Como seleccionar un interruptor de alta tensión: Parámetros clave e guía de expertos

A escola dun cortador de alta tensión é unha tarefa crítica que afecta directamente a seguridade, estabilidade e operación fiable dos sistemas eléctricos. A continuación, atoparás as especificacións técnicas clave e consideracións ao seleccionar cortadores de alta tensión—detalladas, comprehensivas e profesionais.

Proceso Central de Selección e Consideracións Clave

I. Parámetros Básicos Adequados ás Condicións do Sistema (A Base)

Esta é a requiremiento fundamental—debe adaptarse completamente ás características do punto de instalación.

• Tensión Nominal (Uₙ)

• Requisito: A tensión nominal do cortador debe ser maior ou igual á máxima tensión de funcionamento no seu lugar de instalación.

• Exemplo: En un sistema de 10kV onde a máxima tensión de funcionamento é de 12kV, debe seleccionarse un cortador con tensión nominal de 12kV.

• Corrente Nominal (Iₙ)

• Requisito: A corrente nominal do cortador debe ser maior ou igual á máxima corrente continua de funcionamento do circuito.

• Cálculo: Considérase a corrente normal de carga, capacidade de sobrecarga, posible expansión futura e inclúese un margen de seguridade. Evítase "cortador pequeno para gran carga" ou investimento excesivo.

• Frecuencia Nominal (fₙ)

• Debe coincidir coa frecuencia do sistema eléctrico—50Hz en China.

II. Parámetros Críticos de Rendemento de Cortocircuito (A Proba de Capacidade)

Estes parámetros miden a capacidade de interrupción e cierre do cortador e deben seleccionarse baseándose nos cálculos de cortocircuito do sistema.

• Corrente Nominal de Interrupción de Cortocircuito (Iₖ)

• Definición: O valor máximo eficaz da corrente de cortocircuito que o cortador pode interromper de forma fiable á tensión nominal.

• Requisito: Este é o parámetro máis crítico. A corrente nominal de interrupción do cortador debe ser maior ou igual á máxima corrente de cortocircuito prevista no punto de instalación (típicamente a corrente de cortocircuito trifásica calculada a partir dos estudios do sistema).

• Nota: Considérase o posible crecemento da capacidade de cortocircuito do sistema durante a vida útil do cortador.

• Corrente Nominal de Cierre de Cortocircuito (Iₘᶜ)

• Definición: O valor máximo pico da corrente de cortocircuito que o cortador pode cerrar satisfactoriamente.

• Requisito: Típicamente 2,5 veces o valor eficaz da corrente nominal de interrupción (valor estándar). Debe superar o pico máximo de corrente de cortocircuito previsto para resistir as enormes forzas electrodinámicas durante o cierre.

• Corrente Nominal de Resistencia a Corto Plazo (Iₖ) / Corrente de Resistencia Térmica

• Definición: O valor eficaz da corrente de cortocircuito que o cortador pode resistir durante un período específico (por exemplo, 1s, 3s, 4s).

• Requisito: Debe ser maior ou igual ao valor eficaz da corrente de cortocircuito prevista no punto de instalación. Testa a capacidade do cortador para resistir os efectos térmicos das correntes de cortocircuito.

• Corrente Nominal de Resistencia Máxima (Iₚₖ) / Corrente de Resistencia Dinámica

• Definición: O valor pico da primeira onda de corrente de cortocircuito que o cortador pode soportar.

• Requisito: Debe ser maior ou igual ao pico máximo de corrente de cortocircuito previsto. Testa a resistencia mecánica do cortador baixo forzas electromagnéticas durante un cortocircuito.

III. Requisitos de Aislamento e Protección Ambiental

• Tipo de Medio de Aislamento (Elección de Tecnoloxía Central)

• Ventajas: Capacidade de interrupción extremadamente alta, rendemento excelente.

• Desventajas: SF₆ é un gas de efecto invernadero potente; require alta integridade de sellado; risco de fuga; manutención relativamente complexa.

• Aplicación: Utilizado principalmente en sistemas de alta tensión e alta capacidade (≥35kV) ou entornos especiais (por exemplo, rexións extremadamente frías).

• Recomendación: No rango de 10–35kV, a menos que existan requisitos especiais, prefírese cortadores de vacío pola súa madurez e beneficios ambientais.

• Ventajas: Forte capacidade de extinción de arco, longa vida útil, tamaño compacto, baixa manutención, ausencia de risco de explosión, amigable co medio ambiente. Adequado para aplicaciones de comutación frecuente (por exemplo, fornos de arco, comutación de motores).

• Aplicación: A opción principal e preferida para niveis de tensión de 10–35kV actualmente.

