Diseño y Desarrollo del Interruptor de Circuito por Vacío WVT-12

I. Investigación de Mercado y Técnica

Desde 2003, he estado involucrado en el proyecto clave de localización de la tecnología del interruptor de circuito de vacío WVT-12 para la empresa Anhui Longbo. En ese momento, en la clase de tensión de 12kV, los interruptores de circuito de vacío ocupaban más del 98% de todos los interruptores de circuito. Con el avance de la construcción de redes eléctricas y el crecimiento de la demanda de electricidad industrial y residencial, los mercados nacional e internacional han mostrado una tendencia continua al alza en la demanda de avanzados interruptores de circuito de vacío de 12kV.

La tecnología de la serie WVT se introdujo con éxito desde Polonia en 1997. Su tecnología general está a nivel avanzado mundial y domina los mercados de Europa del Este, Europa Central, la Comunidad de Estados Independientes (CEI) y otras regiones. A través de una investigación técnica profunda, hemos observado atentamente que los interruptores de circuito de vacío se dirigen hacia la miniaturización, operación mínima (o sin mantenimiento) y alta confiabilidad. Entre ellos, ha surgido la tecnología de polos fundidos, que funde astutamente la cámara de extinción de arco y el circuito principal con resina epoxi en un solo proceso, logrando un excelente rendimiento de operación sin mantenimiento a lo largo del ciclo de vida del producto, y ya se ha convertido en la tendencia de desarrollo principal en la industria.

En términos de cumplimiento de normas, los interruptores de circuito de vacío nacionales siguen principalmente las normas como JP3855-96 Condiciones Técnicas Generales para Interruptores de Circuito de Vacío de Alta Tensión de 3.6～40.5kV AC y DL403-91 Condiciones Técnicas para Pedido de Interruptores de Circuito de Alta Tensión de Interior de 10～35kV. A nivel internacional, aunque no hay una norma específica que corresponda completamente a la JB3855 china, a menudo se aplica la norma IEC 56 Interruptores de Circuito de Alta Tensión AC. Es digno de mención que las normas chinas en términos de nivel de aislamiento, nivel de voltaje soportado de las cámaras de extinción de arco de vacío después de las pruebas de vida útil eléctrica, tiempo de rebote de cierre de los contactos y corriente de prueba para las pruebas de elevación de temperatura son todas superiores o más estrictas que las normas IEC.

II. Diseño del Esquema Técnico
(A) Determinación del Concepto del Esquema Técnico

Descompusimos y analizamos las tecnologías típicas de interruptores de circuito de vacío en la clase de tensión de 12kV, y comparamos tres productos: ZN28, VEP y VD4:

• ZN28: Tiene una amplia cobertura de mercado y un precio bajo, pertenece al tipo económico, adecuado para ocasiones generales;

• VD4: Tecnología ABB, en una posición líder mundial, adecuada para lugares de alto parámetro y alta confiabilidad;

• VEP: Asimila la tecnología alemana y cumple con las normas nacionales chinas y las normas industriales alemanas.

Nuestro concepto del esquema técnico es: el rendimiento eléctrico y las dimensiones externas alcanzan el nivel de VD4, el rendimiento del mecanismo de operación es mejor que el de VEP y VD4, con una estructura más compacta, un rendimiento más confiable y, al mismo tiempo, tiene precios competitivos en el mercado.

(B) Diseño Específico del Esquema

• Diseño General: Las dimensiones externas son intercambiables con VD4, VEP y tipos ZN□-12, y los parámetros eléctricos básicos e indicadores de rendimiento principal son consistentes con los de VD4 y VEP.

• Circuito Conductor Principal: Adopta polos encapsulados. A través de la tecnología de formación APG, los componentes principales del circuito, como las cámaras de extinción de arco de vacío, se incrustan en resina epoxi y se funden en un cuerpo integral, simplificando la montaje, reduciendo la resistencia del circuito conductor principal, mejorando el rendimiento de aislamiento y logrando la miniaturización y operación sin mantenimiento.

• Cámara de Extinción de Arco de Vacío: Equipada con una cámara de extinción de arco de vacío de sellado central, contactos de cobre-cromo y una estructura de campo magnético longitudinal en forma de taza, caracterizada por alta resistencia al voltaje, baja tasa de desgaste eléctrico, larga vida útil eléctrica, etc.

• Mecanismo de Operación: Colocado delante y detrás de la cámara de extinción de arco de vacío, es un mecanismo de almacenamiento de energía de resorte plano con funciones de almacenamiento de energía manual y eléctrica. Adopta un diseño modular, reduce los eslabones intermedios en el mecanismo de transmisión y utiliza un mecanismo de perno de media articulación para la retención de cierre. El mecanismo de almacenamiento de energía usa un diseño de deceleración de turbina y gusano, etc. La bobina de disparo es de estructura directa totalmente cerrada, y el ajuste de sobrecarrera está conectado al mecanismo a través de una varilla aislante, facilitando el ajuste de sobrecarrera del interruptor sin quitar el circuito principal.

• Diseño de Contactos: Adopta contactos de campo magnético longitudinal en forma de taza. Durante el arco, la corriente genera un campo magnético longitudinal, haciendo que el arco se difunda y distribuya uniformemente. Cuando la corriente pasa por cero, la resistencia de aislamiento se recupera rápidamente para lograr la interrupción.

III. Análisis de Beneficios Económicos y Sociales

A finales de febrero de 2006, fabricamos el interruptor de circuito de vacío de alta tensión para interior WVT según el esquema de diseño. Después de la inspección de calidad, se envió al centro de pruebas nacional para pruebas de tipo el 2 de marzo. El 13 de abril, se obtuvo el informe de inspección, y los resultados cumplieron con los requisitos, satisfaciendo los estándares de interruptores de circuito M2 y C2.

Este producto cuenta con tecnología avanzada y derechos de propiedad intelectual independientes, con larga vida útil y operación sin mantenimiento, reduciendo las pérdidas económicas por el mantenimiento eléctrico. Tiene un buen rendimiento de aislamiento, puede usarse en entornos adversos, puede reemplazar productos importados y tiene un precio más bajo. La demanda anual del mercado nacional es de aproximadamente 350,000 unidades, mostrando un amplio panorama de mercado y buenos beneficios económicos y sociales.