Entre los equipos de conmutación, un lugar de honor, como veterano, está ocupado por un interruptor de aceite, que se utiliza en los interruptores cerrados y abiertos de cualquier voltaje.
Su función principal es habilitar o deshabilitar líneas individuales de un sistema eléctrico que funciona normalmente o en situaciones inusuales. La desconexión en función de las circunstancias se produce de forma automática o manual.
En este artículo analizaremos los tipos existentes de estos dispositivos, su clasificación y etiquetado. También preste atención a las ventajas y desventajas de dichos interruptores, características y reglas para su uso. Para una mejor comprensión del material, recogimos diagramas, tablas, fotos visuales y reseñas de videos temáticos.
Contenido del artículo:
- Pros y contras de los interruptores de aceite
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Clasificación del interruptor de aceite
- Vista # 1 - equipo tipo tanque
- Vista # 2 - Interruptores de olla o aceite bajo
- Marcado del interruptor de aceite
- Reglas de operación de MW
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
Pros y contras de los interruptores de aceite
Estos dispositivos son relativamente sencillos. Tienen una buena capacidad de rotura, no dependen de las condiciones climáticas. En caso de avería, se pueden realizar reparaciones. Los tanques de MV son adecuados para la instalación al aire libre. Existen condiciones para la instalación de transformadores de corriente embebidos.
La tasa de divergencia en los contactos desempeña un papel importante en el trabajo del MW. Puede surgir una situación cuando los contactos divergen a gran velocidad y el arco alcanza instantáneamente una longitud que es crítica para ello. En este caso, la magnitud del voltaje de recuperación puede no ser suficiente para perforar el espacio de contacto.
Desventajas más de los interruptores del tanque. La primera es la presencia de una gran cantidad de aceite, por lo tanto, considerables dimensiones de estas unidades y equipos de conmutación. El segundo es el riesgo de incendio y explosión, en caso de situaciones de emergencia, las consecuencias pueden ser las más impredecibles.
El nivel de aceite en el tanque y en las entradas, así como su condición, debe mantenerse periódicamente bajo control. Ante la presencia en las redes de suministro de energía de MW, es necesario tener una industria petrolera especial.
La foto muestra el interruptor de aceite VMG. Puede apagar cualquier corriente de carga y cortocircuito, incluido el límite de corriente de disparo. Este tipo es ampliamente utilizado en subestaciones transformadoras.
Clasificación del interruptor de aceite
El uso de los interruptores de aceite comenzó a finales del siglo pasado. Casi hasta mediados del siglo XX, simplemente no había otros dispositivos de desconexión en las redes de alto voltaje.
Hay dos grandes grupos de estos dispositivos:
- Tanque, que se caracteriza por la presencia de una gran cantidad de aceite. Para este equipo, es tanto el medio en el que se extingue el arco como el aislamiento.
- Bajo contenido de aceite o bajo volumen.. Sobre la cantidad de relleno en ellos dice el nombre en sí. Estos interruptores contienen elementos dieléctricos, y el aceite solo se necesita para la supresión del arco.
Las primeras se utilizan principalmente en instalaciones de distribución de 35 a 220 kV. El segundo - hasta 10 kV. Los dispositivos VMT de bajo nivel de aceite también se utilizan en los conmutadores externos diseñados para 110 y 220 kV.
El principio de extinción del arco en ambas especies es idéntico. El arco que aparece cuando se abren los contactos de alto voltaje del interruptor automático causa una rápida evaporación del aceite. Esto conduce a la creación de una envoltura de gas alrededor del arco. Esta formación consiste en vapores de aceite (alrededor del 20%) e hidrógeno (H2).
La brecha del arco se desioniza como resultado del enfriamiento rápido del tronco del arco al mezclar gases de alta y baja temperatura en la cubierta.
En el momento de la aparición de arcos en la zona de contacto, la temperatura es muy alta, aproximadamente 6000⁰. Dependiendo de la instalación, emita los conmutadores utilizados para uso interno y externo, así como para su uso en el PKK: equipo de conmutación completo.
Vista # 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 hasta 10 kV, en algunos casos hasta 35. Cada fase de los interruptores que operan en instalaciones de alto voltaje se coloca en un tanque individual.
