Aparamenta de Interruptor SF₆ Totalmente Aislada: Ventajas Componentes y Soluciones de Expansión

1. Características del equipo de conmutación totalmente aislado SF₆
1.1 Visión general

El equipo de conmutación totalmente aislado SF₆ comprende unidades funcionales como interruptores de carga, combinaciones de interruptores de carga-fusibles, seccionadores-interruptores, etc., todos sellados dentro de cajas de gas de acero inoxidable llenas de gas SF₆ a baja presión. Este gas sirve tanto como medio extintor de arco como aislante. El equipo de conmutación utiliza mecanismos operados eléctricamente o manualmente con resortes. Cada gabinete es una caja de gas independiente, lo que permite la expansión a través de conectores de barra colectora en cualquier dirección. Adecuado para sistemas de distribución de media tensión, estas unidades se utilizan ampliamente en subestaciones y estaciones de conmutación para cumplir diversas tareas de distribución de energía.

1.2 Componentes especiales del equipo de conmutación totalmente aislado SF₆

Los componentes clave incluyen:

• Caja de gas sellada: Dentro de la caja de gas sellada se encuentran el equipo de conmutación y las barras colectoras, llenas de gas SF₆ a una presión nominal de 0,03 MPa. La soldadura láser avanzada y la detección simultánea de fugas por vacío con helio aseguran un sellado superior. No se necesita recarga de gas ni reemplazo durante su vida útil, lo que lo hace libre de mantenimiento. Dependiendo de la expansibilidad, las cajas de gas pueden ser compartidas o independientes; solo las cajas independientes permiten la expansión.

• Dispositivo de alivio de presión: Ubicado en la parte inferior de la caja de gas, el canal de alivio de presión cuenta con una membrana antideflagrante. En caso de fallos de arco internos, la rápida expansión del gas fuerza la apertura de la membrana, liberando la presión y dirigiendo el gas SF₆ a zanjas para garantizar la seguridad de los operadores y otros equipos.

• Estructura del gabinete: La estructura (excluyendo la caja de gas) sirve como base de montaje para todos los componentes y soporta la caja de gas. Generalmente consta de tres compartimentos principales: sala del mecanismo de operación, sala de cables y canal de alivio de presión.

1.3 Principales ventajas del equipo de conmutación totalmente aislado SF₆

• Totalmente sellado e aislado: Todas las partes vivas de alta tensión están selladas dentro de la caja de gas, minimizando los impactos ambientales. Ideal para entornos húmedos o contaminados, especialmente adecuado para regiones como el Delta del Río Perla.

• Diseño compacto: Utilizando interruptores de carga de tres posiciones reduce la cantidad de componentes. Las partes conductoras usan aislamiento SF₆, resultando en una estructura más compacta en comparación con los gabinetes semiaislados con aire y SF₆.

• Independiente de la altitud: Los elementos internos están alojados en recintos presurizados, asegurando un rendimiento constante independientemente de la altitud.

• Expansible: Con cada gabinete siendo una caja de gas independiente y equipada con interfaces de expansión reservadas, la expansión es posible utilizando conectores de barra colectora. Estos conectores consisten en tres adaptadores de caucho de silicona instalados horizontalmente en los empalmes cónicos internos de los gabinetes adyacentes, conectando sus barras colectoras sin comprometer la integridad del sello.

2. Análisis de soluciones de expansión para equipos de conmutación totalmente aislados SF₆

Cómo agregar nuevos gabinetes a las unidades de anillo principal (RMUs) totalmente aisladas SF₆ existentes se ha convertido en un desafío en los últimos años debido a la falta de especificaciones de interfaz estándar entre diferentes fabricantes. A continuación, se presenta un análisis basado en un proyecto específico:

Estudio de caso X: Una subestación de un área residencial actualmente alberga tres RMUs totalmente aisladas SF₆ expansibles de la empresa HD Switchgear, incluyendo una unidad de línea de entrada y dos unidades de línea de salida. El proyecto requiere agregar otra unidad de línea de salida y extender un cable ZRC-YJV22-3×120 a un nuevo equipo de conmutación al aire libre que servirá a nuevos usuarios. Se consideraron varias soluciones:

• Reemplazo completo: Reemplazar las tres RMUs existentes podría dañar los cables conectados si no se retiran e instalan cuidadosamente, lo que llevaría a costos adicionales significativos. Dado que las unidades actuales han estado en operación por menos de dos años, esta opción es derrochadora.

• Agregar un nuevo gabinete: Como el equipo de conmutación es suministrado por la oficina de energía, la adquisición de un producto no HD podría generar problemas de compatibilidad debido a las diferentes normas de interfaz de barra colectora. La adquisición a través de procesos de licitación especializados también retrasaría los plazos del proyecto.

• Utilizar gabinetes SF₆ semiaislados: Introducir un gabinete semiaislado junto con un gabinete elevador de barra colectora para conectar las unidades totalmente y semiaisladas plantea desafíos debido a la ausencia de componentes de conexión estandarizados, requiriendo una estrecha cooperación del fabricante original.

• Instalar unidades semiaisladas adicionales: Agregar una unidad de línea de salida semiaislada y un gabinete elevador de barra colectora junto a la unidad de línea de entrada existente permite redirigir los cables a través del gabinete elevador, expandiendo la capacidad sin interrumpir las instalaciones existentes. Esta solución fue finalmente elegida por su practicidad y eficacia.

Se adoptó el cuarto método, resolviendo con éxito las necesidades de expansión, y el proyecto ahora está completado y opera sin problemas.

3. Conclusión

En conclusión, el equipo de conmutación totalmente aislado SF₆ ofrece claras ventajas técnicas, pero enfrenta desafíos debido a la falta de estándares de interfaz unificados, complicando la integración directa entre productos de diferentes fabricantes. Aunque el cuarto método resolvió el problema inmediato, los futuros proyectos deberían priorizar el uso de productos del fabricante original, confirmando su expansibilidad, evitando particularmente las estructuras de cajas compartidas, que generalmente no pueden expandirse. Este enfoque asegura una mejor compatibilidad y viabilidad para las actualizaciones del sistema.