Como a tecnoloxía do vacío substitúe o SF6 nas unidades de anel principal modernas

As unidades de anel (RMUs) úsanse na distribución secundaria de enerxía eléctrica, conectándose directamente a usuarios finais como comunidades residenciais, sitios de construción, edificios comerciais, autovías, etc.

Nunha subestación residencial, a RMU introduce unha tensión media de 12 kV, que despois se reduce a 380 V de baixa tensión mediante transformadores. O equipo de conmutación de baixa tensión distribúe a enerxía eléctrica a diferentes unidades de usuario. Para un transformador de distribución de 1250 kVA nunha comunidade residencial, a unidade de anel de tensión media adoita adoptar unha configuración de dúas alimentacións entrantes e unha saída, ou dúas alimentacións entrantes con múltiples salidas, cada circuito de salida conectado a un transformador. Para un transformador de 1250 kVA, a corrente no lado da unidade de anel de 12 kV é de 60 A. Empregase unha unidade combinada de interruptor fusible (FR unit), composta por un interruptor de carga e un fusible. Emprega un fusible de 100 A, onde o interruptor de carga controla a energización ou desenergización do transformador, e o fusible proporciona protección contra cortocircuitos para o transformador. O transformador de 1250 kVA emite unha corrente de baixa tensión de 380 V de 2500 A, que se distribúe mediante equipos de conmutación de baixa tensión estandarizados da State Grid.

As RMUs aisladas a gas SF6 son compactas, e o deseño de tanque común é aínda máis pequeno e económico. Beneficiándose das excelentes propiedades aislantes e de extinción de arcos do gas SF6, os interruptores de carga dentro do equipo de conmutación usan gas SF6 para a extinción de arcos, capaces de interromper tanto correntes de carga activas como de isolamento ata 630 A.

Para as RMUs aisladas a gas ecolóxicas, debido á falta dun gas alternativo ecolóxico que iguale ao SF6 en propiedades aislantes e de extinción de arcos, e xa que os separadores non poden interromper a corrente de carga, usa-se comúnmente unha combinación de separador e interruptor de carga a vacío para cumprir a función que anteriormente só requireu un único interruptor.

A primeira fila na figura inferior mostra o esquema de circuito primario dunha RMU convencional de SF6, mentres que a segunda fila mostra o esquema de circuito primario dunha RMU aislada a gas ecolóxico.

Pódese ver que para o armario tipo F con interruptores de carga de entrada e saída en anel, é necesaria a isolación máis un interruptor a vacío; para o armario FR de saída do transformador, tamén é necesaria a isolación máis un interruptor a vacío máis un fusible, facendo que a configuración de conmutación sexa máis complexa.

Os parámetros eléctricos do interruptor de carga da unidade de anel son os seguintes:
• Corrente nominal: 630 A
• Corrente de resistencia a curto prazo nominal: 20/4 (25/4*) kA/4 s
• Corrente de pechado en cortocircuito nominal: 50 (63*) kA
• Resistencia mecánica do interruptor de carga: Clase M1, 5000 operacións
• Resistencia mecánica do interruptor de terra: Clase M1, 3000 operacións
• Resistencia eléctrica do interruptor de carga: Clase E3, 200 operacións

Por tanto, Schneider introduciu un método de extinción de arcos a vacío en paralelo, isto é, instalando un interrumpidor a vacío en paralelo dentro do interruptor. Durante o proceso de apertura, o mecanismo de ligazón do contacto móbil do interrumpidor a vacío é sincronicamente accionado, transferindo o arco ao interrumpidor a vacío onde se extingue.

Despois da extinción do arco, os contactos do interrumpidor a vacío volven á posición pechada, e durante a operación de pechado subsecuente do interruptor, o interrumpidor a vacío non actúa.

Este deseño require só un mecanismo de operación, en comparación coas dúas estruturas separadas dun separador e un interruptor a vacío, resultando nun tamaño menor e un custo menor. No entanto, en comparación cos dous interruptores independentes, o mecanismo de conmutación en paralelo impón maiores requisitos de deseño, proceso de fabricación e fiabilidade para asegurar a operación precisa do interruptor.

Este tipo de interruptor de carga con interrumpidor a vacío en paralelo existe en diferentes formas estructurais, pero o principio subxacente é o mesmo.

Un interrumpidor a vacío miniaturizado está integrado cos contactos principais do interruptor, servindo só para interromper correntes pequenas ata 630 A.

En liña coas metas "Dual Carbon", o equipo de conmutación aislado a gas ecolóxico representa unha tendencia inevitábel. Sen avance tecnolóxico, simplemente acumular componentes leva a un maior consumo de materiais e recursos, maiores perdas e obstáculos para o desenvolvemento sustentable. Mentres se investigan novos gases alternativos e métodos de extinción de arcos, perseguir soluciones que simplifiquen os mecanismos, facilitem a operación e melloren a fiabilidade é un camiño viable para os fabricantes e produtos avanzados. Os clientes tamén deben escoller produtos alternativos tecnológicamente avanzados para axudar a lograr as metas Dual Carbon máis rápido.