Interruptor de Carga vs Separador vs Interruptor de Circuito al Vacío: Diferencias Clave y Funciones
¿Qué es un interruptor de carga?
Un interruptor de carga es un dispositivo de control equipado con un mecanismo simple de extinción de arco, capaz de interrumpir y cerrar circuitos bajo carga. Puede interrumpir cierto nivel de corriente de carga y sobrecorriente, pero no puede interrumpir las corrientes de cortocircuito. Por lo tanto, debe usarse en serie con un fusible de alta tensión, confiando en el fusible para eliminar los fallos de cortocircuito.
Funciones de un interruptor de carga:
Función de interrupción y conexión: Debido a su capacidad limitada de extinción de arco, un interruptor de carga puede utilizarse para interrumpir y conectar corrientes de carga y sobrecargas hasta un cierto múltiplo (típicamente 3-4 veces). También puede operar transformadores sin carga con capacidades que superan las permitidas para los seccionadores, líneas más largas sin carga y, a veces, bancos de condensadores grandes.
Función de sustitución: Una combinación de un interruptor de carga y un fusible limitador de corriente en serie puede reemplazar un interruptor automático. El interruptor de carga maneja la interrupción y conexión de sobrecargas menores, mientras que el fusible limitador de corriente maneja las sobrecargas mayores y todas las corrientes de cortocircuito.
Dispositivo combinado: La asamblea integrada de un interruptor de carga y un fusible limitador de corriente en serie se denomina "Combinación Interruptor-Fusible" en los estándares nacionales. El fusible puede instalarse en el lado de alimentación o en el lado de la carga del interruptor. Cuando el reemplazo del fusible es infrecuente, se prefiere instalarlo en el lado de alimentación, permitiendo que el interruptor de carga funcione como un seccionador, aislando así la tensión aplicada al fusible limitador de corriente.
¿Qué es un seccionador (aislador)?
Un seccionador es un dispositivo de control sin mecanismo de extinción de arco. Su función principal es aislar fuentes de energía para garantizar la seguridad en el mantenimiento de otros equipos eléctricos; por lo tanto, la operación bajo carga está estrictamente prohibida. Sin embargo, bajo condiciones específicas, está permitido conectar o desconectar circuitos de baja potencia. Es uno de los dispositivos más ampliamente y frecuentemente utilizados en el equipo de maniobra de alta tensión.
Funciones de un seccionador:
Establecimiento de un punto de aislamiento seguro: Después de abrir, crea una brecha aislante confiable, desconectando claramente el equipo o línea en mantenimiento de la fuente de energía, asegurando la seguridad del personal y del equipo.
Cambio de circuito: Para cambiar las conexiones de circuito según los requisitos operativos.
Interrupción de pequeñas corrientes: Puede interrumpir pequeñas corrientes en circuitos, como las corrientes de carga de cubiertas, barras, conectores y cables cortos; corrientes capacitivas de los condensadores de igualación de interruptores; corrientes circulantes durante las operaciones de transferencia entre dos barras; y corrientes de excitación de transformadores de tensión.
Interrupción de la corriente de magnetización de un transformador sin carga: Dependiendo del tipo estructural, puede interrumpir la corriente de magnetización de transformadores sin carga hasta cierta capacidad.
Clasificación:
Por ubicación de instalación: Puede dividirse en seccionadores de alta tensión exteriores e interiores.
Tipo exterior: Diseñado para resistir condiciones ambientales adversas como viento, lluvia, nieve, contaminación, condensación, hielo y escarcha pesada, adecuado para instalación al aire libre.
Por estructura de poste aislante: Se pueden clasificar como seccionadores de un poste, doble poste y triple poste. El seccionador de un poste utiliza el espacio vertical directamente debajo de las barras aéreas como aislamiento eléctrico para la interrupción, ofreciendo ventajas significativas: ahorro de área terrestre, reducción de conductores de conexión y proporcionando una indicación visual clara del estado abierto/cerrado. En sistemas de transmisión de EHT, el efecto de ahorro de espacio de los seccionadores de un poste en subestaciones es particularmente pronunciado.
Nota: Los seccionadores se utilizan principalmente en equipos de baja tensión, como sistemas de distribución final de baja tensión residencial y edificios. La descripción que afirma que su función principal es "interrumpir y hacer líneas bajo carga" es incorrecta; su función principal es el aislamiento de la fuente de energía.
¿Qué es un interruptor automático de vacío?
Un interruptor automático de vacío obtiene su nombre del uso de alto vacío como medio de extinción de arco y medio aislante entre contactos después de la interrupción. Se caracteriza por su tamaño compacto, peso ligero, idoneidad para operaciones frecuentes y interrupción de arco sin mantenimiento, lo que lo hace ampliamente utilizado en redes de distribución.
