Investigación sobre la Aplicación de Equipos de Carga de 10kV en Redes de Distribución

Como trabajador de primera línea en la operación y mantenimiento de la distribución de energía, me enfrento diariamente a los interruptores de carga; son los "guardianes" de los sistemas de distribución de media tensión, asegurando un suministro de energía estable para los usuarios. Con el rápido desarrollo económico, la demanda de seguridad y confiabilidad del sistema eléctrico sigue aumentando. Los sistemas de distribución de media tensión son cruciales para la estabilidad de la red, y los interruptores de carga (como equipos clave montados en línea) juegan un papel vital. Sus principales funciones incluyen: ① Cerrar las corrientes de carga de las líneas principales y secundarias durante el mantenimiento o la transferencia de carga; ② Crear puntos de interrupción visibles para la seguridad del personal durante las reparaciones de la línea; ③ Asistir en la puesta a tierra para el mantenimiento. Además de su funcionalidad, también deben ser fáciles de instalar, confiables en operación, de bajo mantenimiento y económicos.

Los interruptores de carga son dispositivos de conmutación con dispositivos de extinción de arco simples. Estructuralmente, deben cumplir: brechas visibles en la posición abierta (eliminando la necesidad de seccionadores conectados en serie); alta resistencia a las operaciones de conmutación sin mantenimiento frecuente de los contactos/cámaras de arco; y la capacidad de cerrar corrientes de cortocircuito (cumpliendo con los requisitos de estabilidad dinámica/térmica, incluso si no abren corrientes de cortocircuito).

1. Clasificación y Comparación de Interruptores de Carga
1.1 Clasificación por Medio de Extinción de Arco

Los interruptores de carga se clasifican en cinco tipos según el medio de extinción de arco: aceite mineral, aire comprimido, gas producido por materiales orgánicos, gas SF₆ e interruptores de carga al vacío. Funcionalmente, incluyen tipos de uso general, de uso especial y de aplicación específica (por ejemplo, motorizados, respaldados por bancos de condensadores, de operación frecuente y de tipo cara a cara).

1.2 Evolución Tecnológica y Ventajas de los Interruptores de Carga al Vacío

Con los avances tecnológicos, los interruptores de carga tradicionales (aceite mineral, aire comprimido, gas producido) están siendo reemplazados por interruptores de carga de SF₆ y de vacío, especialmente estos últimos, que ahora se utilizan ampliamente. Las pruebas muestran que los interruptores de vacío superan a los tipos tradicionales en muchos aspectos:

• Extinción Rápida del Arco: Los arcos de vacío se extinguen en cero corriente (debido a la difusión de vapor metálico), con una recuperación de aislamiento más rápida que en el aire o en SF₆. Ideal para la conmutación de transformadores sin carga, cables y líneas aéreas.

• Seguro y Limpio: Los arcos no salpican, evitando la contaminación/dañar los componentes del gabinete.

• Larga Vida Útil: Menor distancia de arco, menor voltaje de arco y menos desgaste de los contactos significan más ciclos de conmutación y mínimo mantenimiento.

• Operación Eficiente: Baja energía de cierre para el mecanismo de operación, estructura simple y fácil miniaturización.

• Resistencia de Contacto Estable: No hay oxidación en el vacío, lo que garantiza una baja resistencia de contacto a largo plazo.

2. Un Nuevo Tipo de Interruptor de Carga Combinado de Aislamiento
2.1 Limitaciones de las Configuraciones Tradicionales

Los interruptores de carga convencionales tienen dispositivos de extinción de arco en serie con el circuito principal. Su estabilidad dinámica/térmica está limitada por el diseño/material de la cámara de arco, haciéndolos inadecuados para sistemas de gran capacidad. Emparejarlos con seccionadores añade complejidad: mantenimiento engorroso, lenta recuperación, mantenimiento frecuente y altos costos iniciales.

2.2 Introducción al Interruptor de Carga Combinado de Aislamiento Fla15/97

El interruptor de carga combinado de aislamiento exterior Fla15/97 aborda estos problemas y se utiliza ampliamente en las redes europeas.

2.2.1 Funciones Principales

Integra las funciones de un interruptor de carga al vacío, un seccionador y un interruptor de puesta a tierra, un dispositivo multifuncional optimizado que equilibra el rendimiento técnico y la eficiencia económica.

2.2.2 Características del Producto

• Completo y Avanzado: La cámara de arco al vacío solo maneja la conmutación del circuito (sin corriente de carga/cortocircuito en la posición cerrada). Recuperación rápida del aislamiento, mínimo desgaste de los contactos, larga vida útil, baja resistencia de contacto y sin daño por arco en los contactos principales. Carrera de operación corta, compatible con actuadores pequeños.

• Fácil Instalación y Mantenimiento: La operación interconectada entre el interruptor de vacío y el seccionador permite la apertura/cierre en un solo paso, previniendo operaciones erróneas.

• Bajo Mantenimiento: Estructura simple con una vida útil de la cámara de arco al vacío de 5,000 operaciones y otros componentes durando 30,000 operaciones. El actuador integrado utiliza tecnología patentada de Drees de Alemania.

2.2.3 Puntos Técnicos Destacados

• Diseño Innovador de Conmutación: Conmutación en serie-paralelo de cámaras de arco al vacío (sistema auxiliar de extinción de arco) asegura que no haya impacto de arco en los contactos principales.

• Actuador Aislado Integrado: Separación clara entre los contactos principales y auxiliares, con una recuperación más rápida del aislamiento después de la apertura.

• Aislamiento Confiable: Bandas de tensión de cobre mantienen las distancias de aislamiento.

• Operación Compacta: Carrera corta, compatible con actuadores pequeños.

• Larga Vida Útil Eléctrica: Mínimo desgaste de los contactos principales.

3. Conclusión

A medida que la industria eléctrica se expande para satisfacer el rápido crecimiento económico, las redes de distribución necesitan soluciones simples, confiables, seguras y económicas. Las configuraciones tradicionales de "interruptor de circuito + seccionador" o "fusible de caída" solo cumplen parcialmente con estas necesidades. Los interruptores de aislamiento de carga exteriores (como el Fla15/97) ofrecen un mejor equilibrio entre funcionalidad y economía.

Los datos muestran que los interruptores de carga se utilizan 10 veces más que los interruptores de circuito para las ramas de las líneas de distribución en Europa y América. Al integrarse con otras tecnologías, también se aplican ampliamente en las redes de distribución urbana (por ejemplo, unidades de anillo, ramas de cable y líneas de servicio al cliente).

Para operadores de primera línea como yo, promover este tipo de equipos avanzados no es solo una actualización técnica, sino también una forma de garantizar la estabilidad de la red, reducir la carga de mantenimiento y proporcionar energía confiable a los usuarios. A medida que evolucionan las redes de distribución, estos interruptores de carga inteligentes y eficientes se volverán aún más indispensables.