniendo en cuenta las condiciones más graves.
El valor de la componente aperiódica se calcula teniendo en cuenta las condiciones de cortocircuito con tensión nula en cualquiera de las líneas de fase. En este caso se debe tener en cuenta el parámetro de corriente aperiódica fijado por el fabricante del equipo.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Puede obtener aún más material sobre el diseño, el principio de funcionamiento y las condiciones de instalación de un disyuntor de vacío en el siguiente vídeo:
Los vacuostatos se diferencian de otros tipos de dispositivos por su estructura relativamente simple y confiable. Por lo tanto, este tipo de equipo funciona durante mucho tiempo sin quejas. La vida útil natural está determinada por el número de operaciones de al menos 20 000. Siempre que el mantenimiento se realice de manera oportuna, esta vida útil aumenta entre un 5 y un 10 %.Mientras tanto, el mantenimiento de explosivos se limita a un pequeño número de operaciones ligeras.
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¿Puede averiguar con más detalle por qué se necesita dicha conexión a tierra del interruptor?
Buenas tardes, Artem. El objetivo principal de dicha conexión a tierra es garantizar la seguridad del trabajo.
La primera imagen es un fragmento de un diagrama de una aparamenta exterior. Lo que parece mostrarse (las letras no están claras) es un disyuntor de vacío y transformadores de corriente. Estos últimos están tecnológicamente relacionados con los explosivos. Dichas áreas de aparamenta deben estar "cercadas" con láminas de puesta a tierra estacionarias, que garantizan la seguridad del trabajo del personal que repara, da servicio a explosivos, transformadores y otros elementos de la sección del circuito. Estos interruptores de puesta a tierra están regulados por la cláusula 4.2.28. PUE. Captura de pantalla adjunta.
La segunda imagen es un fragmento de una aparamenta de 10 kV completamente cerrada. El propósito de estos cuchillos es similar. Mientras realiza el trabajo, el personal utiliza seccionadores para aislar el área de trabajo (corta la energía de todos los lados de un posible suministro de voltaje erróneo) y usa cuchillos de conexión a tierra para conectar a "tierra" el equipo que se lleva a reparar.