Diferencia entre disyuntores de vacíoyDisyuntores SF6En armarios de distribución
1. Introducción
Los disyuntores de vacío y los disyuntores de SF6 son los componentes principales de los armarios de distribución. En Europa y la mayoría de los países de Oriente Medio, se prefieren los disyuntores de SF6; en China, Japón y Estados Unidos, se prefieren los disyuntores de vacío; en otras regiones, las dos tecnologías son casi igualmente populares. Las tecnologías de alto y bajo contenido de aceite todavía se utilizan en pequeñas cantidades en China, Europa del Este, India y América Latina, pero la tendencia es muy obvia y pronto serán reemplazadas por los disyuntores de SF6 y las tecnologías de vacío. Los datos relevantes muestran que las empresas multinacionales de la industria eléctrica, incluida ABB, son complementarias en el desarrollo de las dos tecnologías. En los últimos años, el último y más importante desarrollo de las dos tecnologías en el país y en el extranjero es el uso de actuadores magnéticos permanentes y la integración de elementos sensores relevantes en el armario de distribución.
2 Características de interrupción del arco
2.1 Disyuntores SF6
Los disyuntores de SF6 utilizan actualmente sistemas de soplado automático. El disyuntor de tipo soplado automático tiene una energía de funcionamiento relativamente pequeña, pero tiene un buen rendimiento, como una pequeña energía de arco al cortar la corriente de cortocircuito y una larga vida eléctrica; al cortar pequeñas corrientes inductivas, su múltiplo de sobretensión es inferior a 2,5 veces. 2.2 Disyuntor de vacío
Los contactos de los interruptores de vacío deben tener una alta resistencia a la corrosión del arco al abrirse y cerrarse; al interrumpir pequeñas corrientes, deben tener un rendimiento de corriente de arco bajo. La investigación sobre materiales muestra que los materiales compuestos de cobre y cromo son los mejores y más satisfactorios materiales de contacto y los materiales compuestos de cobre y cromo con un contenido de cromo del 20% al 60% se utilizan ahora como materiales estándar para contactos. Inicialmente, se utilizaron contactos especiales para evitar el campo magnético radial en la superficie de contacto del arco, lo que obliga a la raíz del arco a girar continuamente a lo largo de la superficie de contacto, evitando así el sobrecalentamiento local y el desgaste desigual. Una mejora adicional en la forma del contacto es el desarrollo de un campo magnético axial, que puede distribuir uniformemente la raíz del arco sobre toda la superficie de contacto.
3. Tendencia de desarrollo deCircuito SF6disyuntores y disyuntores de vacío
3.1 Actuador magnético permanente
A primera vista, el mecanismo de funcionamiento del disyuntor solo realiza una función simple de "abrir-cerrar" o "cerrar-abrir". Cuando se alcanza la posición requerida, es necesario garantizar que el contacto permanezca en esa posición hasta que se reciba una orden para cambiar la posición. Por lo tanto, el actuador es un actuador biestable típico y su rendimiento debe ser altamente confiable. En el pasado, se han utilizado durante mucho tiempo resortes mecánicos y mecanismos de levas.
El actuador magnético permanente incluye un núcleo laminado fijo, imanes permanentes, bobinas de cierre y apertura y dispositivos electrónicos especiales, que pueden proporcionar todas las funciones auxiliares electrónicas como enclavamiento, apertura, cierre, etc., y también incluye instalaciones de autodiagnóstico. Los condensadores electrolíticos proporcionan la potencia de impacto necesaria para las bobinas de apertura y cierre. El sistema mecánico del actuador magnético permanente se simplifica enormemente y la gran reducción de sus componentes reduce la probabilidad de fallo en consecuencia, reduciendo así el nivel de mantenimiento del actuador[2]. Los nuevos disyuntores de vacío y actuador magnético SF6 son totalmente intercambiables entre sí, al igual que el diseño anterior. Esta intercambiabilidad permite reequipar el armario de distribución existente con una inversión mínima.
3.2 Integración de elementos sensores y dispositivos electrónicos
Mediante el uso del software apropiado y los elementos de sensores de corriente y tensión necesarios, la función de protección se integra en el sistema de control del disyuntor, lo que convierte al disyuntor en un dispositivo de automatización inteligente completo con funciones de protección y conmutación, y logra el objetivo de máxima fiabilidad, la menor interfaz de componentes, a fin de facilitar la aplicación en el sistema de distribución secundaria de media tensión. Este es también el estado actual de desarrollo del sistema de distribución de baja tensión.
