Aplicación de interruptores de alta tensión en sistemas de alimentación de tracción

Os interruptores tradicionais tornáronse cada vez máis inadecuados para as demandas operativas dos sistemas modernos de fornecemento de enerxía de tracción. A emerxencia dos desconectadores de alta tensión prencheu eficazmente esta lacuna. Os sistemas de desconectadores de alta tensión optimizan a estrutura dos interruptores convencionais, amplían a súa aplicabilidade e ponen maior énfase nos detalles finos, mellorando así a seguridade e a fiabilidade dos sistemas de enerxía durante a súa operación real. Polo tanto, é esencial analizar e estudar a aplicación dos desconectadores de alta tensión nos sistemas de fornecemento de enerxía de tracción.

1. Sistemas de Fornecemento de Enerxía de Tracción
O sistema de fornecemento de enerxía de tracción eléctrica actualmente utilizado en China representa unha nova forma de tracción ferroviaria propulsada por electricidade, unha tecnoloxía de propulsión emergente ampliamente aplicada nas liñas ferroviarias principais e no transporte ferroviario urbano, ofrecendo un rendemento excelente e mellorando significativamente a comodidade do transporte público. Na práctica, a tracción eléctrica converte continuamente a enerxía eléctrica en potencia de tracción mecánica para impulsar locomotoras ferroviarias e unidades múltiples eléctricas.

Os actuais sistemas de tracción eléctrica de China clasifícanse por tipo de corrente en tres categorías: corrente alterna monofásica de frecuencia industrial, corrente continua e corrente alterna monofásica de baixa frecuencia. Entre estes, o sistema de corrente alterna monofásica de frecuencia industrial é o máis común, utilizándose principalmente nas liñas ferroviarias electrificadas.

A tracción eléctrica ofrece tres vantaxes clave:

• As locomotoras eléctricas non levan combustible, pero utilizan fuentes de enerxía secundarias, permitindo unha tracción non autónoma que impulsa eficazmente os trens.

• Promove a conservación da enerxía; con o sector ferroviario de China entrando nunha nova fase de desenvolvemento, as locomotoras eléctricas están sendo despregadas de xeito máis extenso.

• Mellora a seguridade operativa. Graças aos avances na microelectrónica e nas tecnoloxías da información, as locomotoras eléctricas modernas admiten a detección de fallos en tempo real, a conducción autónoma e o control remoto, aumentando significativamente o nivel de informatización dos sistemas de tracción.

2. Características, Funcións, Tipos e Evolución dos Desconectadores de Alta Tensión

(1) Funcións e Roles
Aínda que os desconectadores de alta tensión só foron adoptados xeralmente recentemente nos sistemas de enerxía de China, demostraron un rendemento excepcional. As súas funcións centrais son dúas:

• Cando están abertos, aseguran unha distancia de isolamento visible e eléctricamente segura entre os contactos;

• Cando están pechados, transportan de xeito fiable a corrente continua nominal.

Estas capacidades melloran significativamente a seguridade e a eficiencia operativa. Os roles clave inclúen:
• Isolamento de Poder: Durante a manutención, os desconectadores isolan o equipo sen enerxía das liñas en servizo, creando un punto de interrupción claramente visible que protexe ao persoal e ao equipo.
• Operacións de Conmutación (Transferencia de Barras): Permiten transicións seguras do equipo entre estados de funcionamento, reserva ou manutención, facilitando reconfiguracións operativas flexibles e seguras.

(2) Tipos
Os tipos de desconectadores varían en función de varios criterios:

• Por localización de instalación: exterior vs. interior;

• Por nivel de tensión: baixa tensión vs. alta tensión;

• Por deseño estrutural: mono-posto, duplo-posto ou triplo-posto;

• Por mecanismo de operación: manual, eléctrico ou neumático.

