Comutadores SF₆ Totalmente Aislados: Ventajas Componentes e Solucións de Expansión

1. Características do equipamento de manobra totalmente isolado SF₆
1.1 Visión xeral

O equipamento de manobra totalmente isolado SF₆ comprende unidades funcionais como interruptores de carga, combinacións interruptor-fusible, interruptores-desconectadores, etc., todos selados dentro de caixas de gas de acero inoxidable cheas de gas SF₆ a baixa presión. Este gas serve tanto como medio de apagado de arcos como de aislamento. O equipamento emprega mecanismos operados eléctrica ou manualmente con molas. Cada armario é unha caixa de gas independente, permitindo a expansión mediante conectores de barras colectoras en calquera dirección. Adequadamente para sistemas de distribución de media tensión, estas unidades son ampliamente utilizadas en subestacións e postos de manobra para cumprir varias tarefas de distribución de enerxía.

1.2 Componentes especiais do equipamento de manobra totalmente isolado SF₆

Os compoñentes clave inclúen:

• Caixa de gas selada: Dentro da caixa de gas selada están o equipamento de manobra e as barras colectoras, cheas de gas SF₆ a unha presión nominal de 0,03 MPa. A soldadura avanzada por láser e a detección simultánea de fugas ao vacío con helio aseguran un excelente sellado. Non se require reabastecemento de gas ou substitución durante a súa vida útil, facendo que sexa librea de mantemento. Dependendo da expandibilidade, as caixas de gas poden ser compartidas ou autónomas; só as caixas autónomas admiten expansión.

• Dispositivo de alivio de presión: Situado na parte inferior da caixa de gas, o canal de alivio de presión dispón dunha membrana antideflagrante. En caso de fallos de arco internos, a rápida expansión do gas forza a abertura da membrana, liberando a presión e dirixindo o gas SF₆ a canais para garantir a seguridade dos operadores e outro equipamento.

• Estrutura do armario: A estrutura (excluíndo a caixa de gas) serve como base de montaxe para todos os compoñentes e soporta a caixa de gas. Xeralmente consta de tres compartimentos principais: sala do mecanismo de operación, sala de cables e canal de alivio de presión.

1.3 Principais vantaxes do equipamento de manobra totalmente isolado SF₆

• Totalmente selado e aislado: Todos os elementos activos de alta tensión están selados dentro da caixa de gas, minimizando os impactos ambientais. Ideal para entornos húmidos ou contaminados, especialmente adecuado para rexións como o delta do río das Pérolas.

• Deseño compacto: Utilizando interruptores de carga de tres posicións, reduce o número de compoñentes. As partes conductoras usan aislamento SF₆, resultando nunha estrutura máis compacta comparada cos armarios semiaislados con aire.

• Independencia da altitute: Os elementos internos están aloxados en recintos pressurizados, asegurando un rendemento consistente independentemente da altitute.

• Expandibilidade: Con cada armario sendo unha caixa de gas independente e equipada con interfaces de expansión reservadas, a expansión é posible utilizando conectores de barras colectoras. Estes conectores consisten en tres adaptadores de cauchu de silicón instalados horizontalmente nas bushings cónico interior de armarios adxacentes, conectando as súas barras colectoras sen comprometer a integridade do sellado.

2. Análise de solucións de expansión para o equipamento de manobra totalmente isolado SF₆

Como engadir novos armarios a unidades de manobra en anel (RMUs) totalmente isoladas SF₆ existentes converteuse nun desafío nos últimos anos debido á falta de especificacións de interface estándar entre diferentes fabricantes. Abaixo presenta unha análise baseada nun proxecto específico:

Estudo de caso X: Unha subestación dunha área residencial actualmente alberga tres RMUs totalmente isolados SF₆ expansibles da empresa HD Switchgear, incluíndo unha unidade de liña de entrada e dúas unidades de liña de saída. O proxecto require engadir outra unidade de liña de saída e estender un cable ZRC-YJV22-3×120 a un novo equipo de manobra exterior para servir a novos usuarios. Consideráronse varias solucións:

• Sustitución completa: Sustituir os tres RMUs existentes podería danar os cables conectados se non se retiran e reinstalan con cuidado, levando a custos adicionais significativos. Dado que as unidades actuais levan menos de dous anos en funcionamento, esta opción é un desperdicio.

• Engadir un novo armario: Como o equipo de manobra é suministrado polo organismo de enerxía, a adquisición dun produto non HD podería levar a problemas de compatibilidade debido a estándares variados de interface de barras colectoras. A adquisición a través de procesos de licitación especializados tamén retardaría os prazos do proxecto.

• Utilizar armarios semiaislados SF₆: Introducir un armario semiaislado xunto cun armario elevador de barras colectoras para pontejar a brecha entre unidades totalmente e semiaisladas presenta desafíos debido á ausencia de compoñentes de conexión estándar, requirindo unha estreita colaboración do fabricante orixinal.

• Instalar unidades semiaisladas adicionais: Engadir unha unidade de liña de saída semiaislada e un armario elevador de barras colectoras xunto á unidade de liña de entrada existente permite redirixir os cables a través do armario elevador, expandindo a capacidade sen interromper as instalacións existentes. Esta solución foi finalmente escollida pola súa practicidade e efectividade.

Adoptouse o cuarto método, resolvendo satisfactoriamente as necesidades de expansión, e o proxecto está agora completado e en funcionamento sinxelo.

3. Conclusión

En conclusión, o equipamento de manobra totalmente isolado SF₆ ofrece claras vantaxes técnicas, pero enfrenta desafíos debido á falta de estándares de interface unificados, complicando a integración directa entre produtos de diferentes fabricantes. Aínda que o cuarto método resolveu o problema inmediato, os futuros proxectos deben priorizar o uso de produtos do fabricante orixinal, confirmar a súa expandibilidade, evitando especialmente as estruturas de caixa compartida que xeralmente non poden ser expandidas. Esta aproximación asegura unha mellor compatibilidade e viabilidade para as actualizacións do sistema.