Todos los interruptores del tanque tienen aproximadamente el mismo diseño. Un tanque de acero en las entradas de aceite coloca cámaras de arco. Contactos externos atravesados en puente
Los accionamientos hacia el tanque y los interruptores de bajo nivel de aceite pueden ser manuales, ensamblados automáticamente en una bobina de encendido del solenoide o cargados por resorte. En el segundo caso, se utiliza la propiedad magnética del solenoide, que permite apretar el núcleo metálico conectado mediante un sistema especial con el eje MV.
Cuando se aplica una corriente continua al devanado del solenoide, la unidad se enciende dibujando la barra del núcleo magnético y luego girando el eje del interruptor.
El eje se mantiene en esta posición mediante un cierre especial. Simultáneamente con la inclusión del solenoide, se establece una cierta posición de los resortes de disparo, que al recibir un impulso eléctrico especial apagará el MV.
El proceso de apagado inicia el segundo solenoide al derribar un mecanismo de rodillo (pestillo). Como resultado, el eje gira instantáneamente por el resorte y se apaga. El funcionamiento de una unidad de solenoide requiere la presencia de una batería para alimentarla con corriente continua.
Cuando falta la batería, use un mecanismo de resorte. La inclusión se realiza mediante un motor eléctrico o por esfuerzos musculares. La desconexión manual es posible para unidades de baja potencia con un valor de corrientes de cortocircuito de hasta 30 kA, para cuyo cierre se debe aplicar un máximo de 25 kg.
Odnobakovy MV con un arco abierto
En algunos conmutadores, instale interruptores de tanque que no tengan cámaras de arco. El arco eléctrico se extingue aquí de la manera más simple: rompiendo dos veces los contactos en un recipiente lleno de aceite. Tales dispositivos con un arco abierto son modelos domésticos de la base naval y VME. Están clasificados para una corriente nominal de 1,25 kA.
Esquema VME-6-200. El diseño consiste en un tanque (1), una cubierta (2), aisladores de porcelana (3), contactos fijos (4), Contactos móviles (5), travesaño (6), contactos de arco (7), placas (8), resortes (9), eje (10)
El símbolo "E" denota la excavadora, el dígito 6 denota un voltaje de 6 kV, 200 denota la corriente nominal en amperios. La corriente de corte para este MV es de 1.25 kA. El tanque de este MV está hecho de acero y está conectado a la tapa de fundición de hierro por medio de pernos. Las paredes del tanque están cubiertas con aislamiento (13).
Los seis aisladores de porcelana que pasan por el extremo de la tapa con soportes de cobre que realizan la función de contactos de trabajo fijos. La serie VME tiene un volante manual.
En el puente transversal o de contacto hay contactos móviles. Aquí también están arqueando contactos móviles en forma de ángulos de latón. Las placas de cobre con puntas de latón ubicadas en la parte inferior de los extremos del aislador son contactos de arco fijo. La tracción aislante a través del contacto con el mecanismo de accionamiento informa el movimiento de los contactos móviles.
Con la posición elevada, la cruceta, los contactos fijos se cierran, el resorte responsable de la desconexión se comprime y MV se enciende. El interruptor está conectado al eje de transmisión del pestillo, que lo mantiene en la posición de trabajo. En cualquier desconexión, se suelta el pestillo, se abre el resorte y la travesía sigue rápidamente hacia abajo. En este caso, hay una apertura secuencial de los contactos de trabajo: 4 y 5, luego - 7.8.
Esto causa en cada polo del interruptor automático la apertura de un circuito en dos puntos, la aparición de un arco y la descomposición del aceite. Dentro de los depósitos 12, la presión alcanza de 0,5 a 1 MPa, activando así el proceso de desionización. En un máximo de 0,1, los arcos se redimen y las conchas, en aumento, se encuentran debajo de la tapa y aumentan el volumen del colchón de aire.
Cuando todas las fases del MV están en el mismo contenedor, el aceite aísla los contactos entre ellos y del cuerpo del tanque, que debe estar conectado a tierra
Este último sirve como amortiguador, reduciendo la fuerza de impacto en el proceso de extinción de arco. La altura normal de la bolsa de aire es aproximadamente el 25% del volumen. Exceder este umbral puede causar una explosión.
Dichos interruptores son fáciles de operar, son relativamente económicos y son cómodos de usar en subestaciones abiertas. Pero los vapores de aceite caliente, incluso cuando están simplemente en contacto con el oxígeno, son inflamables.