(3) Avances Tecnolóxicos
Os desconectadores tradicionais a miúdo sufrían unha redución da área de contacto entre os contactos móveis e estáticos tras un uso prolongado, provocando un aumento da resistencia, maiores perdas de conducción e un consumo de enerxía elevado. As innovacións recentes, como a tecnoloxía de contacto en dedo e diseños de superficie acanalada, melloraron enormemente a conductividade e a fiabilidade. Estas melloras expandiron o alcance de aplicación dos desconectadores de alta tensión modernos na infraestrutura de enerxía de China.

3. Aplicacións nos Sistemas de Fornecemento de Enerxía de Tracción
(1) Control Remoto (Teleoperación)
Os desconectadores de alta tensión son agora componentes críticos nos sistemas de catenaria de ferrocarril electrificado, permitindo o aislamento de fallos e a manutención seccionada, mellorando así a seguridade e precisión operativa. Dada a gran cantidade e ampla distribución de estacións de núcleo na rede ferroviaria electrificada de China, a operación manual no terreo é ineficiente e limita a automatización. Polo tanto, a implementación do control remoto é vital para avanzar na modernización ferroviaria.

Con os avances na comunicación por cable e inalámbrica, as Unidades Terminais Remotas (RTUs) poden integrarse agora nos mecanismos de operación eléctrica. Esta integración non só resolve os desafíos clave na operación remota de desconectadores, senón que tamén aumenta a fiabilidade do sistema, asegura un fornecemento de enerxía estable e eleva o nivel xeral de automatización dos ferrocarriles electrificados.

(2) Monitorización Vídeo por Cable/Inalámbrica
Dado que os desconectadores de catenaria adoitan instalarse ao aire libre e sen supervisión, a monitorización remota é esencial xunto co control remoto. Os sistemas de videovigilancia permiten unha supervisión continua das condicións no terreo, minimizando os erros humanos nas decisións de comando.

O despregamento de tales sistemas require solucións de comunicación híbridas, combinando tecnoloxías por cable e inalámbricas como a salto de frecuencia y Wi-Fi, ambas maduras en China. A integración destes métodos de comunicación avanzados permite unha monitorización vídeo remota robusta, mellorando aínda máis a seguridade, a fiabilidade e a eficiencia das operacións ferroviarias electrificadas.

(3) Monitorización de Temperatura en Línea
A pesar da súa estrutura simple, os contactos e dedos de contacto dos desconectadores están expostos a entornos exteriores adversos, facéndolos propensos á oxidación. A oxidación aumenta a resistencia de contacto e xera calor excesivo, podendo levar ao fallo do equipo ou a incendios se non se controla.

Na era das subestacións intelixentes e as operacións sen persoa, o control remoto da temperatura tornouse imprescindible. En China úsanse tres métodos principais: sensores inalámbricos, sensores de fibra óptica e termografía infravermella, sendo o sensor de fibra óptica o máis amplamente adoptado.

Os sensores de temperatura de fibra óptica acópanse directamente aos contactos ou dedos de contacto. Os datos transmítense a través de fibras ópticas resistentes a altas voltagens a unha unidade central de procesamento, que os retransmite aos ordenadores de backend da subestación para análise en tempo real. Xa se desenvolveu software específico para xestión e análise de datos en China, garantindo un control de temperatura fiable. No entanto, os altos custos do equipo e do desenvolvemento de software permanecen como un desafío.

4. Conclusión
O sistema ferroviario electrificado de China entrou nunha nova etapa de desenvolvemento. A optimización continua dos interruptores tradicionais, a través de tecnoloxías de contacto por dedos e superficies estriadas, mellorou significativamente o rendemento dos interruptores de alta tensión en aplicacións de tracción, acelerando a modernización da rede ferroviaria nacional.

En comparación coas modos convencionais de fornecemento de enerxía, a tracción eléctrica ofrece unha eficiencia superior, maior seguridade e menor consumo de enerxía. A integración de interruptores de alta tensión avanzados cos sistemas de tracción eléctrica converteuse nunha característica distintiva da modernización ferroviaria de China, posicionando a tecnoloxía de electrificación do país entre as mellores do mundo.