Análise comparativa das tecnoloxías de interruptores de carga de alta tensión

Un interruptor de carga é un tipo de dispositivo de conmutación situado entre os cortacorrentes e os interruptores de sección. Dispón dun simple mecanismo de extinción do arco capaz de interromper a corrente de carga nominal e certas correntes de sobrecarga, pero non pode interromper as correntes de curto circuito. Os interruptores de carga poden clasificarse en tipos de alta e baixa tensión segundo a súa tensión de funcionamento.

Interruptor de carga de alta tensión sólido productor de gas: Este tipo utiliza a enerxía do propio arco de corte para facer que os materiais productores de gas na cámara do arco xeren gas que extingue o arco. A súa estrutura é simple e de baixo custo, satisfacendo as necesidades xerais de aplicación.

Interruptor de carga de alta tensión de aire comprimido: Este tipo usa aire comprimido dun pistón durante o proceso de apertura para soplar o arco. Durante a interrupción, o pistón comprime o gas que se expulsa para extinguir o arco. As excelentes propiedades aislantes do gas SF6 permiten unha rápida extinción do arco, aínda que a estrutura sexa lixeriamente máis complexa e o bocal de gas debe usar materiais resistentes a altas temperaturas como o politetrafluoroetileno (PTFE).

As unidades de anel de gas ambiental tamén empregan diseños de interruptores de carga de aire comprimido que poden operar sen interruptores de vacío. Estes poden substituír completamente as combinacións de interruptores de carga-fusible para a protección de transformadores, satisfacendo as preferencias dos clientes por fusibles en lugar de cortacorrentes para a rápida limpeza de fallos nos transformadores.

Interruptor de carga de alta tensión de vacío: Este tipo usa un medio de vacío para a extinción do arco, ofrecendo unha longa vida eléctrica pero a un prezo relativamente maior. As modernas unidades de anel de gas ambiental adoptan principalmente interruptores de tres posicións combinados con interruptores de carga de vacío.

Interruptor de carga de alta tensión imerso en óleo: Este tipo utiliza a enerxía do propio arco para descompor e vaporizar o óleo circundante, que enfría e extingue o arco. A súa estrutura é relativamente simple pero pesada, comúnmente utilizada en subestacións compactas americanas.

Interruptor de carga de alta tensión de SF6: Este tipo emprega gas SF6 para a extinción do arco, aplicado en unidades de anel totalmente aisladas ou aisladas con bolsas de gas. Ten un excelente rendemento na interrupción de correntes capacitivas. Os métodos de extinción de arcos de SF6 inclúen redes de extinción de arcos, bobinas de supresión de arcos e extinción de arcos con aire comprimido. O método de rede de extinción de arcos está ampliamente utilizado, adoptando unha estrutura similar ás interruptores de aire de baixa tensión. Durante a interrupción, o arco é cortado e adsorbido na rede de extinción de arcos para o seu enfríamiento e extinción. As redes de extinción de arcos poden ser feitas de materias insulantes ou metálicas.

A estrutura da rede de extinción de arcos é simple e pode satisfacer as aplicacións xerais das unidades de anel, como os requisitos de vida eléctrica E2. Para un rendemento mellorado, é necesario optimizar os materiais e a estrutura.

A bobina de supresión de arcos usa unha bobina electromagnética onde, cando os contactos móveis e fixos se separan para producir un arco, a raíz do arco transfiere a un núcleo metálico dentro da bobina de consumo. A corrente de arco que pasa pola bobina de consumo xera un campo magnético que actúa sobre o arco para producir forza de Lorentz, impulsando a raíz do arco para rotar a alta velocidade ao redor do núcleo da bobina. Isto enfría o arco mentres se expón continuamente a gas SF6 fresco, extinguindo-o cando a corrente cruza cero. As bobinas de consumo ofrecen un excelente rendemento de interrupción e unha longa vida eléctrica, capaces de resistir 200 operacións de interrupción de carga activa.

Para lograr a substitución do SF6, desenvolveronse interruptores de carga de extinción de arco paralelos de vacío. Durante a interrupción, un interruptor de vacío paralelo desvia a corrente de arco ao interruptor de vacío para a súa extinción. A diferencia da interrupción en serie de vacío, este enfoque simplifica o mecanismo de funcionamento, mantendo o mesmo mecanismo de funcionamento que os interruptores de carga de SF6. Ofrece un tamaño compacto, instalación conveniente, facilidade de operación e baixo custo.

Aumentando a distancia entre contactos e outros métodos, pódese lograr a extinción de arcos con gases ambientais, realizando verdadeiramente a substitución do SF6 con gases ambientais nas unidades de anel sen aumentar os custos (sen usar interruptores de vacío).