Los interruptores automáticos de vacío se utilizan principalmente en instalaciones de distribución interior para sistemas de CA trifásicos de 3-10 kV, 50 Hz. Sirven como elementos de protección y control para equipos eléctricos en empresas industriales y mineras, centrales eléctricas y subestaciones, especialmente adecuados para aplicaciones que requieren operación sin aceite, mantenimiento mínimo y operaciones frecuentes. Pueden instalarse en armarios de montaje central, gabinetes dobles o gabinetes fijos como interruptores de control y protección para equipos eléctricos de alta tensión.
Principio de funcionamiento de los interruptores automáticos de vacío
Cuando los contactos móviles y fijos se abren mediante el mecanismo de operación, se forma un arco entre ellos. Las superficies de contacto vaporizan metal a alta temperatura. Debido a la forma de contacto especialmente diseñada, la corriente genera un campo magnético que impulsa el arco rápidamente a lo largo de la dirección tangencial de la superficie de contacto. Parte del vapor de metal se condensa en el escudo metálico (pantalla). Cuando la corriente pasa naturalmente por cero, el arco se extingue, y la resistencia dieléctrica entre los contactos se recupera rápidamente.
Función de los interruptores automáticos de vacío
Los interruptores automáticos proporcionan funciones de protección, incluyendo protección contra sobrecarga, cortocircuito y bajada de tensión, protegiendo eficazmente los circuitos y fuentes de energía.
Diferencias entre interruptores de carga y seccionadores
Capacidad de interrupción de corriente:
Un seccionador carece de mecanismo de extinción de arco y solo puede interrumpir corrientes sin carga, no puede manejar corrientes de carga o de cortocircuito. La operación debe realizarse solo cuando el circuito está completamente desenergizado y sin carga; la operación bajo carga está estrictamente prohibida para evitar incidentes de seguridad.
Un interruptor de carga tiene un mecanismo de extinción de arco, permitiéndole interrumpir corrientes de carga nominal y sobrecargas hasta cierto múltiplo, pero aún no puede interrumpir corrientes de cortocircuito.
Presencia de mecanismo de extinción de arco:
Esta es la diferencia fundamental. Un mecanismo de extinción de arco ayuda en las operaciones de apertura y cierre del interruptor y limita y extingue eficazmente los arcos, mejorando la seguridad operativa. Por lo tanto, la mayoría de los dispositivos de conmutación (especialmente aquellos diseñados para interrumpir corriente) están equipados con mecanismos de extinción de arco.
Propósito funcional:
Un seccionador se utiliza principalmente para establecer un punto de interrupción claro en circuitos de alta tensión, aislando secciones energizadas de secciones desenergizadas para el mantenimiento, asegurando la seguridad del personal.
Un interruptor de carga se utiliza en instalaciones de alta tensión fija para interrumpir corrientes de falla (sobrecargas) y corrientes de operación nominal del equipo. Aunque ambos se utilizan en sistemas de alta tensión, sus roles funcionales son diferentes.
Diferencias entre interruptores de carga de alta tensión e interruptores automáticos de vacío
Capacidad de interrupción: Un interruptor de carga de alta tensión puede interrumpir bajo carga y tiene capacidad de autoextinción, pero su capacidad de interrupción es pequeña y limitada.
Diferencias estructurales: Los seccionadores de alta tensión generalmente no pueden interrumpir bajo carga y carecen de un canal de arco en su estructura (algunos seccionadores especialmente diseñados pueden interrumpir pequeñas cargas, pero su estructura es relativamente simple).
Función de aislamiento: Tanto los interruptores de carga de alta tensión como los seccionadores de alta tensión pueden crear un punto de interrupción visible, mientras que la mayoría de los interruptores automáticos no tienen esta función (excepto algunos interruptores automáticos con capacidad de aislamiento).
Funciones de protección:
Los seccionadores de alta tensión no tienen funciones de protección.
La protección para los interruptores de carga de alta tensión generalmente depende de fusibles de alta tensión conectados en serie, proporcionando solo protección instantánea y contra sobrecorriente.
Los interruptores automáticos de alta tensión (como los interruptores automáticos de vacío) pueden diseñarse con capacidades de interrupción muy altas, protegidos principalmente por transformadores de corriente en conjunto con dispositivos de protección secundaria, ofreciendo múltiples funciones de protección, incluyendo cortocircuito, sobrecarga y fuga a tierra.
Posicionamiento funcional: Un interruptor de carga de alta tensión funciona entre un interruptor automático de alta tensión y un seccionador de alta tensión. A menudo se usa en serie con un fusible de alta tensión para controlar transformadores de potencia. Puede interrumpir corrientes de carga y sobrecargas, pero debido a su incapacidad para interrumpir corrientes de cortocircuito, debe confiar en los fusibles para la protección contra cortocircuitos.
