Ventajas e aplicacións de interruptores de circuito de baixa tensión a vacío

Interruptores de corrente de baixa tensión con vacío: vantaxes, aplicacións e desafíos técnicos

Debido á súa menor clasificación de voltaxe, os interruptores de corrente de baixa tensión con vacío teñen unha menor separación de contactos en comparación coas variedades de media tensión. Con tales pequenas separacións, a tecnoloxía do campo magnético transversal (TMF) é superior ao campo magnético axial (AMF) para interromper correntes de cortocircuito altas. Ao interromper grandes correntes, o arco no vacío tiende a concentrarse nun modo de arco restrinxido, onde as zonas de erosión localizadas poden alcanzar o punto de ebullición do material de contacto.

Sen un control adecuado, as áreas sobrexeridas na superficie de contacto emiten vapor metálico excesivo, que pode levar ao fallo dieléctrico da separación de contacto baixo a tensión de recuperación transitória (TRV) despois do cero de corrente, resultando nun fallo de interrupción. A aplicación dun campo magnético transversal, perpendicular á columna de arco, dentro do interrumpidor de vacío impulsa o arco restrinxido a rotar rapidamente a través da superficie de contacto. Isto reduce significativamente a erosión localizada, prevén un aumento excesivo de temperatura no cero de corrente e, polo tanto, mellora enormemente a capacidade de interrupción do interruptor.

Vantaxes dos interruptores de corrente de vacío:

• Os contactos non requiren manutención

• Longo período de vida operativa, coa vida eléctrica case igual á mecánica

• Os interrumpidores de vacío poden montarse en calquera orientación

• Operación silenciosa

• Non hai risco de incendio ou explosión; o arco está totalmente contido dentro da cámara de vacío selada, facéndolos aptos para entornos perigosos e antiexplosivos como as minas de carón

• O rendemento non se ve afectado polas condicións ambientais circundantes, como a temperatura, o polvo, a humidade, a neblina salina ou a altitude

• Capaces de soportar altas volxes a través de pequenas separacións de vacío

• A interrupción da corrente xeralmente completa no primeiro cruce de cero de corrente

• Amigables co medio ambiente e facilmente reciclables

Os interruptores de corrente de baixa tensión con vacío comparten a mesma protección comprehensiva, capacidades extensivas de medida e características diagnósticas ricas que os interruptores de corrente de aire convencionais (ACBs). No entanto, ofreces vantaxes superiores, incluíndo maior resistencia eléctrica e mecánica, maior número de operacións de interrupción de cortocircuito nominal, maior capacidade de apagado de arcos e un rendemento verdadeiro de "cero chispazo de arco".

Estas características os fai especialmente aptos para entornos adversos e sistemas de baixa frecuencia e alta tensión como AC690V e 1140V en configuracións TN, TT e IT - comúns en aplicacións fotovoltaicas e eólicas. Permíten sistemas recolectores de alta tensión que reducen as perdas de transmisión. Máis allá da protección da liña, estes interruptores tamén poden protexer motores (cumprindo os requisitos GB50055) e xeradores (cumprindo os estándares GB755), proporcionando aos usuarios unha solución de protección de distribución de enerxía de baixa tensión máis segura, confiable e comprehensiva.

Por que os interruptores de corrente de vacío non son máis ampliamente utilizados nas aplicacións de baixa tensión?

A razón principal reside nas significativas demandas de enerxía do mecanismo de funcionamento:

Os interruptores de corrente de baixa tensión xeralmente empregan mecanismos de funcionamento leves con compoñentes compactos. En contraste, os interruptores de corrente de vacío requiren significativamente máis enerxía de funcionamento, especialmente aqueles deseñados para aplicacións de alta capacidade de interrupción. Debido á súa pequena separación de contacto, extinguir o arco require enerxía intensa. Para resistir as forzas electromagnéticas durante a interrupción de fallos, é esencial unha presión de contacto alta. Por exemplo:

• Un interruptor de vacío de 31.5kA require aproximadamente 3200N de forza de contacto.

• Para manter unha presión adecuada despois do desgaste do contacto, é necesaria unha viaxe de contacto de 4mm.

• En consecuencia, a enerxía total requerida desde o compromiso de contacto ata o pechamento completo é moito maior que a de los interruptores de corrente de aire.

Os requisitos específicos de enerxía inclúen:

• 45 xuliós para un interruptor de 40kA (forza de contacto: 4200N)

• 63 xuliós para un interruptor de 50kA (forza de contacto: 6200N)

Así, o mecanismo de funcionamento debe reforzarse significativamente para cumprir estas demandas. Para unha aplicación de baixa tensión de 100kA, a enerxía requerida por un interrumpidor de vacío excede a capacidade dos mecanismos de funcionamento de baixa tensión estándar.

É necesario unha actualización completa - molas de almacenamento de enerxía maiores, acréscimo do curso de compressión das molas, etc. Algunhas mecánicas existentes teñen unha mínima compressión (por exemplo, só 25mm), e incluso aumentar a rigidez das molas non pode proporcionar suficiente enerxía. En cambio, son necesarias mecánicas con maior curso. Como se ve nos interruptores de vacío de media tensión, as molas impulsadas por camas adoitan estenderse máis de 50mm, permitindo un suficiente almacenamento de enerxía. Ademais, a resistencia mecánica global, dureza e rigidez do mecanismo de funcionamento deben mellorarse para manejar as forzas elevadas implicadas.