Anàlisi comparativa de tecnologies de llançament de càrrega en alta tensió

Un interruptor de càrrega és un tipus de dispositiu de commutació situat entre els disjuntors i els separadors. Disposa d'un dispositiu d'extinció d'arc simple capaç d'interrumpir la corrent de càrrega nominal i certes corrents de sobrecàrrega, però no pot interrompre les corrents de curcuit tancat. Els interruptors de càrrega es poden classificar en tipus de baixa i alta tensió segons la seva tensió d'operació.

Interruptor de càrrega d'alta tensió productor de gas sòlid: Aquest tipus utilitza l'energia propiament dels arc per fer que els materials productors de gas a l'interior de la cambra d'arc generin gas que extingueix l'arc. La seva estructura és simple amb cost reduït, complint amb els requisits d'aplicacions generals.

Interruptor de càrrega d'alta tensió d'aire comprimit: Aquest tipus utilitza l'aire comprimit d'un pistó durant el procés d'obertura per sopar l'arc. Durant l'interrupció, el pistó comprimeix el gas que es llança per extingir l'arc. Les excel·lents propietats aïllants del gas SF6 permeten una extinció ràpida de l'arc, encara que la seva estructura és lleugerament més complexa i el nassos de gas han de ser de materials resistent als altes temperatures com el politetrafluoretilè (PTFE).

Els quadres de distribució de gas ambiental també utilitzen dissenys d'interruptors de càrrega d'aire comprimit que poden funcionar sense interruptors de buit. Aquests poden substituir completament les combinacions d'interruptors de càrrega-fúsibles per a la protecció de transformadors, satisfent les preferències dels clients per fúsibles en lloc de disjuntors per a la neteja ràpida de fallades en transformadors.

Interruptor de càrrega d'alta tensió de buit: Aquest tipus utilitza un medi de buit per a l'extinció d'arc, oferint una vida útil elèctrica llarga però a un preu relativament més elevat. Els moderns quadres de distribució de gas ambiental adopten principalment interruptors de tres posicions combinats amb interruptors de càrrega de buit.

Interruptor de càrrega d'alta tensió immers en oli: Aquest tipus utilitza l'energia propiament de l'arc per descompondre i vaporitzar l'oli circumdant, que refreda i extingueix l'arc. La seva estructura és relativament simple però pesada, utilitzada habitualment en subestacions compactes estil americà.

Interruptor de càrrega d'alta tensió de SF6: Aquest tipus utilitza el gas SF6 per a l'extinció d'arc, aplicat en quadres de distribució totalment aïllats o aïllats amb bossa de gas. Té un rendiment excel·lent en l'interrupció de corrents capacitatives. Els mètodes d'extinció d'arc de SF6 inclouen grilles d'extinció d'arc, bobines de supressió d'arc i extinció d'arc per aire comprimit. El mètode de grilles d'extinció d'arc és ampliament utilitzat, adoptant una estructura similar a la de disjuntors d'aire de baixa tensió. Durante l'interrupció, l'arc es talla i s'absorbeix a la grille d'extinció d'arc per a refredar-lo i extingir-lo. Les grilles d'extinció d'arc poden estar fabricades de materials aïllants o metàl·lics.

La estructura de la grille d'extinció d'arc és simple i pot complir amb les aplicacions generals dels quadres de distribució, com els requisits de vida útil elèctrica E2. Per a millorar el rendiment, cal optimitzar els materials i l'estructura.

La bobina de supressió d'arc utilitza una bobina electromagnètica on, quan els contactes mòbils i fixos es separen produint un arc, la base de l'arc es trasllada a un nucli metàl·lic interior de la bobina de consum. La corrent de l'arc que passa a través de la bobina de consum genera un camp magnètic que actua sobre l'arc produint força de Lorentz, fent que la base de l'arc giri a alta velocitat al voltant del nucli de la bobina. Això refreda l'arc mentre continua exposant-lo a gas SF6 fresc, extingint-lo quan la corrent creua zero. Les bobines de consum ofereixen un rendiment excel·lent d'interrupció i una vida útil elèctrica llarga, capaces de suportar 200 operacions d'interrupció de càrrega activa.

Per aconseguir la substitució de SF6, s'han desenvolupat interruptors de càrrega d'extinció d'arc paral·lela de buit. Durante l'interrupció, un interruptor de buit paral·lel desvia la corrent de l'arc cap a l'interruptor de buit per a extingir-la. En contrast amb l'interrupció en sèrie, aquest mètode simplifica el mecanisme d'operació, mantenint el mateix mecanisme d'operació que els interruptors de càrrega de SF6. Ofereix una mida compacta, instal·lació còmoda, operació fàcil i baix cost.

Augmentant l'espai entre contactes i altres mètodes, es pot aconseguir l'extinció d'arc amb gas ambiental, realitzant veritablement la substitució de SF6 amb gasos ambientals en els quadres de distribució sense incrementar els costos (sense utilitzar interruptors de buit).