Guia completa dels mecanismes d'operació en interruptors de corrent de BA i MA
Què és el mecanisme d'operació de muelle en interruptors de alta i mitjana tensió?
El mecanisme d'operació de muelle és un component crític en els interruptors de alta i mitjana tensió. Utilitza l'energia potencial elàstica emmagatzemada en els molins per iniciar les operacions d'obertura i tancament de l'interruptor. El muelle es carrega amb un motor elèctric. Quan l'interruptor opera, l'energia emmagatzemada es lliura per impulsar els contactes mòbils.
Característiques principals:
El mecanisme de muelle utilitza l'energia elàstica emmagatzemada en els molins.
Inicia les operacions d'obertura i tancament de l'interruptor.
El muelle es carrega amb un motor i allibera la seva energia emmagatzemada durant l'operació per impulsar els contactes mòbils.
Com funciona el mecanisme d'operació hidràulic en interruptors de alta tensió?
El mecanisme d'operació hidràulic en interruptors de alta tensió s'utilitza per obrir o tancar els contactes de l'interruptor. Opera basant-se en la dinàmica del fluid hidràulic per controlar el moviment de l'interruptor. Quan es requereix l'operació, la pressió hidràulica es lliura, fent que els contactes s'obre o tanquin segons sigui necessari. La incompressibilitat i fluïdesa dels sistemes hidràulics els fan ideals per proporcionar el moviment ràpid i potent necessari en la commutació de alta tensió.
Nota: El diagrama següent il·lustra el principi d'un mecanisme hidràulico-muelle. La sèrie HMB és un pioner ben conegut en aquesta tecnologia.
Característiques principals:
El mecanisme hidràulic utilitza la dinàmica del fluid per controlar l'operació de l'interruptor.
La pressió hidràulica es lliura per obrir o tancar els contactes quan calgui.
Les característiques d'incompressibilitat i flux del sistema ho fan adequat per operacions ràpides i de força elevada en aplicacions d'alta tensió.
Quin és el paper dels mecanismes d'operació motoritzats en interruptors de alta tensió?
Els mecanismes d'operació motoritzats s'utilitzen en interruptors de alta tensió per controlar les operacions de commutació. Aquest mecanisme utilitza un motor elèctric per carregar el muelle o per impulsar directament les parts mòbils. El motor gira per enrolar el muelle o moure components, així obrint o tancant el circuit. Aquest disseny ofereix una precisió i control alts, essencials per gestionar sistemes de alta tensió.
Nota: Després que ABB va introduir el mecanisme motoritzat, diverses empreses nacionals (p. ex., PG) van desenvolupar dissenys similars fa més d'una dècada. No obstant això, la majoria d'aquests projectes van ser finalment interromputs i avui en dia rarament es veuen.
Característiques principals:
El mecanisme motoritzat utilitza un motor elèctric per controlar l'operació de l'interruptor.
El motor carrega el muelle o mou directament els components per obrir o tancar el circuit.
Proporciona una alta precisió i control, necessaris per les aplicacions de alta tensió.
Mecanismes d'operació magnètics en interruptors de mitjana tensió
El mecanisme d'operació magnètic en interruptors de mitjana tensió utilitza la força magnètica per operar l'interruptor. Implica un solenoide — un bobinat que genera un camp magnètic quan hi circula corrent. Quan està energitzat, el camp magnètic separa ràpidament els contactes, interrompent el circuit. Aquest mecanisme és altament fiable i proporciona una actuació ràpida, fent-lo particularment adequat per a aplicacions de mitjana tensió.
Característiques principals:
El mecanisme magnètic utilitza la força generada per un camp magnètic per operar l'interruptor.
Implica un solenoide (bobinat) que produeix un camp magnètic quan està energitzat.
La força magnètica separa ràpidament els contactes, permetent una operació ràpida i fiable ideal per a sistemes de mitjana tensió.
Com afecta la tria del mecanisme d'operació al rendiment de l'interruptor?
La tria del mecanisme d'operació afecta significativament el rendiment de l'interruptor. Cada tipus — muelle, hidràulic, motoritzat i magnètic — té avantatges únics i s'adapta a diferents nivells de tensió i aplicacions.
Els mecanismes de muelle són ampliament utilitzats per la seva simplicitat i fiabilitat.
Els mecanismes hidràulics ofereixen un control precís i de gran potència, ideal per a aplicacions de alta tensió.
Els mecanismes motoritzats proporcionen una alta precisió i programabilitat.
Els mecanismes magnètics són altament fiables amb temps de resposta ràpids, ideals per a interruptors de mitjana tensió a buit.
Finalment, la selecció depèn de les especificacions de l'aplicació, incloent el nivell de tensió, les condicions de càrrega i els factors ambientals.
Resum:
La tria del mecanisme d'operació afecta significativament el rendiment de l'interruptor.
Cada tipus (muelle, hidràulic, motoritzat, magnètic) té avantatges distints per diferents voltatges i usos.
