Por qué los interruptores de circuito de vacío de 12kV superan a los SF6/aceite/aire: Un análisis de solución total

Por qué los interruptores de vacío de 12 kV superan a los de SF₆, aceite y aire: un análisis integral

En la distribución de energía de media tensión (MT), especialmente en los equipos de conmutación interiores de 12 kV, los interruptores de vacío (IV) se han convertido en la tecnología dominante, superando significativamente las alternativas históricas como los interruptores de circuito de SF₆, los interruptores de circuito de mínimo aceite y los interruptores de circuito de aire. Este informe proporciona una comparación detallada de los IV interiores de 12 kV frente a estos competidores, destacando sus principales ventajas.

​I. Visión general de las tecnologías competidoras principales​

1. ​Interruptores de circuito de SF₆
• ​Principio: Utiliza gas hexafluoruro de azufre (SF₆) para la extinción del arco y el aislamiento. El SF₆ ofrece excelentes propiedades dieléctricas y de extinción de arcos.
• ​Aplicación: Anteriormente ampliamente utilizado en sistemas de MT/AT, especialmente para aplicaciones de alta capacidad de interrupción o exteriores. Sin embargo, su cuota de mercado en sistemas interiores de 12 kV ha sido reemplazada en gran medida por los IV debido a preocupaciones ambientales y de mantenimiento.
2. ​Interruptores de circuito de mínimo aceite
• ​Principio: Utiliza aceite de transformador como medio de extinción del arco, pero emplea significativamente menos aceite que los diseños anteriores de gran volumen de aceite.
• ​Aplicación: Una tecnología principal antes de los IV. Los inconvenientes clave incluyen riesgos de incendio, alto mantenimiento y contaminación ambiental.
3. ​Interruptores de circuito de aire
• ​Principio: Se basa en chorros de aire comprimido para extinguir los arcos.
• ​Aplicación: Utilizado en sistemas de AT tempranos o aplicaciones nicho. Para escenarios interiores de 12 kV, los ICA son inferiores a los IV en capacidad de interrupción, tamaño y ruido.

​II. Ventajas principales de los IV interiores de 12 kV​

Los IV superan a los competidores en seis dimensiones críticas:

1. ​Superioridad en la extinción de arcos y confiabilidad​
• ​Interrupción al vacío: El vacío es un medio aislante ideal. La extinción del arco ocurre eficientemente en cero de corriente en un interrumpidor sellado, con rápida recuperación dieléctrica. Esto asegura una alta confiabilidad, especialmente para operaciones frecuentes.
• ​Sin riesgo de reinicio: A diferencia del SF₆ o el aceite, la interrupción al vacío elimina virtualmente el riesgo de reinicio.
• ​Alta capacidad de interrupción: Los IV modernos de 12 kV cubren una amplia gama de corrientes de cortocircuito nominal (Isc), desde 20 kA hasta 50 kA+ (por ejemplo, ZN63/VBY-12: 40 kA; VS1-12: 50 kA), igualando a los interruptores de circuito de SF₆ y superando a los de aceite e ICA.
• ​Larga vida eléctrica: Soporta 30-50 interrupciones de cortocircuito a plena capacidad (por ejemplo, VT19-12, VS1-12), cumpliendo con los requisitos de la clase E2 y superando a los interruptores de circuito de aceite.
2. ​Excelencia ambiental y de seguridad​
• ​Cero emisiones de GEI: Los IV utilizan vacío en lugar de SF₆, un potente gas de efecto invernadero con un PGE ~23,500× CO₂, eliminando desafíos regulatorios y de disposición.
• ​Sin riesgo de incendio: A diferencia de los interruptores de circuito basados en aceite, los interrumpidores al vacío no presentan riesgos de incendio ni explosión.
• ​Operación no tóxica: No genera subproductos tóxicos durante la interrupción (a diferencia de la descomposición del SF₆).
3. ​Mínimo mantenimiento y longevidad​
• ​Diseño "sin mantenimiento": Los interrumpidores al vacío sellados no requieren mantenimiento interno durante su vida útil (generalmente coincidiendo con la durabilidad mecánica). Esto contrasta fuertemente con los interruptores de circuito de SF₆ (monitoreo y reposición de gas) y los de aceite (reposición de aceite).
• ​Alta vida mecánica: Mecanismos accionados por resortes logran 10,000-30,000 operaciones (clase M2), reduciendo el mantenimiento mecánico.
• ​Aislamiento sólido: Tecnologías como polos encapsulados en resina epoxi (por ejemplo, VS1-12) mejoran la resistencia al polvo, la humedad y la condensación.
4. ​Diseño compacto y flexibilidad​
• ​Huella pequeña: Interrumpidores al vacío compactos y mecanismos optimizados permiten diseños eficientes en espacio.
• ​Versatilidad de instalación: Mecanismos de operación integrados soportan configuraciones fijas o extraíbles (por ejemplo, para KYN28A-12/GZS1, XGN).
• ​: Montaje simplificado y reemplazo de componentes.
5. ​Interrupción avanzada y eficiencia de costos​
• ​Baja corriente de corte: Minimiza la sobretensión de conmutación durante la interrupción de corrientes inductivas.
• ​Conmutación capacitiva de clase C2: Probabilidad ultrabaja de restitución para bancos de capacitores.
• ​Bajo TCO: Aunque los costos iniciales pueden estar alineados con los interruptores de circuito de SF₆, los IV ofrecen menores costos a lo largo de su vida útil debido al mínimo mantenimiento, sin costos de manejo de SF₆, primas de seguros reducidas (sin riesgo de incendio) y vida útil extendida.
6. ​Resiliencia ambiental​
• Opera de manera confiable en condiciones estándar (-15°C a +40°C, ≤1,000 m de altitud). Las variantes de aislamiento sólido toleran entornos adversos (por ejemplo, alta humedad, contaminación).

​III. Resumen comparativo​

Tabla: IV interior de 12 kV vs. competidores principales

​IV. Conclusión​

Para la distribución de energía interior de 12 kV, los interruptores de vacío (IV) son, sin duda, la tecnología de elección. Su superioridad en la extinción de arcos, confiabilidad insuperable, operación verdaderamente sin mantenimiento, seguridad ambiental (sin riesgos de SF₆, aceite o incendio), diseño compacto y eficiencia de costos a lo largo de su vida útil han consolidado su dominio en la infraestructura eléctrica moderna.