Los interruptores de media tensión son clave para la seguridad del sistema eléctrico

En el centro de cada sistema eléctrico se encuentran los guardias desconocidos de la transmisión y distribución de energía, los interruptores. Estos componentes sofisticados sirven como centinelas protectoras.desempeñar funciones críticas de protecciónLa selección del equipo de conmutación adecuado es primordial para garantizar un funcionamiento seguro, fiable y eficiente del sistema de energía.En este artículo se examinan los aspectos esenciales de los interruptores de media tensión para facilitar la toma de decisiones informadas.

Los interruptores eléctricos representan básicamente un conjunto integrado de dispositivos de protección de circuitos, incluidos interruptores, fusibles e interruptores, que trabajan en conjunto para proteger, controlar,y aislar el equipo eléctricoEstos componentes de protección están alojados dentro de estructuras metálicas, con uno o más de estos conjuntos que constituyen una línea o conjunto de interruptores.Los equipos de conmutación encuentran una amplia aplicación en los sistemas de transmisión y distribución de servicios públicosMientras que los estándares IEEE rigen los interruptores eléctricos en América del Norte, los estándares IEC prevalecen en Europa y otras regiones mundiales.

La función principal de los interruptores eléctricos consiste en distribuir la energía a las diferentes secciones de una instalación y las cargas eléctricas dentro de esas secciones.protege al personal y al equipo manteniendo las corrientes del sistema dentro de los límites operativos seguros.

Los equipos de interrupción aislados por gas (GIS, por sus siglas en inglés) emplean cámaras selladas llenas de hexafluoruro de azufre (SF6) o mezclas de SF6 con otros gases aislantes.instalaciones de bajo perfilEn comparación con los equipos de conmutación aislados por aire similares, el uso de aislamiento gaseoso permite reducciones de las distancias entre los componentes de interrupción de corriente.60 y C37.72El IEEE C37.20.9 se publicó en el verano de 2019; antes de esto, el equipo SIG se adhirió a la norma de rendimiento 62271 de la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI).

Definido por el IEEE C37.20.3, los interruptores cerrados con metal incorporan dispositivos de protección de circuitos que incluyen interruptores, fusibles y interruptores fusionados, junto con equipos de control y medición.Estos componentes podrán instalarse en compartimientos comunes sin las barreras o segregaciones separadas requeridas en los interruptores revestidos de metal.Los interruptores cerrados con metal sirven a instalaciones comerciales y industriales con servicios eléctricos de entrada superiores a 480/600 V.

Por el IEEE C37.20.2, los interruptores revestidos de metal se refieren a estructuras de interruptores eléctricos de voltaje medio en las que todos los componentes eléctricos incluidos el bus entrante, el bus saliente, la instrumentación,y los interruptores o interruptores principales están encerrados en compartimientos metálicos separadosEsta configuración proporciona una mayor seguridad, robustez y accesibilidad al mantenimiento.Dispositivos de interrupción revestidos de metal con interruptores de salida para un mantenimiento simplificado, por lo que es particularmente adecuado para instalaciones industriales, así como para equipos de generación y transmisión de energía.

Definido por el IEEE C37.74, los interruptores montados en almohadillas están diseñados específicamente para sistemas de distribución subterráneos de 5 kV a 38 kV que requieren un funcionamiento sobre el suelo.y construcción resistente a las manipulaciones, estas unidades son ideales para aplicaciones de distribución de servicios públicos, seccionalización de alimentadores y protección de circuitos.y minimizar las interrupcionesEl equipo de conmutación montado en una almohadilla puede acomodar hasta seis vías en un tanque aislado sellado común, con opciones de aislamiento que incluyen aire, gas SF6, fluido, tecnología de aire dieléctrico sólido y materiales sólidos.

También definido por IEEE C37.74, los equipos de conmutación de bóveda o subterráneos sirven a sistemas de distribución de 15 kV a 38 kV que requieren el funcionamiento de los interruptores desde los lugares de bóveda o subterráneos, ya sean secos o propensos a la entrada de agua.Esta configuración permite el funcionamiento del interruptor manual o operado por relé desde el nivel del sueloLos métodos de aislamiento incluyen gas SF6, tecnología de aire dieléctrico sólido y materiales sólidos.

