¿Cuáles son los métodos de apertura y cierre y los procesos transitorios de un disyuntor de vacío?

La "apertura y cierre" de un disyuntor no es simplemente "abrir" y "cerrar". Dependiendo del estado del circuito durante la operación, se puede dividir en los siguientes métodos principales:

1. Cierre (Operación Cerrada)

Este es el proceso de cambiar el disyuntor del estado abierto al estado cerrado.

A. Proceso: El mecanismo operativo (como un mecanismo de resorte o un mecanismo de imán permanente) impulsa el contacto móvil del interruptor de vacío para que se mueva hacia el contacto estacionario a una velocidad extremadamente alta.

B. Punto clave: En el instante en que los contactos están a punto de hacer contacto, debido a la intensidad extremadamente alta del campo eléctrico, puede ocurrir una pre-avería. Es decir, antes de que los contactos hagan contacto físico, el campo eléctrico rompe la brecha y la corriente se conduce primero. Esto provocará una ligera erosión de los contactos. Un cierre exitoso requiere que el disyuntor resista la enorme corriente de cortocircuito-que puede ocurrir en el momento del cierre (es decir, capacidad de cierre).

2. Rotura (Operación de Apertura)

Esta es la función más central y compleja, y se refiere a desconectar el circuito bajo corriente de carga o corriente de falla.

Proceso:

A. Separación de contactos: Bajo el sistema de control, el contacto móvil comienza a separarse del contacto estacionario.

B. Extinción del arco: El arco de vacío se mantiene gracias al vapor metálico evaporado de los electrodos. Cuando la corriente alterna cruza naturalmente cero, el arco se extingue temporalmente. En este momento, el alto rendimiento de aislamiento del vacío hace que el vapor metálico en la brecha del arco se difunda y se condense a una velocidad extremadamente rápida, devolviéndolo a las partículas metálicas que se adhieren al escudo y a la superficie de contacto. La separación del arco vuelve rápidamente a un estado de alto vacío, resistiendo así el voltaje de recuperación y, en última instancia, rompiendo con éxito el circuito.

3. Sin-cambio de carga

Esto se refiere a cambiar una "línea sin-carga" o un "transformador sin-carga" donde no fluye corriente. Aunque la corriente es muy pequeña o incluso nula, la energía electromagnética se almacena en los devanados de la línea o del transformador. Durante la conmutación, puede ocurrir fácilmente un corte-de corriente, lo que provoca una sobretensión operativa.

A. Corte de corriente-: debido a la inestabilidad del arco de vacío, antes de que la corriente cruce naturalmente cero, cuando el valor de la corriente es muy pequeño (generalmente de unos pocos amperios a decenas de amperios), el arco de vacío puede extinguirse repentinamente, "cortando" a la fuerza la corriente a cero. Según el principio de que la corriente del inductor no puede cambiar abruptamente (U=L * di/dt), esto generará sobretensiones inducidas extremadamente altas en el inductor (como los devanados del transformador).

4. Conmutación de corriente capacitiva

Esto se refiere a la conmutación de bancos de condensadores (como dispositivos de compensación de potencia reactiva) o líneas de cables largas descargadas. Estas cargas son capacitivas.

A. Riesgo: Interrumpir la corriente capacitiva es relativamente fácil porque la fase de la corriente capacitiva adelanta el voltaje en 90 grados. Cuando la corriente cruza cero, el voltaje de la fuente de alimentación alcanza su valor máximo. Después de que el disyuntor extingue el arco, la carga del condensador no se puede liberar, manteniendo este voltaje de CC (voltaje pico).

