LTB vs DTB vs GIS: Comparación de interruptores de circuito de alta tensión

O significado básico dun interruptor de alta tensión, simplemente posto, é que, en condicións normais, empregase para abrir (interrumpir, desligar) e pechar (conectar, recolocar) circuitos, alimentadores ou cargas específicas, como as conectadas a transformadores ou bancos de condensadores. Cando ocorre un fallo no sistema eléctrico, os relés de protección activan o interruptor para interrumpir a corrente de carga ou a corrente de curto-circuíto, asegurando así a segura operación do sistema eléctrico.

Un interruptor de alta tensión é un tipo de dispositivo de conmutación de alta tensión, tamén coñecido comunmente como "interruptor de alta tensión", e é unha das pezas clave nunha subestación. No entanto, debido aos estrictos requisitos de seguridade nas subestações de alta tensión, o persoal xeralmente non pode entrar na subestación para acercarse ou acceder fisicamente a estes dispositivos. Na vida cotiá, só se ve as liñas de transmisión de alta tensión desde a distancia e raramente se observa ou toca tales interruptores.

Entón, ¿como é realmente un interruptor de alta tensión? Hoxe, discutiremos brevemente as clasificacións e tipos estruturais comúns de interruptores. A diferenza dos interruptores de baixa tensión que encontramos na vida cotiá, que xeralmente usan só o aire como medio de extinción de arco, os interruptores de alta tensión requiren un rendemento extremadamente alto en termos de aislamento e interrupción de arco, polo que requiren medios especiais de extinción de arco para asegurar a seguridade eléctrica, a integridade do aislamento e a efectiva extinción de arcos. (Para máis detalles sobre os medios de aislamento, por favor, consulte os nosos artigos futuros.)

Existen dous métodos principais de clasificación para os interruptores de alta tensión:

1. Clasificación segundo o medio de extinción de arco:

(1) Interruptores de Aceite: Divídese ademais en tipos de aceite a granel e de mínimo aceite. En ambos, os contactos abren e pechan dentro do aceite, usando o aceite de transformador como medio de extinción de arco. Debido ao seu rendemento limitado, estes tipos foron en gran medida descontinuados.

(2) Interruptores de SF₆ ou Gás Ecolóxico: Usan hexafluoruro de azufre (SF₆) ou outros gases ecolóxicos como medios de aislamento e extinción de arco.

(3) Interruptores de Vacío: Os contactos abren e pechan nun vacío, onde a extinción do arco ocorre en condicións de vacío.

(4) Interruptores de Apagado Sólido: Utilizan materiais sólidos de apagado de arco que se descompoñen a alta temperatura, producindo gas para extinguir o arco.

(5) Interruptores de Ar Comprimido: Empregan ar comprimido a alta presión para soplar o arco.

(6) Interruptores de Soplo Magnético: Usan un campo magnético no aire para impulsar o arco a un canal de arco, onde se estira, enfría e extingue.

Nos días de hoxe, os interruptores de alta tensión utilizan principalmente gases, como o SF₆ ou alternativas ecolóxicas, como medios de aislamento e extinción de arco. No rango de media tensión, os interruptores de vacío dominan o mercado. A tecnoloxía de vacío incluso chegou a niveis de tensión de 66 kV e 110 kV, onde xa se desenvolveron e implantaron interruptores de vacío.

2. Clasificación segundo a localización de instalación:

Tipo interior e tipo exterior.

Ademais, baseándose no método de aislamento respecto ao terreo, os interruptores de alta tensión poden categorizarse en tres tipos estruturais:

1) Interruptor de Tanque Vivo (LTB):
Tamén chamado simplemente LTB. Por definición, é un interruptor no que a cámara de interrupción está aloxada dentro dunha envoltura aislada da terra. Estruturalmente, presenta un deseño de aislante de poste. O interruptor está a alta potencial, encerrado dentro dun aislante de porcelana ou compósito, e aislado do terreo mediante aislantes de soporte.

Ventaxas clave: Pódense lograr calificaciones de tensión máis altas conectando múltiples unidades de interrupción en serie e aumentando a altura dos aislantes de soporte. É tamén relativamente barato.

O equipo baseado en LTB forma o Equipamento de Conmutación Aislado ao Aire (AIS), e as subestações construídas con AIS coñécense como subestações AIS. Estas ofrecen unha baixa inversión e manutención simple, pero requiren grandes áreas de terreo e manutención frecuente. Son adecuadas para rexións rurais ou montañosas onde o espazo é abundante, as condicións ambientais son favorables e os orzamentos son limitados.

2) Interruptor de Tanque Morto (DTB):
Tamén abreviado como DTB. Defínese como un interruptor no que a cámara de interrupción está encerrada nun tanque metálico aterrado. A via conductora sae a través de bushings.

Fundamentalmente, a diferenza entre LTB e DTB reside na aterramento: no DTB, o tanque está a potencial de terreo.

As ventaxas inclúen a posibilidade de integrar directamente transformadores de corrente (CTs) nos bushings, estructura compacta, reducción significativa da pegada comparada co LTB, maior resistencia ambiental (apto para condicións adversas) e centro de gravidade máis baixo, resultando en un mellor comportamento sísmico. O principal inconveniente é o custo máis elevado.

O equipamento de conmutación baseado en DTB coñécese como Equipamento de Conmutación Parcialmente Aislado a Gás (HGIS), e a subestación resultante chámase subestación HGIS.

3) Estructura Combinada Totalmente Encerrada – Equipamento de Conmutación Metálico Aislado a Gás, comúnmente coñecido como GIS (Gas-Insulated Switchgear) en aplicacións de alta tensión. Este termo cubre xeralmente tal equipamento. O propio componente do interruptor tamén pode chamarse GCB (Gas-Insulated Circuit Breaker).

Aínda que semellante ao DTB no sentido de que o interruptor está encerrado, o GIS difire en que non só integra o interruptor, senón tamén outras componentes esenciais da subestación, incluíndo interruptores de separación, interruptores de terra, transformadores de instrumento, pararrayos e barras de distribución, todos selados dentro dunha envoltura metálica aterrada chea de SF₆ (ou gás aislante alternativo) a presión. As conexións ás liñas aéreas externas fánse mediante bushings ou compartimentos de gas dedicados.

As subestações construídas desta maneira coñécense como subestações GIS (ou Subestações Aisladas a Gás segundo os estándares IEE-Business). O GIS é ideal para áreas urbanas onde o terreo é caro, ou para instalacións críticas como grandes centrais hidroeléctricas ou nucleares que requiren unha fiabilidade ultra-alta.

Ao final, as distincións entre os tipos de interruptores de alta tensión—LTB, DTB, GCB—and as correspondentes configuracións de subestación—AIS, HGIS, GIS—deberían ser claras.