Interruptores en media tensión en SF6

Un interruptor en el que se usa gas SF6 bajo presión para extinguir el arco se llama Interruptor SF6.

El gas SF6 (hexafluoruro de azufre) tiene excelentes propiedades dieléctricas, de extinción de arco, químicas y otras propiedades físicas que han demostrado su superioridad sobre otros medios de extinción de arco como el aceite o el aire.

¿Que son los interruptores en SF6?

Los disyuntores SF6 protegen los suministros de energía eléctrica y los sistemas de distribución eléctrica al interrumpir la corriente eléctrica en el circuito.

Lo que hace que un interruptor en SF6 sea diferente de otros dispositivos disyuntores es que utiliza gas de hexafluoruro de azufre en su funcionamiento en lugar de aceite o vacío. Tiene una excelente propiedad aislante que hace que estos dispositivos sean muy efectivos.

Estos disyuntores tienen una alta tendencia a absorber un electrón libre. Se forma un ion negativo cuando un electrón libre colisiona con una molécula de gas SF6 y es absorbido por esa molécula de gas. La molécula de gas SF6 se une al electrón en 2 reacciones que se enumeran a continuación:

  • SF6 + e = SF6-
  • SF6 + e = SF5- + F

Sabemos que el movimiento de partículas cargadas es responsable de la conducción de corriente a través del gas.

Debido a esto, las partículas cargadas y pesadas presentes en el gas SF6 resultan en su alta resistencia dieléctrica.

Aparte de esto, tiene la propiedad de recombinarse rápidamente incluso después de eliminar el arco. Por lo tanto, debido a estas propiedades combinadas, el gas SF6 es un medio de enfriamiento de arco mucho más efectivo que el aire, lo que lo hace mucho más efectivo que otros disyuntores. Debido a la presencia de estas propiedades en el interruptor automático SF6, se vuelve muy efectivo en sistemas de potencia de media y alta tensión.

Tipos de interruptores automáticos en media tensión de SF6

En aplicaciones de 220 kV, 400 kV y 765 kV, la presión de gas SF6 se mantiene a 6.5 bar. Se sorprenderá de que, aunque el nivel de voltaje esté aumentando, se usa la misma presión de SF6, es decir, 6,5 bar para aplicaciones de 220, 400 y 765 kV.

Relacionado:  Como escoger la UPS adecuada de acuerdo al uso o aplicacion.

En realidad, a medida que subimos a un nivel de voltaje más alto, el número de contactos aumenta en el disyuntor SF6. Según esta filosofía, el interruptor automático SF6 se puede clasificar en los siguientes tipos:

  • Interruptor individual SF6 se puede usar hasta 245 KV (220 KV)
  • Dos interruptores SF6 hasta 420 KV (400 KV)
  • Cuatro interruptores SF6 pueden usarse hasta 800 KV (715 KV)

Interruptor de una sola ruptura SF 6

En el disyuntor de corte único, solo hay un contacto móvil y fijo. Esto significa que solo habrá una unidad de interrupción en dicho interruptor. El interruptor automático SF6 de ruptura simple se utiliza para aplicaciones de hasta 220 kV.

Interruptor de doble ruptura SF 6

En este tipo de interruptor, hay dos juegos de contactos móviles y fijos conectados en serie. Por lo tanto, para encerrar dos conjuntos de contactos, debe haber dos unidades de interrupción en serie. Este tipo de interruptor se usa en aplicaciones de 400 kV.

En los interruptores automáticos de doble ruptura, los condensadores de clasificación se utilizan para igualar la distribución de voltaje en cada contacto. Por lo tanto, para una aplicación de 400 kV, el voltaje en cada contacto será de 200 kV. Por ello, es lógico usar gas SF6 a una presión igual a la utilizada en la aplicación de 200 kV.

Interruptor múltiple de SF 6

En la interrupción del circuito de ruptura múltiple, se utilizan más de dos conjuntos de contactos fijos y móviles. Este tipo de interruptor se usa en aplicaciones de 765 kV.

En el caso de los interruptores automáticos de alto voltaje, se utilizan propiedades de extinción de arco rápido que requieren menos tiempo para una recuperación rápida. Los interruptores automáticos SF6 tienen buenas propiedades en este aspecto respecto a los interruptores automáticos de aceite o aire. Por lo tanto, en alta tensión de hasta 760 kV, se utilizan disyuntores SF6 .

Sistema de contacto de arco para interruptores en SF6

Sistema de contacto de arco de interruptores SF6

Donde:

(a) Tipo de doble presión.

(b) Tipo  globo

(c) Tipo de auto-explosión

(d) Tipo de arco giratorio

La linea verde en la anterior imagen muestra el gas SF6 y la naranja el arco.