• Cortador de Vacío (por exemplo, VS1, ZN63):

• Cortador de SF₆ (Hexafluoruro de Sulfuro):

• Aislamento Externo

• Distancia de Rasante: Selecciona buxas e aisladores con suficiente distancia de rasante baseado no nivel de contaminación do sitio (I–IV), para prevenir fallos por contaminación.

• Condensación: Para equipos de interior en entornos de alta humidade ou grandes diferencias de temperatura propensos á condensación, selecciona cortadores ou equipos equipados con calefactores ou dispositivos anticondensación.

IV. Características Mecánicas e Xestión Operativa

• Tipo de Xestión Operativa

• Mecanismo Operativo a Molla: O máis común, tecnoloxía madura, alta fiabilidade, non require fonte de alimentación externa. A opción preferida na maioría dos casos.

• Actuador de Imán Permanente (PMA): Menos compoñentes, estrutura máis simple, teóricamente maior fiabilidade e operación máis rápida. No obstante, a reparación en campo tras un fallo é difícil—normalmente require substitución completa.

• Mecanismo Operativo Electromagnético: Utilizado en modelos antigos; require fornecemento DC de alta potencia e corrente de cierre grande; está sendo gradualmente descontinuado.

• Resistencia Mecánica e Eléctrica

• Resistencia Mecánica: Número de operacións de apertura-cierre sen corrente (típicamente 10.000–30.000+ ciclos).

• Resistencia Eléctrica: Número de interrupcións normais á corrente nominal (por exemplo, clase E2: 10.000 operacións; clase C2: 100 interrupcións de cortocircuito). Para aplicacións que requiren comutación frecuente de bancos de capacitores, reactores ou motores, selecciona cortadores con alta resistencia eléctrica.

• Tempo de Interrupción e Tempo de Apertura-Cierre

• Para sistemas que requiren coordinación con protección relé ou recierre automático rápido, presta atención ao tempo total de limpeza do cortador (desde a iniciación do comando de via até a extinción do arco).

V. Control Secundario e Funcións Auxiliares

• Tensión de Control: Debe coincidir co sistema de alimentación DC da subestación (típicamente DC 110V ou DC 220V).

• Contactos Auxiliares: A cantidade debe cumprir os requisitos para medida, señalización e bloqueo.

• Funcións de Bloqueo: Debe incluír circuitos antipumping fiables, bloqueo de cierre/tripulación, etc., para garantir a seguridade.

• Interfaz Intelixente: Os cortadores modernos inclúen xeralmente controladores intelixentes que proporcionan medidas de parámetros eléctricos, rexistro de fallos, monitorización de estado e soporte para protocolos de comunicación (por exemplo, IEC 61850), facilitando a integración en sistemas de automatización integrados.

VI. Instalación, Entorno e Marca/Servizo

• Tipo de Instalación: Fijo ou extraíble (tipo gaveta)? Debe coincidir co modelo e estrutura do equipo de interruptores.

• Condicións Ambientais: Considera a altitud, temperatura ambiente, humidade. A altitudes elevadas, as clasificacións do cortador deben reducirse.

• Marca e Servizo Posventa: Escolla marcas reputadas con probada calidade, e considera a disponibilidade de pezas de repouso, soporte técnico e servizo posventa.

VII. Resumo: Lista de Verificación de Selección

• Confirma os parámetros do sistema: tensión do sistema, frecuencia, corrente máxima de funcionamento.

• Calcula a corrente de cortocircuito: obtén a corrente RMS prevista e o pico de corrente de cortocircuito no punto de instalación (proporcionado polo deseño do sistema eléctrico).

• Adapta as capacidades do cortador: asegúrate de que a corrente nominal de interrupción, a corrente de cierre e as corrientes de resistencia dinámica/térmica superen os valores calculados.

• Selecciona o tipo: prefírese cortadores de vacío para 10–35kV; confirma o mecanismo operativo (preferible molla).

• Verifica o aislamento externo: confirma a distancia de rasante baseado no nivel de contaminación.

• Considera necesidades especiais: operación frecuente? Interfaz intelixente? Condiciones ambientais especiais?

• Marca e comisión: selecciona marcas fiables; durante a aceptación, concéntrese nos informes de ensaios de fábrica (especialmente a resistencia do circuito principal e as características mecánicas).

Seguindo estes pasos, podes seleccionar un cortador de alta tensión seguro, adecuado e fiable para o teu sistema. Para aplicacións críticas, recoméndase fortemente revisar e finalizar a selección xuntamente con enxeñeiros eléctricos profesionais ou institutos de deseño.