4. Rendimiento técnico
4.1 Vida eléctrica y mecánica
La experiencia de uso muestra que tanto los disyuntores de vacío como los disyuntores de SF6 pueden funcionar sin mantenimiento. Los disyuntores de SF6 de alta calidad y los disyuntores de vacío cumplen totalmente con los requisitos estándar de los disyuntores de clase B en IEC60056. Es decir, los disyuntores de clase B no requieren mantenimiento en los componentes de interrupción durante la vida útil esperada, sino que solo requieren mantenimiento en otros componentes. IEC estipula el número de operaciones que el disyuntor debe poder completar en función de las condiciones de uso, como la red de la línea de escape conectada al disyuntor y si se utiliza el interruptor de reconexión.
4.2 Sobretensión de funcionamiento
Los disyuntores SF6 tienen un bajo nivel de sobretensión de funcionamiento sin ningún dispositivo externo.
Los interruptores de vacío con materiales de contacto modernos también presentan niveles bajos de corriente de interrupción. Sin embargo, en aplicaciones especiales, puede ser necesario un estudio detallado de los parámetros del sistema para determinar si se requiere un dispositivo especial de limitación de sobretensión, lo que depende principalmente de las características de la instalación industrial.
5. Ejemplos de aplicación
(1) Líneas y cables de escape: Cuando se utilizan para cortar y proteger la red de distribución de la línea de escape, los disyuntores de vacío y SF6 cumplen con los requisitos.
(2) Transformadores: Los disyuntores de vacío modernos y los disyuntores de SF6 son adecuados para cortar la corriente de excitación de transformadores descargados con un múltiplo de sobretensión inferior a 3.0.
En algunos casos especiales, como cuando se utilizan disyuntores de vacío para cortar transformadores de tipo seco en equipos industriales, se recomiendan pararrayos.
(3) Motores: Cuando se utilizan disyuntores para cortar motores, se debe prestar especial atención a la cuestión del manejo de la sobretensión. El límite objetivo de sobretensión es inferior a 2,5 veces, lo que se puede lograr con ambos disyuntores. Cuando se utilizan disyuntores de vacío para cortar motores pequeños (corriente de arranque inferior a 600 A), pueden ser necesarias medidas para limitar la sobretensión debido a los múltiples reencendidos del arco, que es un fenómeno de probabilidad muy baja.
(4) Bancos de condensadores: Ambas tecnologías son aplicables a la conmutación de bancos de condensadores sin reencendido. Al conmutar en grupos, puede ser necesario instalar reactancias para limitar la corriente de impacto. La tecnología de control síncrono de los disyuntores es una solución eficaz para este problema. Los disyuntores de SF6 se recomiendan especialmente para aplicaciones con tensiones nominales superiores a 27 kV.
(5) Hornos de arco: La conmutación de hornos de arco se caracteriza por un funcionamiento frecuente, una corriente elevada y unos intervalos cortos. Los disyuntores de vacío son especialmente adecuados para estas aplicaciones.
(6) Reactores en derivación: los interruptores automáticos de SF6 son adecuados para conmutar reactores en derivación, que suelen tener un múltiplo de sobretensión inferior a 2,5. Es posible que se requieran medidas adicionales para limitar la sobretensión cuando se utilicen interruptores automáticos de vacío.
(7) Tracción ferroviaria electrificada: En principio, se pueden utilizar ambos disyuntores, pero en algunas aplicaciones de suministro de energía de baja frecuencia (como 16,67 Hz), se recomiendan disyuntores de vacío.
6. Conclusión
Desde el punto de vista de su uso, los disyuntores de SF6 y los disyuntores de vacío son tecnologías complementarias. Los factores económicos, las preferencias de los usuarios, los hábitos del país, las capacidades de fabricación y los requisitos especiales de conmutación son los principales factores que tienen en cuenta los encargados de tomar decisiones a la hora de determinar el tipo de disyuntor. Los requisitos especiales, como la adecuación del disyuntor a las condiciones de trabajo y la conmutación frecuente, pueden ser factores adicionales que afecten a la selección del tipo de disyuntor. En este momento, puede ser necesario un estudio exhaustivo para tomar la mejor decisión.
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