La combustión del arco en el entorno de aceite comienza el proceso de policondensación, lo que altera la resistencia eléctrica del aceite. El tanque obstruye el sedimento formado por partículas de carbono. Por lo tanto, las revisiones de la unidad con cambio de aceite son necesarias.
Interruptores de aceite con cámara de arco
La capacidad de ruptura y la confiabilidad de los interruptores de tipo tanque aumentan significativamente la presencia de la rampa de arco. Se coloca en el aceite en el tanque. En los interruptores automáticos de tres tanques, cada fase se coloca en un tanque separado.
Un polo del interruptor del tanque en el corte. Está equipado con una cámara de extinción de arco C-35 - 630 - 10. La marca indica que el disyuntor está diseñado para su instalación en interruptores de 35 kV y superiores, tiene una potencia nominal de 630.4 kA, la clasificación de disparo es de 10 kA
El diseño es más complicado que el de una máquina virtual sin cámaras de arco y consta de:
- postes (1);
- transformador de corriente (2);
- carcasas de accionamiento (3);
- varillas (4);
- contacto fijo (5);
- cámaras de arco (6);
- aislamiento (7);
- elemento calefactor (8);
- Dispositivos de liberación de aceite (9).
La parte superior de la cámara está equipada con un contacto fijo. Cuando se enciende, penetra en un contacto móvil, teniendo la forma de una varilla. En el caso de una parada, la varilla abandona el contacto fijo, como resultado de lo cual aparece un arco en la cámara. La magnitud de la presión que surge en este caso excede en un orden de magnitud el parámetro correspondiente de los interruptores que no están equipados con una rampa de arco.
Una presión de 8-7 MPa corta el diámetro del arco, aumenta la resistencia a la ruptura de la brecha después de que la corriente pasa a través de la marca cero. Como resultado, hay un proceso más rápido de extinción del arco. Después de la salida del contacto móvil de la cámara, los gases de escape con atrapamiento parcial de aceite siguen a través de la abertura libre.
El arco del barril se enfría rápidamente, se produce una intensa desionización. Con el aumento de la corriente, aumenta la eficiencia de la cámara de supresión del arco. MW puede funcionar como un equipo de arco abierto en caso de desconexión de corrientes pequeñas.
Además de aumentar la presión de la mezcla de vapor en la brecha del arco para acelerar la extinción del arco usando un método como la explosión mejorada de un cóctel de vapor en la zona del arco. Hay un soplado longitudinal, transversal, contrario.
El tipo de voladura automática está determinado por el diseño de la cámara de arco. En el primer caso, el vector de mezcla de vapor tiene una dirección longitudinal con respecto al tronco del arco (fragmento a). Con la dirección transversal, el flujo sombrío se mueve en la dirección perpendicular a la columna del arco o en un cierto ángulo (fragmento b).
En el caso de que el flujo del flujo tenga una dirección opuesta al vector de movimiento del contacto móvil con el arco, se produce un contra-soplado. A menudo, en los dispositivos de arco, se utilizan combinaciones de estos métodos.
El arco en MW se extingue en 3 etapas. En la primera (a), en el arco, se produce la liberación de electricidad y se genera una alta presión en una cáscara cerrada. En el momento de la liberación de la mezcla de la cáscara comienza la segunda etapa (b). El tercero (in): eliminación de los restos de gases calientes y productos de descomposición de la cámara.
En la última etapa, la cámara se está preparando para participar en el próximo ciclo de apagado. Para el apagado automático, este paso es crucial.
Vista # 2 - Interruptores de olla o aceite bajo
En instalaciones cerradas, los potenciómetros se utilizan como generador y distribución. Al aire libre - como subestación y distribución. Las funciones de aislamiento en los interruptores de este tipo de aceite no funcionan, es necesario solo como un medio para extinguir el arco.
El riesgo de incendio y explosión de las máquinas virtuales de bajo volumen es mucho menor que el de las de tanque. Se instalan tanto en el conmutador abierto como en el conmutador cerrado de cualquier voltaje de hasta 110 kV. El papel del aislamiento de los polos entre sí y la tierra se realiza mediante dieléctricos como la porcelana, la resina colada y la esteatita.