La selecció hauria de basar-se en les necessitats específiques de l'aplicació, no només en el cost.
Tendències futures en els mecanismes d'operació d'interruptors
A mesura que avança la tecnologia, podem esperar innovacions que formaran el futur dels mecanismes d'operació:
La ciència dels materials podria portar a muelles més durables i eficients per als mecanismes de muelle.
Les milloraments en tecnologia hidràulica podrien produir sistemes més precisos i fiables.
La tecnologia dels motors podria permetre mecanismes motoritzats més petits i més eficients energèticament.
La tecnologia magnètica podria ser millorada per una actuació més ràpida i robusta.
Aquests avanços portaran a mecanismes d'operació més eficients, compacts i fiables.
Resum:
El progrés tecnològic formarà el futur dels mecanismes d'operació.
Els avanços en materials, hidràulica, motors i magnètica milloraran el rendiment.
Els mecanismes futurs seran més eficients, fiables i compacts.
Requisits de manteniment per a diferents mecanismes d'operació d'interruptors
Els requisits de manteniment varien segons el tipus de mecanisme:
Mecanismes de muelle: Requereixen inspeccions regulars i lubrificació per assegurar la integritat del muelle i la suavitat mecànica.
Mecanismes hidràulics: Necessiten revisar periòdicament per detectar filtracions d'oli i la condició del fluid; els joints i vànvoles poden degradar-se amb el temps.
Mecanismes motoritzats: Requereixen la inspecció de la salut del motor, escovines (si s'aplica) i connexions elèctriques.
Mecanismes magnètics: Generalment baix manteniment, però el solenoide i les connexions elèctriques haurien de ser inspeccionades periòdicament.
Resum:
Els requisits de manteniment depenen del tipus de mecanisme.
Els mecanismes de muelle i hidràulics requereixen més atenció mecànica; les unitats motoritzades necessiten revisions elèctriques.
Els mecanismes magnètics són de baix manteniment, però encara requereixen inspeccions periòdiques.
Com afecta el mecanisme d'operació al cost de l'interruptor?
El tipus de mecanisme afecta directament el cost de l'interruptor:
Els mecanismes de muelle solen ser més econòmics degut al seu disseny simple i robust.
Els mecanismes hidràulics, motoritzats i magnètics són més complexos i generalment més carers.
No obstant això, la selecció no hauria de basar-se només en el cost. Factors com el nivell de tensió, el perfil de càrrega, les condicions ambientals i els requisits de fiabilitat han de ser considerats. Els mecanismes de muelle generalment tenen una energia d'operació més baixa, mentre que els mecanismes hidràulics proporcionen una força d'operació més elevada.
Resum:
El tipus de mecanisme afecta el cost total.
Els mecanismes de muelle són econòmics; els hidràulics, motoritzats i magnètics són més carers.
La tria hauria de basar-se en els requisits tècnics, no només en el cost inicial.
Impacte ambiental dels diferents mecanismes d'operació d'interruptors
Diferents mecanismes tenen impacts ambientals variables:
Mecanismes de muelle: Impacte ambiental mínim — es basen en energia mecànica sense fluids ni emissions.
Mecanismes hidràulics: Risc de filtració d'oli, que pot causar contaminació del sòl i de l'aigua. El descàrrec del fluid hidràulic ha de gestionar-se amb cura.
Mecanismes motoritzats: Consumen energia elèctrica, contribuint a l'ús d'energia operativa i la pegada de carboni.
Mecanismes magnètics: Generalment ecològics, però es requereix energia per generar el camp magnètic.
Resum:
L'impacte ambiental varia segons el mecanisme.
Els sistemes hidràulics presenten riscos de filtració; els sistemes motoritzats augmenten el consum d'energia.
Els mecanismes magnètics són ecològics, tot i que s'ha de tenir en compte el consum d'energia.
Resum: Fiabilitat dels mecanismes de muelle en aplicacions de alta tensió (35kV i superior)
Per als interruptors de alta tensió (35kV i superior), els mecanismes de muelle són estructuralment simples i teòricament més fiables. No obstant això, l'experiència recent en l'operació de la xarxa elèctrica mostra que els mecanismes de muelle no estan lluny de problemes, incloent:
Fatiga del muelle que porta a obertures/tancaments incomplets
Aturament de components de trancament que provoca faltes d'operació
Deformació de forats d'eix que altera les característiques de desconnectació, resultant en malfuncionament o fallida
Addicionalment, s'han observat casos de fractura de muelles de la sèrie BLK degut a una baixa tolerància ambiental (p. ex., temperatura, humitat).
Per detectar defectes en interruptors i seus mecanismes durant les proves rutinàries, s'ha realitzat extensiva recerca a nivell mundial. Tot i que existeixen molts dispositius de prova i mètodes analítics, l'ús de senyals de prova i anàlisis avançats per avaluar i millorar la fiabilitat dels mecanismes segueix sent un repte i una tasca en curs.
