Com la tecnologia del buit reemplaça el SF6 en les unitats principals de anell modernes

Les unitats de mà d'aneŀ (RMUs) s'utilitzen en la distribució secundària d'energia elèctrica, connectant directament amb usuaris finals com comunitats residencials, llocs de construcció, edificis comercials, carreteres, etc.

En una subestació residencial, la RMU introdueix una tensió mitjana de 12 kV, que després es redueix a 380 V de baixa tensió a través de transformadors. El quadre de baixa tensió distribueix l'energia elèctrica a diverses unitats d'usuaris. Per a un transformador de distribució de 1250 kVA en una comunitat residencial, la unitat de mà d'aneŀ de tensió mitjana sol adoptar una configuració de dos alimentadors d'entrada i un d'eixida, o dos alimentadors d'entrada amb múltiples eixides, amb cada circuit d'eixida connectat a un transformador. Per a un transformador de 1250 kVA, la corrent al costat de la unitat de mà d'aneŀ de 12 kV és de 60 A. S'utilitza una unitat combinada de commutació fusible (FR), que consta d'un interruptor de càrrega i un fusible. Es fa servir un fusible de 100 A, on l'interruptor de càrrega controla l'energització o desenergització del transformador, i el fusible proporciona protecció contra curts circuits per al transformador. El transformador de 1250 kVA emet una corrent de baixa tensió de 380 V de 2500 A, que es distribueix a través de quads de baixa tensió estandarditzats de State Grid.

Les RMUs aïllades amb gas SF6 són compactes, i el disseny de tanca comuna encara més petit i econòmic. Gràcies a les excel·lents propietats aïllants i d'extinció d'arc del gas SF6, els interruptors de càrrega dins del quadre utilitzen gas SF6 per a l'extinció d'arc, capaços d'interrompre tant corrents d'isolació com de càrrega activa fins a 630 A.

Per a les RMUs aïllades amb gas ambientalment amigable, degut a la falta d'un gas alternatiu ecoamigable que iguali el SF6 en aïllament i extinció d'arc, i atès que els separadors no poden interrompre la corrent de càrrega, normalment s'utilitza una combinació de separador i interruptor de càrrega a buit per a complir la funció que anteriorment requeria només un interruptor.

La fila superior de la figura següent mostra l'esquema del circuit principal d'una RMU SF6 convencional, mentre que la fila inferior mostra l'esquema del circuit principal d'una RMU aïllada amb gas ambientalment amigable.

Es pot veure que per al armari F amb interruptors de càrrega d'anell d'entrada i sortida, cal isolació més un interruptor a buit; per al armari FR de sortida del transformador, també cal isolació més un interruptor a buit més un fusible, fent que la configuració de commutació sigui més complexa.

Els paràmetres elèctrics de l'interruptor de càrrega de la unitat de mà d'aneŀ són els següents:
• Corrent nominal: 630 A
• Corrent de suport a curt terme nominal: 20/4 (25/4*) kA/4 s
• Corrent de tancament de curt circuit nominal: 50 (63*) kA
• Resistència mecànica de l'interruptor de càrrega: Classe M1, 5000 operacions
• Resistència mecànica de l'interruptor de terra: Classe M1, 3000 operacions
• Resistència elèctrica de l'interruptor de càrrega: Classe E3, 200 operacions

Per tant, Schneider ha introduït un mètode d'extinció d'arc a buit en paral·lel, és a dir, instal·lar un interruptor a buit en paral·lel dins del commutador. Durant el procés d'obertura, l'enllaç de contacte mòbil de l'interruptor a buit es mou sincronitzat, transferint l'arc a l'interruptor a buit on s'extingeix.

Després de l'extinció de l'arc, els contactes de l'interruptor a buit tornen a la posició tancada, i durant la operació de tancament posterior del commutador, l'interruptor a buit no actua.

Aquest disseny només requereix un mecanisme d'operació, en comparació amb les dues estructures independents d'un separador i un interruptor a buit, resultant en una mida més petita i un cost menor. No obstant això, en comparació amb dos commutadors independents, el mecanisme de commutació en paral·lel imposa requisits més elevats en el disseny, el procés de fabricació i la fiabilitat per assegurar una operació precisa del commutador.

Aquest tipus d'interruptor de càrrega amb interruptor a buit en paral·lel té diferents formes estructurals, però el principi subjacent és el mateix.

Un interruptor a buit miniaturitzat s'integra amb els contactes principals del commutador, servint només per interrompre corrents petites fins a 630 A.

En línia amb els objectius "Dual Carbon", la maquinària aïllada amb gas ambientalment amigable representa una tendència inevitable. Sense avanços tecnològics, simplement acumular components porta a un increment del consum de materials i recursos, pèrdues més altes i impedeix el desenvolupament sostenible. Mentre es recerca nous gasos alternatives i mètodes d'extinció d'arc, perseguir solucions que simplifiquin els mecanismes, facilitin l'operació i millorin la fiabilitat és un camí viable per als fabricants i productes d'equips avançats. Els clients també haurien de triar productes alternatives tecnològicament avançats per ajudar a aconseguir els objectius Dual Carbon més aviat.