Cómo se organizan y funcionan los seccionadores de alta tensión

Dispositivos de alto voltaje: cómo se organizan y funcionan los seccionadores Entre los equipos eléctricos de alto voltaje, se utilizan varios dispositivos de conmutación. Uno de sus grupos se llama "Seccionadores".

Cita

Estas estructuras se utilizan para crear una interrupción en el circuito eléctrico, que no solo apaga el suministro de voltaje, sino que también debe ser visualmente visible.

El hecho es que a lo largo de la larga historia de la explotación de la electricidad se han desarrollado tradiciones para su uso seguro. Las interrupciones de energía a través de interruptores de carga con dispositivos técnicos sofisticados están ocultas a la observación. En caso de accidentes, la tensión permanece en la zona designada para el desmantelamiento. Esto es muy peligroso y es un requisito previo directo para una descarga eléctrica o daño al equipo eléctrico.

Por estas razones, los seccionadores se instalan en el circuito de alta tensión en serie con los interruptores y, por regla general, después de ellos, para garantizar la seguridad de la operación.

Para comprender este proceso, presentaremos una parte del circuito eléctrico cuando la energía eléctrica de la fuente de la subestación transformadora N° 1 se transmite a través de una línea eléctrica dividida en 5 tramos de trabajo a las subestaciones N° 2 y N° 3.

Supongamos que en el tramo N° 3 (marcado en rojo) es necesario realizar trabajos técnicos que requieran, según condiciones de seguridad, alivio de tensiones.

Para hacer esto, deberá apagar los interruptores de alimentación:

• subestación eléctrica N° 1;

• las subestaciones consumidoras N° 2 y N° 3, que se encuentran en operación en el lado de menor tensión y generarán energía eléctrica a la línea, incluido el tramo N° 3, por efecto de transformación inversa.

En caso de mal funcionamiento de cualquiera de los interruptores o un error o su encendido espontáneo no autorizado, el voltaje aparecerá en la sección de trabajo No. 3, y esto es inaceptable.

Por lo tanto, se instala un seccionador después de cada interruptor en el circuito eléctrico, lo que además crea una interrupción segura y visible en el circuito.

La imagen de arriba es un diseño simple de una línea. En la práctica, sin embargo, las líneas eléctricas de alta tensión utilizan un mínimo de tres fases. Un diagrama más preciso para nuestro caso de preparación del sitio de trabajo No. 3 para mantenimiento será el siguiente.

En él, cada fase «A», «B», «C» de la línea eléctrica se muestra en su propio color: amarillo, verde y rojo. En todas las subestaciones se desconecta primero por su propio interruptor y luego por el seccionador. Solo entonces se conecta a tierra cada fase de la línea eléctrica para el sitio No. 3.

En esta figura, el tema de la puesta a tierra no se muestra completamente, sino solo para demostrar la necesidad de su implementación.

La ubicación del seccionador en el circuito determina su diseño simplificado en comparación con el interruptor automático. Esto se debe al hecho de que el interruptor debe interrumpir de manera confiable la electricidad que pasa a través de él durante el funcionamiento normal y las corrientes de cortocircuito de emergencia de grandes magnitudes que pueden ocurrir en un momento imprevisto en el tiempo en cualquier parte de la sección del circuito protegido por el interruptor.

Estos procesos son muy complejos, están relacionados con la ionización del ambiente y la aparición de un potente arco eléctrico que puede quemar los contactos. Para prevenir este fenómeno, se utilizan diversas soluciones técnicas, basadas en el uso de soportes con propiedades aislantes. Llenan el área de trabajo del interruptor automático donde se rompe el circuito.

La segunda dirección para lidiar con el arco es asegurar la velocidad máxima del mecanismo de disparo. Su tiempo de operación es comparable a una explosión y ocurre en aproximadamente dos periodos de oscilación del armónico de la corriente sinusoidal.

Se requiere el mismo tiempo para las protecciones modernas con medios automáticos para detectar una falla en el circuito y enviar un comando al controlador del interruptor.

Por lo tanto, el tiempo de parada de emergencia por protección y automatización es de unos 0,04 seg.

Para los seccionadores, no se necesitan dispositivos tan complejos. Están diseñadas para ser apagadas por la mano del operador o por motores eléctricos sin prisas. Dado que los seccionadores se instalan después de los interruptores, solo funcionan después de que se elimina el voltaje, cuando no puede haber arcos.

La ubicación del seccionador y disyuntor se puede apreciar en un fragmento del esquema de funcionamiento del despachador.

Así se ve la imagen de la ubicación de esta subestación, transmitida por el satélite.

Vista de la misma zona desde el suelo desde el lateral del apoyo principal.

Por lo tanto, los seccionadores crean una ruptura visible en el circuito eléctrico para su mantenimiento seguro después de que el interruptor apaga el voltaje... Este es su principal propósito.

Diseño de seccionador

El dispositivo de un seccionador de alto voltaje es bastante complejo, pero al mismo tiempo es mucho más simple que el de un interruptor de potencia del mismo voltaje. Veamos ejemplos de su implementación para equipos de 330 kV.