El aceite en estas máquinas virtuales ocupa solo del 3 al 4% del volumen del polo. El pequeño volumen de aceite, el pequeño peso y los tamaños convenientes son la ventaja indiscutible de este equipo. Sin embargo, se utilizan en dichos nodos del sistema donde no se imponen requisitos elevados a los conmutadores.
Estas limitaciones se explican por el fuerte acoplamiento de la capacidad de desconexión con la corriente conmutable, la incapacidad de la estructura para trabajar en condiciones de desconexiones frecuentes.
Otra razón es la dificultad para implementar el recierre automático múltiple de alta velocidad. En los interruptores de bajo volumen, utilice los siguientes tipos de soplado de aceite: transversal, longitudinal, mixto. Los expertos consideran que el primero es el más efectivo.
Para los interruptores de este tipo destinados a interruptores cerrados, los contactos se colocan en un tanque de acero. MV de 35 kV y superiores tienen una carcasa de porcelana. El equipo más usado es suspendido 6-10 kV. Su cuerpo está fijado en un marco común para todos los polos. Los tres polos tienen una cámara de supresión de arco, cada uno está diseñado para una ruptura de contacto y para voltajes grandes, 2 o más.
El diseño de los interruptores de bajo nivel de aceite incluye contactos móviles y fijos (1 y 3), una cámara de arco (2), contactos (4) que funcionan
De acuerdo con el esquema anterior, se producen conmutadores VMP, VMG, MG, diseñados para voltajes de hasta 20 kV. Una característica del diseño de los interruptores para grandes corrientes es que los contactos de trabajo se colocan en el exterior y el arco en el interior del tanque.
Los interruptores de la serie VMP se utilizan a menudo en dispositivos cerrados, así como en dispositivos de conmutación de 6-10 kV. En los conmutadores completos instale los conmutadores serie VK. Están equipados con un accionamiento electromagnético o de resorte incorporado, y están diseñados para indicadores de corrientes de disparo de 20 a 31.5 kA y para clasificaciones de corriente de 630 a 3150 A.
Interruptores Kolonkovye, fabricados específicamente para equipos de conmutación, con diseño retráctil diferente. En instalaciones de 35 kV instale el tipo de columna VM de las series VMK y WMEP. RU 110, 220 kV equipado con interruptores de la serie TDC. La unidad tiene una base soldada sobre la cual se colocan sus tres polos. Gestión - unidad de primavera.
En el interruptor de fotos VMT-110. La imagen de la izquierda muestra los nodos en los que consiste: un mecanismo de resorte (1), un aislante, un polo de referencia del interruptor (2), un dispositivo de arco (3), una base (4), un mecanismo de control (5)
En el lado derecho de la foto, se muestra un módulo, donde: 1: tiro, 2: un contacto móvil conectado al conductor descendente a través de los colectores de corriente. Cámara de arco, marcada con número 3, contacto fijo - 5. Todo lo anterior se coloca en un aislante hueco (4) de porcelana. Dentro está el aceite del transformador, y en la parte superior hay una tapa (6).
Este último está equipado con un manómetro para controlar la presión en el módulo. Además, en la tapa hay una unidad para llenado con mezcla de gas comprimido, válvula de escape automática, indicador de aceite (8). El contacto móvil y el dispositivo de control están conectados por varillas aislantes.
El diseño del polo es idéntico para toda la serie de interruptores. En los tanques de MT para corrientes de 630 a 1600 A hay 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 además incluye controles y protecciones:
- electroimanes de disparo;
- relés que actúan instantáneamente y con exposición a una corriente de umbral;
- relé de baja tensión;
- contactos adicionales.
Dependiendo del método de disposición, hay interruptores de bajo nivel de aceite con una disposición inferior de la cámara de arco y una opuesta: la superior. En el primer caso, el contacto móvil realiza el movimiento de arriba a abajo, en el segundo, y viceversa. La capacidad de ruptura de este último es mayor.
Marcado del interruptor de aceite
Descodificar las marcas del fabricante en el interruptor de aceite le permitirá familiarizarse con la información básica al respecto. Consideremos, por ejemplo, el etiquetado del conmutador VMG-133. El primer carácter "B" dice que tienes un interruptor.
Este diagrama muestra la composición del símbolo para interruptores de alto voltaje, incluso para equipos llenos de aceite.
Segundo - "M" Indica el tipo de interruptor, en un caso particular - bajo nivel de aceite. Carta "G" Determina la pertenencia a un tipo particular - pot. 133 - Serie MB.