B. Avería Severa: Este es el principal riesgo. Si la resistencia de recuperación del aislamiento entre los contactos del disyuntor es insuficiente, después de medio ciclo de frecuencia eléctrica, cuando el voltaje de la fuente de alimentación alcanza su pico inverso, la diferencia de voltaje entre los contactos puede alcanzar el doble del valor máximo del voltaje de fase del sistema, lo que podría causar que los contactos se rompan nuevamente, es decir, una nueva falla. Una re-avería causa oscilaciones de alta-frecuencia en el voltaje del capacitor, generando voltajes de re-rotura extremadamente altos, amenazando gravemente el aislamiento del capacitor y del sistema. Debido a su extremadamente fuerte capacidad de extinción de arco-, los disyuntores de vacío tienen una probabilidad muy baja de volver a averiarse en los diseños modernos.

Los procesos transitorios se refieren a los cambios drásticos de voltaje y corriente en un circuito durante el instante de las operaciones de apertura y cierre, pasando de un estado estable a otro. Aunque estos procesos son breves, pueden generar sobretensiones y sobrecorrientes extremadamente altas, amenazando el aislamiento de los equipos. Los principales procesos transitorios en el funcionamiento de un interruptor automático en vacío incluyen:

1. Proceso transitorio al interrumpir la corriente de cortocircuito-

Fenómeno físico central: voltaje de recuperación transitorio (TRV)

Descripción: El voltaje que aparece en los contactos después de que la corriente cruza cero y se extingue el arco se llama voltaje de recuperación. Este voltaje no se estabiliza inmediatamente al voltaje de suministro de frecuencia eléctrica, sino que se recupera gradualmente al voltaje de frecuencia eléctrica desde cero en forma de una oscilación de alta-frecuencia. Este voltaje oscilante de alta-frecuencia se llama TRV.

Causa: La inductancia y la capacitancia parásita del circuito forman un bucle oscilante. Después de que se interrumpe la corriente, la energía almacenada en el sistema se intercambia entre el inductor y el condensador, generando oscilaciones amortiguadas.

Importancia: La tasa de aumento (du/dt) y el valor máximo de TRV son una prueba severa de la capacidad de extinción de arco-del disyuntor. Si la tasa de aumento de TRV excede la tasa de recuperación de la rigidez dieléctrica (resistencia del aislamiento) de la interrupción, el arco se volverá a encender, lo que provocará una falla en la interrupción. Los disyuntores de vacío, debido a su tasa de recuperación dieléctrica extremadamente rápida, pueden soportar TRV muy pronunciados.

2. Proceso transitorio al interrumpir una pequeña corriente inductiva (como un transformador descargado)

Fenómeno físico central: corte-de corriente y sobretensión

Proceso: Ocurre el corte-de corriente: el disyuntor de vacío extingue a la fuerza el arco antes de que la corriente cruce naturalmente cero (a un valor de corriente muy pequeño), cortando la corriente i₀.

Acumulación de energía: en este punto, la energía magnética 1/2 * L * i₀² almacenada en el devanado del transformador (gran inductancia L) no se puede liberar a través del circuito.

Generación de Sobretensión: Esta energía magnética se transfiere de la capacitancia parásita C a tierra del propio devanado del transformador, convirtiendo en energía eléctrica 1/2*C*U².

Los disyuntores de vacío se han convertido en la tecnología dominante en el campo de la media-tensión precisamente debido a su rendimiento superior en estos procesos transitorios (rápida recuperación dieléctrica y gran capacidad de corte).

Disyuntor de vacío magnético permanente para interiores VSM-12producido por Shaanxi West Power Tongzhong Electrical Co., Ltd. se utiliza para aparamenta de interior con voltaje nominal de 12 kV, CA 50/60 Hz, adopta un actuador magnético permanente monoestable, diseño de marco de una pieza-, adecuado para todo tipo de empresas industriales y mineras, equipos de red eléctrica, unidad de carro y aparamenta KYN28A-12 que admite el uso de la unidad, pero también se puede utilizar como una unidad fija con la posición correspondiente de enclavamiento, utilizada en el XGN2. y otros gabinetes fijos.

Shaanxi West Power Tongzhong Electrical Co., Ltd.

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