La aplicación de interruptores de circuito de vacío de alta tensión para interiores
En la primera mitad de 2007, como participantes del proyecto de la Compañía de Equipos Electromecánicos del Grupo Minero de Huaibei, llevamos a cabo una transformación técnica de la subestación de 10kV en el Área Este de la Fábrica. Nuestra tarea principal fue reemplazar las unidades originales de interruptores de cuchilla - aceite - interruptores de circuito sumergidos en aceite con interruptores de circuito de vacío ZN20 para interiores de alta tensión.
Anteriormente, los interruptores de circuito SN10-10 sumergidos en aceite habían estado en operación durante un período prolongado, lo que llevó a fugas graves de aceite en sus mecanismos. Esto requería recargarlos cada seis meses, resultando en una carga de mantenimiento significativa. Además, sus mecanismos de operación eran manuales, y los dispositivos de protección estaban compuestos por relés tradicionales, lo que implicaba una pobre fiabilidad y una alta tasa de fallos. Además, la protección por relés necesitaba ser calibrada anualmente, una tarea que era tanto laboriosa como tediosa.
Para garantizar la producción segura, tomamos la decisión de actualizar estos interruptores a interruptores de circuito de vacío. Esta transformación no solo abordó los problemas operativos existentes, sino que también sentó una base sólida para la operación estable y eficiente de la subestación en el futuro.
Características Estructurales de los Interruptores de Circuito de Vacío
En la transformación técnica de la subestación de 10kV en el Área Este de la Fábrica, obtuvimos una comprensión profunda de las características estructurales del interruptor de circuito de vacío tipo ZN20. Este interruptor está compuesto principalmente por un mecanismo de operación, un cuerpo de caja, tubos de vacío, marcos de aislamiento y aisladores. Presenta un diseño tridimensional con el mecanismo de operación instalado en la parte frontal.
Dentro del cuerpo de caja hecho de láminas de acero delgado, los componentes de alta tensión están fijados en la parte trasera. El mecanismo se conecta al eje principal a través de placas de conexión. A medida que gira el eje principal, los brazos de leva fijados en él empujan los aisladores, moviendo el conducto móvil del tubo de vacío para realizar acciones de conmutación. Tanto las operaciones de cierre como de apertura pueden controlarse manual o eléctricamente a través del mecanismo de operación. Además, está equipado con un motor de almacenamiento de energía AC/DC, mecanismos de contacto auxiliar y un contador de operaciones. Indicadores claros de "ENCENDIDO" y "APAGADO" en el panel facilitan la supervisión intuitiva del estado operativo del interruptor.
El interruptor depende de los tubos de vacío para interrumpir los circuitos de alta tensión. Como se muestra en la Figura 1, un tubo de vacío consiste en un conducto móvil, un conducto estático, contactos móviles y estáticos, un escudo, una campana y una carcasa de cerámica. Sellado dentro de la carcasa de cerámica con un alto grado de vacío que generalmente oscila entre 10⁻⁴ y 10⁻⁷ Torr (Nota: El texto original "104 - 10⁻⁷ Torr" puede ser un error tipográfico; el rango correcto debería ser 10⁻⁴ a 10⁻⁷ Torr), la campana está soldada a un extremo al conducto móvil y al otro a la tapa móvil. Este componente flexible permite la operación externa de los contactos mientras mantiene la hermeticidad completa. El escudo alrededor de los contactos absorbe el vapor metálico generado por el arco de vacío durante la interrupción de corriente, evitando la contaminación de la carcasa de aislamiento.
A través de la experiencia práctica durante el proyecto de transformación, apreciamos profundamente las ventajas de los interruptores de circuito de vacío sobre los sumergidos en aceite tradicionales:
Efectos de la Aplicación
Como participantes del proyecto, comprendemos profundamente que el mecanismo de operación del interruptor de circuito de vacío cierra los contactos del tubo de vacío a través de la energía elástica del resorte de almacenamiento de energía, independientemente de la velocidad de almacenamiento de energía manual, asegurando un rendimiento de cierre rápido. El mecanismo tiene tres estados de movimiento: almacenamiento de energía, cierre y apertura.
El interruptor de circuito de vacío interrumpe la corriente extinguiendo el arco de vacío cuando la corriente cae a cero. En el momento en que se extingue el arco de vacío, la densidad de electrones, iones positivos y otras partículas entre los contactos disminuye rápidamente. Dentro de microsegundos, la separación de los contactos esencialmente restaura su grado de vacío original y exhibe una alta resistencia a la tensión, capaz de soportar la tensión de recuperación sin romperse para completar el proceso de interrupción. Por lo tanto, incluso si se aplica un alto voltaje poco después del cruce por cero de la corriente, la separación de los contactos no se romperá nuevamente, lo que significa que el arco de vacío puede extinguirse completamente en el primer cruce por cero de la corriente.
Efectos de la Aplicación
Desde que los interruptores de circuito de vacío ZN20 de 10kV de alta tensión fueron puestos en operación en junio de 2007 después de la transformación, han mostrado un excelente rendimiento. Los interruptores presentan velocidades de apertura/cierre rápidas, bajo ruido operativo y acciones precisas y confiables.
En comparación con los interruptores de circuito sumergidos en aceite anteriores, que requerían un repostaje frecuente y una carga de mantenimiento pesada, los interruptores de circuito de vacío han reducido significativamente las tareas y costos de mantenimiento, trayendo beneficios económicos tangibles. En los más de 20 años de operación antes de la transformación, la subestación experimentó varios accidentes de mal funcionamiento (como forzar la apertura del interruptor de cuchilla mientras el interruptor de circuito sumergido en aceite estaba en posición cerrada), causando daños de diversa gravedad en el equipo.
Después de la transformación, los equipos de conmutación de alta tensión eliminaron los interruptores de cuchilla, con cada circuito controlado por un único interruptor de circuito de vacío. Cuando el interruptor de circuito se abre, el carro del interruptor puede retirarse, cumpliendo la función de un interruptor de cuchilla de alta tensión. Además, el equipo de conmutación está equipado con bloqueos mecánicos y eléctricos de acuerdo con los requisitos de "Cinco Prevenciones", evitando efectivamente los accidentes de mal funcionamiento, reduciendo la tasa de accidentes y garantizando la operación segura.