Reglas de operación de MW
Las reparaciones, el personal operativo, los especialistas asociados con el mantenimiento y la operación de los interruptores de circuito de aceite deben conocer las instrucciones relevantes, el dispositivo y el principio de operación del equipo.
Los empleados que sirven CF durante la operación deben controlar:
- Tensión efectiva, corriente de carga. Los indicadores no deben ir más allá de los valores de la tabla.
- La altura de la columna de aceite en los polos, sin fugas.
- Presencia de grasa en las piezas de frotamiento. Los contactos pueden perder su movilidad y congelarse si la lubricación de los elementos de fricción se vuelve espesa y sucia.
- El polvo del local en el que se ubican los interruptores.
- Cumplimiento de las características mecánicas de los interruptores operados con normas tabulares.
Después de cada viaje, necesita inspeccionar el equipo. La información sobre estas interrupciones se registra en un registro especial. Debe haber un registro de defectos para registrar información sobre las fallas detectadas durante el funcionamiento de la unidad. El interruptor en el que se ha producido un disparo como resultado de un cortocircuito está sujeto a inspección.
Compruebe la liberación de aceite. Si esto sucediera, además, en grandes cantidades, esto indica un disparo anormal del cortocircuito. El equipo se saca de servicio y se inspecciona. Cuando el aceite está oscuro, necesita ser reemplazado. La velocidad de apertura se ve afectada negativamente por la viscosidad del aceite, que aumenta con una caída de la temperatura.
A veces es necesario reemplazar el lubricante usado durante la reparación por uno nuevo: CIATIM-221, GOI-54 o TsIATIM-201.
Tabla con características técnicas de los interruptores de aceite. Si los valores reales no corresponden a los valores de fábrica, se repite el ajuste.
Después de retirar el MV del trabajo, los aisladores, la tracción y el aislamiento de los tanques para las grietas están sujetos a una inspección minuciosa. Se frota el aislamiento fuertemente contaminado. La necesidad de una reparación extraordinaria aparece después de una cierta cantidad de fallas.
La inspección periódica (software) se realiza mensualmente. Al mismo tiempo, preste atención al grado de calentamiento del interruptor. TR (mantenimiento) se realiza anualmente. Incluye trabajos como la verificación y eliminación de defectos en sujetadores, cinemática de unidades, nivel de aceite y sellos. Las partes aislantes también son verificadas para su integridad.
Después de 3-4 años después de la revisión, realice el promedio (CP). Incluye todo el conjunto de trabajos TP plus, además, realiza mediciones de la resistencia de transición de los polos y comprueba los parámetros mecánicos y de velocidad.
En caso de detección de inconsistencia de características controladas con datos tabulares, el interruptor se desmonta, se realiza el ajuste y el rango completo de pruebas de alto voltaje.
Durante una reparación extraordinaria, en su mayoría tratan de dejar el ajuste anterior sin cambios. Por este motivo, el interruptor se desmonta al mínimo. La frecuencia de reparaciones mayores - de 6 a 8 años. Se realiza una inspección general en su alcance, se retiran los cilindros del bastidor, se desconectan los neumáticos, se reparan la transmisión, los dispositivos de arco y los contactos de bloque.
Después de todo, hacer ajustes, pintar, conectar neumáticos, realizar pruebas. Para todo el trabajo la documentación.
Además de los interruptores de tipo de aceite en redes de alto voltaje, se utilizan otros dispositivos de desconexión. Por ejemplo, gas y vacío. Tenemos otros artículos en nuestro sitio web, que detallan las características y el diseño de estos tipos de interruptores, así como las características de su uso:
- Interruptor de vacío: dispositivo y principio de funcionamiento + matices de elección y conexión
- Interruptores automáticos aislados en gas: pautas de selección y reglas de conexión
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Dispositivo, tipos, finalidad y funcionamiento de MW:
Revisión detallada de VMP-10:
Todos los requisitos básicos para los interruptores que operan en condiciones de alto voltaje también se cumplen con los interruptores de aceite. La mayoría de ellos son seguros y confiables en su funcionamiento, proporcionan una desconexión rápida y son fáciles de instalar. A pesar de esto, los fabricantes se esfuerzan por garantizar un cumplimiento aún mayor de los requisitos de CF.
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