¿Cuáles son los tipos y las fallas comunes de los equipos de media tensión?

El equipo de conmutación de alta tensión es un dispositivo eléctrico crítico en los sistemas de energía. El deterioro de las condiciones de operación del equipo de conmutación es una de las principales causas de fallos en los sistemas de energía. Entonces, ¿cuáles son las fallas comunes en el equipo de conmutación de alta tensión?

I. Clasificación del equipo de conmutación de alta tensión

(1) Tipos exteriores e interiores

Según la ubicación de instalación, el equipo de conmutación de alta tensión se puede clasificar como tipo exterior o interior. El equipo de conmutación interior se utiliza comúnmente para sistemas de 10 kV y menos. De acuerdo con las configuraciones de circuito primario, pueden categorizarse aún más como equipos de conmutación de entrada/salida, equipos de conmutación de conexión, equipos de conmutación de sección de barras, etc. En el equipo de conmutación de entrada/salida de 10 kV, generalmente se instalan interruptores de circuito sumergidos en aceite o de vacío. Estos interruptores suelen estar equipados con mecanismos de accionamiento de resorte o electromagnético, aunque algunos utilizan mecanismos manuales o de imán permanente. Los diferentes diseños de equipos de conmutación varían significativamente en estructura, lo que afecta la selección e instalación de sensores.

(2) Tipos fijos y extraíbles

Según su uso, el equipo de conmutación de alta tensión se puede dividir en tipos fijos y extraíbles (extraíbles). Históricamente, las centrales eléctricas preferían el equipo de conmutación extraíble para los sistemas de servicio de la estación, mientras que los tipos fijos eran más comunes en los sistemas de suministro de energía. Con el avance tecnológico y el desarrollo de nuevos productos, las prácticas tradicionales están evolucionando. Por ejemplo, el equipo de conmutación extraíble metálico ha evolucionado a partir del equipo de conmutación fijo convencional. Este tipo presenta un diseño completamente cerrado con compartimentos funcionalmente separados. Ofrece mayor seguridad operativa, mejor interbloqueo contra mal funcionamiento, mantenimiento más fácil y una confiabilidad operativa significativamente mayor.

(3) Desarrollo del equipo de conmutación de alta tensión

En los últimos años, con el desarrollo y la adopción generalizada de interruptores de circuito de vacío compactos, el equipo de conmutación montado en medio (también conocido como equipo de conmutación con interruptores de circuito montados en el compartimento central) ha avanzado rápidamente como un nuevo tipo de equipo de conmutación metálico, blindado y extraíble. El equipo de conmutación montado en medio ofrece muchas ventajas, siendo la más importante la miniaturización de la unidad extraíble y la mecanización de los procesos de fabricación, lo que resulta en una mayor precisión en la fabricación de carros y rieles guía.

Algunos fabricantes incluso envían el carro (incluyendo el interruptor principal) y el gabinete del equipo de conmutación por separado, permitiendo un ensamblaje y puesta en marcha en el sitio fácil, con garantía de inserción y extracción fluidas. Debido a la excelente intercambiabilidad, el rendimiento se ve poco afectado por las condiciones irregulares del piso en el sitio. Este tipo de equipo de conmutación extraíble metálico ofrece operación segura y confiable, así como mantenimiento conveniente, lo que lleva a su creciente adopción en los sistemas de suministro de energía.

II. Análisis de las fallas comunes en el equipo de conmutación de alta tensión

El análisis de fallas muestra que la mayoría de las fallas en el equipo de conmutación provienen de problemas de aislamiento, conducción y mecánicos.

(1) Falta de operación o mal funcionamiento

Esta es la falla más común en el equipo de conmutación de alta tensión, con causas que se dividen en dos categorías. La primera es la falla mecánica en el mecanismo de operación y el sistema de transmisión, como atascos en el mecanismo, deformación, desplazamiento o daño de componentes, solenoides de disparo/cierre sueltos o atascados, pernos rotos o sueltos y falla del cerrojo. La segunda categoría proviene de los circuitos de control y auxiliares, incluyendo mal contacto en el cableado secundario, terminales sueltas, cableado incorrecto, bobinas de cierre/disparo quemadas (debido a atascos en el mecanismo o interruptores selectores defectuosos), operación inflexible de interruptores auxiliares y fallas en las fuentes de alimentación de control, contactores de cierre y interruptores de límite.

(2) Fallas de conmutación y cierre

Estas fallas provienen del propio interruptor de circuito. En los interruptores de circuito sumergidos en aceite, los problemas comunes incluyen rociado de aceite durante cortocircuitos, daño en la cámara de arco, capacidad de interrupción insuficiente y explosiones durante el cierre. En los interruptores de circuito de vacío, los problemas típicos son fugas en el interruptor de vacío o en las campanas, reducción del nivel de vacío, restribo al cambiar bancos de capacitores y fracturas de la carcasa de cerámica.

(3) Fallas de aislamiento

El rendimiento del aislamiento implica equilibrar varias tensiones (incluyendo la tensión de operación normal y las sobretensiones transitorias), medidas de protección (por ejemplo, pararrayos) y la resistencia al aislamiento para lograr un diseño seguro y económico. Las fallas de aislamiento se manifiestan principalmente como: flashover externo a tierra, flashover interno a tierra, flashover entre fases, flashover por sobretensión de rayo, flashover, flashover por contaminación, perforación o explosión de empalmes de porcelana o condensadores, flashover de postes aisladores, y flashover, perforación o explosión de transformadores de corriente (TC), así como fracturas de aisladores de porcelana.

(4) Fallas de conducción de corriente

Para el equipo de conmutación calificado de 7.2–12 kV, la causa principal de las fallas de conducción de corriente es el mal contacto en las puntas de aislamiento, lo que lleva a sobrecalentamiento y fusión de los contactos.

(5) Fuerzas externas y otras fallas

Estas incluyen impactos de objetos extraños, desastres naturales, cortocircuitos causados por pequeños animales y otras fallas externas o accidentales impredecibles.