Guía completa sobre mecanismos de funcionamento en interruptores de circuito de AT e MT
Que é o mecanismo de muelle en interruptores de alta e media tensión?
O mecanismo de muelle é un compoñente crítico nos interruptores de alta e media tensión. Utiliza a enerxía potencial elástica almacenada nos muelles para iniciar as operacións de apertura e pechado do interruptor. O muelle é cargado por un motor eléctrico. Cando o interruptor opera, a enerxía almacenada libérase para impulsar os contactos móveis.
Características clave:
O mecanismo de muelle utiliza a enerxía elástica almacenada nos muelles.
Inicia as operacións de apertura e pechado do interruptor.
O muelle é cargado por un motor e libera a súa enerxía almacenada durante a operación para impulsar os contactos móveis.
Como funciona o mecanismo de operación hidráulico en interruptores de alta tensión?
O mecanismo de operación hidráulico en interruptores de alta tensión emprega dinámica de fluidos hidráulicos para controlar o movemento do interruptor. Cando se require a operación, a presión hidráulica libérase, provocando que os contactos se abran ou pechen conforme sexa necesario. A incompresibilidade e a fluidez dos sistemas hidráulicos os fan ideais para proporcionar o movemento rápido e poderoso necesario no conmutado de alta tensión.
Nota: O diagrama a continuación ilustra o principio dun mecanismo hidráulico-muelle. A serie HMB é unha pioneira ben coñecida nesta tecnoloxía.
Características clave:
O mecanismo hidráulico usa a dinámica de fluidos para controlar a operación do interruptor.
A presión hidráulica libérase para abrir ou pechar os contactos cando é necesario.
As características de incompresibilidade e fluxo do sistema o fan adecuado para operacións rápidas e de forza alta en aplicacións de alta tensión (HV).
Qual é o papel dos mecanismos de operación accionados por motor en interruptores de alta tensión?
Os mecanismos de operación accionados por motor son utilizados en interruptores de alta tensión para controlar as operacións de conmutación. Este mecanismo usa un motor eléctrico para cargar o muelle ou impulsar directamente as partes móveis. O motor xira para enroscar o muelle ou mover os componentes, abrindo ou pechando así o circuito. Este deseño ofrece alta precisión e control, esenciais para xestionar sistemas de alta tensión.
Nota: Despois de que ABB introducise o mecanismo accionado por motor, varias empresas nacionais (por exemplo, PG) desenvolveron diseños similares hai máis dunha década. No entanto, a maioría deses proxectos acabaron sendo descontinuados e raramente se veñen hoxe en día.
Características clave:
O mecanismo accionado por motor usa un motor eléctrico para controlar a operación do interruptor.
O motor carga o muelle ou move directamente os componentes para abrir ou pechar o circuito.
Proporciona alta precisión e control, necesarios para aplicacións de alta tensión.
Mecanismos de operación magnéticos en interruptores de media tensión
O mecanismo de operación magnético en interruptores de media tensión usa forza magnética para operar o interruptor. Involucra un solenoide, unha bobina que xera un campo magnético cando a corrente flúe a través dela. Cando está energizado, o campo magnético rapidamente separa os contactos, interrompendo o circuito. Este mecanismo é altamente fiábel e proporciona actuación rápida, facendo que sexa particularmente adecuado para aplicacións de media tensión (MV).
Características clave:
O mecanismo magnético usa a forza xerada por un campo magnético para operar o interruptor.
Involucra un solenoide (bobina) que xera un campo magnético cando está energizado.
A forza magnética rapidamente separa os contactos, permitindo unha operación rápida e fiábel ideal para sistemas MV.
Como afecta a elección do mecanismo de operación ao rendemento do interruptor?
A elección do mecanismo de operación ten un impacto significativo no rendemento do interruptor. Cada tipo —muelle, hidráulico, accionado por motor e magnético— ten vantaxes únicas e é adecuado para diferentes niveis de tensión e aplicacións.
Os mecanismos de muelle son ampliamente utilizados debido á súa simplicidade e fiabilidade.
Os mecanismos hidráulicos ofrecen control preciso e de alta potencia, ideais para aplicacións de alta tensión.
Os mecanismos accionados por motor proporcionan alta precisión e programabilidade.
Os mecanismos magnéticos son altamente fiables con tempos de resposta rápidos, ideais para interruptores de vacío de media tensión.
En última instancia, a selección depende das necesidades específicas da aplicación, incluíndo o nivel de tensión, as condicións de carga e os factores ambientais.
Resumo:
A elección do mecanismo de operación afecta significativamente o rendemento do interruptor.
Cada tipo (muelle, hidráulico, accionado por motor, magnético) ten vantaxes distintas para diferentes voltaxes e usos.
A selección debe basarse nas necesidades específicas da aplicación, non só no custo.