• Tipo 1: requiere una resistencia de arco sólo en el frente del equipo
• Tipo 2: Requiere una resistencia de arco alrededor de todo el perímetro del equipo
• Tipo 2B: mantiene la resistencia al arco alrededor de todo el perímetro incluso con las puertas del compartimento de instrumentos o de control abiertas
• Tipo 2C Requiere resistencia de arco entre compartimientos adyacentes dentro del conjunto de equipos y alrededor de todo el perímetro

Conventional electrical switchgear manufactured to IEEE (North America) or IEC (Europe and elsewhere) standards provides relatively safe environments for equipment and personnel during normal operationSin embargo, los interruptores tradicionales no están diseñados para soportar la tremenda energía liberada durante los eventos de fallas eléctricas.El equipo de conmutación certificado resistente al arco está diseñado para contener con seguridad la energía del arco y redirigirla lejos de los operadores, por lo general a través de cámaras presurizadas que canalizan la energía a áreas de liberación seguras sin poner en peligro al personal o el equipo.

Los requisitos de seguridad de los equipos de ensayo se aplican a todos los equipos de ensayo de los que se trate.20.7 define las normas de ensayo de arco, especificando dos niveles de accesibilidad para los conjuntos de interruptores.Los sufijos adicionales definen el rendimiento del arco entre los compartimientos de control y las secciones verticales de los interruptores.: el sufijo B indica que el funcionamiento normal implica la apertura de puertas/cobertas en compartimientos específicamente identificados como espacios de control de bajo voltaje o de instrumentos;El sufijo C exige el aislamiento de los efectos de fallas de arco interno entre todos los compartimentos adyacentes dentro del conjunto y alrededor de todo el perímetro; el sufijo D se refiere a las instalaciones en las que ciertas superficies externas siguen siendo inaccesibles y no requieren un diseño de tipo 2.

Los mecanismos de control remoto permiten operaciones como desconectar, probar,y conexión de interruptores de circuito de interruptores revestidos de metal y compartimientos auxiliares desde distancias típicamente de 25-30 pies.

Los interruptores de voltaje medio ofrecen varias opciones de gabinete adecuadas tanto para aplicaciones interiores como exteriores.Los recintos exteriores están disponibles tanto en configuraciones accesibles como no accesibles para ciertas clases de voltaje.

La mayoría de los interruptores de media tensión requieren acceso frontal y trasero para su instalación y mantenimiento.ofreciendo un ahorro de espacio significativo en comparación con el equipo de conmutación convencional.

El medio aislante se refiere al entorno dentro de las carcasas de los interruptores que protege a los componentes en funcionamiento (como bujes, barras de bus, etc.) de fallas de arco accidentales.Mientras que el aire representa el aislante más comúnEl aislamiento gaseoso y líquido proporciona una mayor resistencia dieléctrica, lo que permite estructuras de interruptores más compactas.

• El aireEl aislante más económico y común, pero con las propiedades de resistencia dieléctrica más bajas, requiere un equipo físicamente más grande y robusto para soportar los efectos de arco.
• Aislamiento de gasEl hexafluoruro de azufre (SF6) es el gas aislante más común de los interruptores.Los contactos eléctricos están sellados dentro de los tanques presurizados con gas SF6, eliminando los requisitos de mantenimiento de los contactores.
• Tecnología de aire dieléctrico sólidoUtiliza materiales aislantes y no conductores para proporcionar estructura e aislamiento para interruptores de fallas, barras de bus y componentes de alto voltaje en tanques sellados llenos de aire de baja humedad.La combinación de material no conductor y huecos de aire ofrece una baja pérdida dieléctricaEl tanque tiene una construcción de frente muerto que elimina la descarga parcial y conduce la corriente de falla a tierra.
• Aislamiento líquidoProporciona propiedades dieléctricas mejoradas sobre el aire junto con efectos de enfriamiento.Los criterios de selección incluyen la resistencia al fuego y las consideraciones ambientales.