Relacionado:  Tipos principales de interruptores, disyuntores o breakers en media tension

Propiedades del interruptor en SF6

El hexafluoruro de azufre posee muy buenas propiedades aislantes y de extinción de arco. Estas propiedades son:

  • Es un gas incoloro, inodoro, no tóxico y no inflamable.
  • El gas SF6 es extremadamente estable e inerte, y su densidad es cinco veces mayor que la del aire.
  • Tiene una alta conductividad térmica mejor que la del aire y ayuda a mejorar la refrigeración de las piezas que transportan corriente.
  • El gas SF6 es fuertemente electronegativo, lo que significa que los electrones libres se eliminan fácilmente de la descarga mediante la formación de iones negativos.
  • Tiene una propiedad única de recombinación rápida después de eliminar la chispa energizante de la fuente. Es 100 veces más efectivo en comparación con el medio de extinción de arco.
  • Su rigidez dieléctrica es 2.5 veces mayor que la del aire y 30% menor que la del aceite dieléctrico. A alta presión aumenta la resistencia dieléctrica del gas.
  • La humedad es muy perjudicial para el interruptor automático SF6 . Debido a una combinación de humedad y gas SF , se forma fluoruro de hidrógeno (cuando se interrumpe el arco) que puede atacar las partes de los interruptores automáticos.

Construcción de interruptores en SF 6

Los interruptores automáticos SF 6 consisten principalmente en dos partes, a saber:

(a) la unidad de interrupción

(b) el sistema de gas.

Unidad de interrupción: esta unidad consta de contactos móviles y fijos que comprenden un conjunto de piezas que transportan corriente y una sonda de arco. Está conectado al depósito de gas SF6 . Esta unidad consiste en respiraderos deslizantes en los contactos móviles que permiten que el gas a alta presión ingrese al tanque principal.

construccion interruptor SF6

Sistema de gas: el sistema de gas de circuito cerrado se emplea en disyuntores SF6. El gas SF 6 es costoso, por lo que se recupera después de cada operación. Esta unidad consta de cámaras de baja y alta presión con una alarma de baja presión junto con interruptores de advertencia. Cuando la presión del gas es muy baja debido a que la fuerza dieléctrica de los gases disminuye, la capacidad de extinción de arco de los interruptores está en peligro, entonces este sistema emite una alarma de advertencia.

Principio de funcionamiento del interruptor automático SF 6

En condiciones normales de funcionamiento, los contactos del interruptor están cerrados. Cuando ocurre la falla en el sistema, los contactos se separan y se produce un arco entre ellos.

Relacionado:  Requisitos para energía de respaldo en hospitales según la NFPA 110

El desplazamiento de los contactos móviles se sincroniza con la válvula que ingresa el gas SF6 a alta presión en la cámara de interrupción del arco a una presión de aproximadamente 16 kg/cm^2.

El gas SF6 absorbe los electrones libres en la trayectoria del arco y forma iones que no actúan como portadores de carga. Estos iones aumentan la resistencia dieléctrica del gas y, por lo tanto, el arco se extingue. Este proceso reduce la presión del gas SF 6 hasta 3 kg/cm^2; Se almacena en el depósito de baja presión. Este gas de baja presión se devuelve al depósito de alta presión para su reutilización.

Ventaja del interruptor automático SF6

Los interruptores automáticos SF 6 tienen las siguientes ventajas sobre los interruptores convencionales:

  • El gas SF 6 tiene excelentes propiedades de aislamiento, extinción de arco y muchas otras, que son las mayores ventajas de los interruptores automáticos SF 6.
  • El gas no es inflamable y es químicamente estable. Sus productos de descomposición no son explosivos y, por lo tanto, no existe riesgo de incendio o explosión.
  • El arco eléctrico se reduce mucho debido a la alta resistencia dieléctrica del SF 6 .
  • Su rendimiento no se ve afectado debido a variaciones en las condiciones atmosféricas.
  • Ofrece un funcionamiento silencioso y no hay problema de sobretensión porque el arco se extingue a la corriente natural cero.
  • No hay reducción en la resistencia dieléctrica porque no se forman partículas de carbono durante el arco.
  • Requiere menos mantenimiento y no se requiere un costoso sistema de aire comprimido.
  • SF6 realiza diversas tareas como borrar fallas de línea corta, conmutar, abrir líneas de transmisión descargadas y reactores de transformador, etc. sin ningún problema.

Desventajas de los interruptores automáticos SF6

  • El gas SF6 se está sofocando en cierta medida. En el caso de fugas en el tanque del interruptor, el gas SF 6 es más pesado que el aire y, por lo tanto, el SF 6 se acumula en los alrededores y conduce a la asfixia del personal operativo.
  • La entrada de humedad en el tanque del interruptor SF 6 es muy dañina para el interruptor y causa varias fallas.
  • Las partes internas necesitan limpieza durante el mantenimiento periódico en un ambiente limpio y seco.
  • La instalación especial requiere transporte y mantenimiento de la calidad del gas.