Tendencias futuras nos mecanismos de operación de interruptores
Conforme a tecnoloxía avanza, podemos esperar innovacións que darán forma ao futuro dos mecanismos de operación:
A ciencia dos materiais pode levar a muelles máis durables e eficientes para os mecanismos de muelle.
As melloras na tecnoloxía hidráulica poden resultar en sistemas máis precisos e fiables.
A tecnoloxía de motores pode permitir mecanismos accionados por motor máis pequenos e eficientes enerxéticamente.
A tecnoloxía magnética pode ser mellorada para actuación máis rápida e robusta.
Estas avanzadas llevarán a mecanismos de operación máis eficientes, compactos e fiables.
Resumo:
O progreso tecnolóxico dará forma ao futuro dos mecanismos de operación.
As melloras en materiais, hidráulica, motores e magnéticos mellorarán o rendemento.
Os mecanismos futuros serán máis eficientes, fiables e compactos.
Requisitos de manutención para diferentes mecanismos de operación de interruptores
Os requisitos de manutención varían segundo o tipo de mecanismo:
Mecanismos de muelle: Requirén inspeccións regulares e lubricación para asegurar a integridade do muelle e a suavidade mecánica.
Mecanismos hidráulicos: Necesitan comprobacións periódicas de fugas de aceite e estado do fluido; as xuntas e válvulas poden degradarse co tempo.
Mecanismos accionados por motor: Requirén inspección do estado do motor, escovas (se aplicable) e conexións eléctricas.
Mecanismos magnéticos: Xeralmente baixa manutención, pero o solenoide e as conexións eléctricas deben ser inspeccionados periodicamente.
Resumo:
Os requisitos de manutención dependen do tipo de mecanismo.
Os mecanismos de muelle e hidráulicos requirén máis mantemento mecánico; as unidades accionadas por motor necesitan comprobacións eléctricas.
Os mecanismos magnéticos son de baixa manutención, pero aínda así requiren inspeccións periódicas.
Como afecta o mecanismo de operación ao custo do interruptor?
O tipo de mecanismo afecta directamente o custo do interruptor:
Os mecanismos de muelle son xeralmente de menor custo debido ao seu deseño simple e robusto.
Os mecanismos hidráulicos, accionados por motor e magnéticos son máis complexos e xeralmente máis caros.
No obstante, a selección non debe basarse só no custo. Factores como o nivel de tensión, o perfil de carga, as condicións ambientais e os requisitos de fiabilidade deben ser considerados. Os mecanismos de muelle xeralmente teñen menor enerxía de operación, mentres que os mecanismos hidráulicos proporcionan maior forza de operación.
Resumo:
O tipo de mecanismo afecta o custo global.
Os mecanismos de muelle son económicos; os tipos hidráulicos, accionados por motor e magnéticos son máis caros.
A elección debe basarse nos requisitos técnicos, non só no custo inicial.
Impacto ambiental de diferentes mecanismos de operación de interruptores
Diferentes mecanismos teñen impactos ambientais variados:
Mecanismos de muelle: Impacto ambiental mínimo — confían na enerxía mecánica sen fluidos ou emisións.
Mecanismos hidráulicos: Risco de fuga de aceite, que pode causar contaminación do solo e da auga. A disposición do fluido hidráulico debe ser xestionada con atención.
Mecanismos accionados por motor: Consumen enerxía eléctrica, contribuíndo ao uso de enerxía operativa e a pegada de carbono.
Mecanismos magnéticos: Xeralmente son eco-friendly, pero requiren enerxía para xerar o campo magnético.
Resumo:
O impacto ambiental varía segundo o mecanismo.
Os sistemas hidráulicos supónen riscos de fuga; os sistemas accionados por motor aumentan o consumo de enerxía.
Os mecanismos magnéticos son ambientalmente amigables, aínda que o uso de enerxía debe ser considerado.
Resumo: Fiabilidade dos mecanismos de muelle en aplicacións de alta tensión (35kV e superior)
Para interruptores de alta tensión (35kV e superior), os mecanismos de muelle son estructuralmente simples e teoricamente máis fiables. No entanto, a experiencia recente na operación da rede eléctrica mostra que os mecanismos de muelle non están exentos de problemas, incluíndo:
Fatiga do muelle que lleva a una apertura/pechado incompletos
Atasco de compoñentes de enganche que causa fallo na operación
Deformación do orificio do eixo que altera as características de disparo, resultando en mal funcionamento ou fallo
Ademais, as molas enroscadas da serie BLK mostraron casos de fractura de molla debido a unha baixa tolerancia ao medio ambiente (por exemplo, temperatura, humidade).
Para detectar defectos en interruptores e seus mecanismos durante as probas rutinarias, realizouse extensa investigación a nivel mundial. Mentres existen moitos dispositivos de proba e métodos analíticos, o uso de sinais de proba e análise avanzada para avaliar e mellorar a fiabilidade do mecanismo segue sendo unha tarefa desafiante e en curso.