Los dispositivos de interrupción de los interruptores que interrumpen el flujo de corriente incluyen los dispositivos de protección contra el exceso de corriente (fusiles, interruptores) y los interruptores:

• Interruptores de aire¢ Utilizar el aire como medio dieléctrico, que normalmente ofrece una menor capacidad de interrupción que los interruptores de aceite o de vacío, pero una mayor economía y una capacidad de desconexión visible.
• Los fusibles- Interrumpir la corriente excesiva mediante la fusión de cables o tiras diseñados para características de tiempo/temperatura específicas.los fusibles a menudo se emparejan con interruptores para proporcionar protección contra sobrecorriente y capacidad de apertura / cierre de circuitos.
• Interruptores de aceite¢ Dispositivos de interruptores sumergidos en recintos llenos de aceite, comúnmente utilizados en interruptores montados en almohadillas donde el aislamiento por aceite permite una construcción compacta y de bajo perfil.
• Los interruptores de circuito de vacío- Características de interrupción y extinción del arco dentro de botellas de vacío selladas, lo que permite un apagado rápido del arco que reduce la energía del arco.Estos dispositivos pueden interrumpir fallas de voltaje más alto que los interruptores de aire con requisitos de espacio significativamente reducidos.
• Interruptores de fallas de vacío Servir como dispositivos de protección contra sobrecorrientes y interruptores de carga, eliminando las necesidades de fusibles/interruptores separados.
• Interruptores de vacío- interruptores eléctricos en los que se produce una interrupción de la corriente dentro de botellas de vacío selladas, lo que permite una rápida extinción del arco.Estos interruptores de espacio eficiente se adaptan a voltajes más altos que los interruptores de aire o aceite.

Cuando se selecciona un interruptor de voltaje medio, estos parámetros eléctricos críticos requieren una consideración cuidadosa:

Normalmente especificados en términos de corriente simétrica,Esta clasificación indica la corriente máxima que un dispositivo de protección contra la sobrecorriente (generalmente un interruptor de vacío) puede interrumpir de forma segura sin dañarse a sí mismo o al interruptorLas calificaciones de pico y asimétricas también se aplican comúnmente a los dispositivos de protección contra sobrecorriente de voltaje medio.Tenga en cuenta que las calificaciones de interrupción se aplican únicamente a los dispositivos de protección de sobrecorriente reales que interrumpen los circuitos en condiciones de falla., no al conjunto del interruptor en sí.Los interruptores de vacío de voltaje medio suelen ofrecer calificaciones de interrupción que van desde 25 kAIC hasta 63 kAIC simétricas (denominadas corriente de interrupción en el equipo IEC).

Esta calificación especifica la corriente máxima que el equipo de interrupción puede soportar (pasar) de forma segura sin sufrir daños.garantizar la integridad del bus cuando se conducen altas corrientes resultantes de fallas aguas abajo. El equipo de conmutación aguas arriba debe exceder la corriente en el peor de los casos que pasa a través de él durante las fallas aguas abajo para evitar daños a los equipos aguas arriba en la trayectoria de la corriente de falla.las capacidades de cortocircuito (o resistencia) típicas oscilan entre 25 kA y 63 kA simétricas para capacidades de 2 segundos, y 40 kA a 101 kA asimétricos para las calificaciones de 10 ciclos. Los términos alternativos incluyen calificación de resistencia al cortocircuito o calificación de resistencia.

Este parámetro indica la corriente máxima que los dispositivos principales de protección contra la sobrecorriente y el bus principal del interruptor pueden transportar de forma continua sin provocar el desencadenamiento o dañar el equipo.Los interruptores de voltaje medio suelen ofrecer corrientes continuas de 600A a 4000A.

Las normas ANSI e IEEE definen estas clasificaciones de voltaje:

• Bajo voltaje: hasta 600 V
• Válvulas de transmisión:
• Alta tensión: de 69 kV a 230 kV

Mientras que las normas ANSI/IEEE también definen clases de voltaje extra alto y ultra alto, NEC 2014 amplió la definición de bajo voltaje para incluir hasta 1,000V.

Los interruptores de voltaje medio se clasifican por su voltaje de servicio máximo. Por ejemplo, los interruptores de 15 kV (voltado máximo de clasificación) generalmente atienden varios voltajes reales, incluidos 12,47 kV, 13,2 kV, 13.8 kV y 14,4 kV.

La selección de un interruptor de voltaje medio adecuado es fundamental para garantizar la seguridad, fiabilidad y eficiencia del sistema eléctrico.y las normas pertinentes, las partes interesadas pueden tomar decisiones informadas a la hora de elegir las soluciones óptimas para sus sistemas eléctricos.condiciones ambientales, y las limitaciones presupuestarias, se recomienda la consulta de ingenieros eléctricos profesionales para garantizar la idoneidad a largo plazo.