Las únicas corrientes que disparan estos seccionadores son posibles descargas capacitivas de tensiones inducidas. Los contactos de potencia de los seccionadores están diseñados para interrumpir su alimentación. En condiciones de trabajo, la corriente de carga máxima pasa a través de ellos.

Los armarios de control del convertidor están diseñados para controlar cada fase del seccionador de forma individual o combinada.

Si observa detenidamente las imágenes de arriba, verá que los contactos de conmutación del interruptor y el seccionador están ubicados a una altura considerable. Esto es por razones de seguridad para el resto del equipo y personal de servicio.

En aparamenta exterior de 110 kV, la altura de seguridad del seccionador es menor.

Así que es mejor mantenerlos, más fáciles y económicos de instalar. Sin embargo, esto requiere una atención especial por parte del personal operativo debajo del seccionador puesto en servicio. En la práctica, hubo casos en que los trabajadores en clima húmedo se levantaron el cabello, reduciendo la distancia segura a los equipos eléctricos y cayendo bajo un voltaje de 110 kV.

Esto confirma una vez más que las medidas de seguridad no solo deben ser bien conocidas, sino también impecablemente ejecutadas.

En la foto se muestra la ubicación de los seccionadores de líneas aéreas de transmisión de 10 kV en postes cerca del tablero interior con interruptores de alimentación de la subestación.

La siguiente imagen muestra cómo operar el seccionador de línea de 10 kV con un accionamiento manual. El transformador de potencia está cerca.

Los seccionadores para líneas aéreas de 6 kV tienen el mismo dispositivo que para líneas de 10 kV.

Todas las fotos muestran que cada seccionador consta de los siguientes elementos estructurales:

• cuadro eléctrico colocado a una altura segura;

• aisladores de soporte firmemente montados en el marco en los extremos del espacio formado para cada fase;

• un sistema de contacto que asegure el paso confiable de la corriente nominal de la línea y desconecte el suministro de voltaje en estado abierto a la sección destinada al servicio;

• sistemas de control de movimiento de cuchillas.

Para los seccionadores utilizados para circuitos con un voltaje de 110 kV y superior, el sistema de contacto está compuesto por dos semicuchillas móviles que se doblan en direcciones opuestas. En otros diseños, se usa con mayor frecuencia un cuchillo móvil, que se inserta en un contacto fijo.

Los seccionadores se clasifican según:

• el número de polos;

• la naturaleza de la instalación (interior o exterior);

• el tipo de movimiento de la cuchilla para crear la rotura de la cadena (giratoria, cortante o basculante);

• métodos de control: manualmente con un sistema de varilla o palanca de aislamiento de funcionamiento, o automáticamente mediante motores eléctricos (se pueden utilizar sistemas hidráulicos e incluso neumáticos) con un sistema de control.

Todas las operaciones con seccionadores en el esquema de trabajo se clasifican como trabajos peligrosos, se llevan a cabo solo por personal capacitado y capacitado que utiliza formularios especialmente diseñados bajo el control directo del despachador.

Seccionadores de enclavamiento

Una característica de los seccionadores de alto voltaje es que, junto con ellos, en la misma plataforma, los cuchillos de conexión a tierra a menudo se ubican a ambos lados del espacio creado. Su manipulación es conveniente para el personal operativo que realiza maniobras en circuitos de potencia.

Al encender, es importante observar correctamente la secuencia de poner/quitar la puesta a tierra y encender/apagar el seccionador. El interruptor automático no debe encenderse mientras la conexión a tierra esté instalada en ambos lados del seccionador. Esto provocará un cortocircuito.

Tampoco puede forzar la conexión a tierra cuando el seccionador está encendido y se aplica voltaje al circuito, lo que también creará un cortocircuito.

Para evitar situaciones incorrectas durante la conmutación, el bloqueo técnico de las acciones del personal de servicio se utiliza con puestas a tierra, seccionadores e interruptores estacionarios. Ella puede ser:

• puramente mecánico;

• eléctrico (basado en el uso de una cerradura electromagnética);

• conjunto.

Los diseños de bloqueo son diferentes. Su complejidad y confiabilidad aumentan a medida que aumenta el voltaje utilizado en el bucle primario.

Para controlar los tipos de enclavamientos eléctricos, los contactos adicionales utilizados en los circuitos secundarios se montan en los ejes giratorios de las paletas de contacto. Estos se denominan contactos de bloque KSA. Repiten completamente la posición del seccionador, al mismo tiempo que cierran o abren.Para ampliar las capacidades de los circuitos de control, protecciones y automatización de interruptores y líneas, estos contactos de bloque están diseñados con posiciones normalmente abiertas y cerradas.

También se instala un bloque de contactos similar en los accionamientos de las cuchillas de puesta a tierra estacionarias y los seccionadores bajo carga.

Los circuitos de control de bloqueo electromagnético se basan en el principio de crear circuitos en serie y en paralelo de circuitos eléctricos a partir de los contactos de los repetidores de la posición del equipo principal: interruptores, seccionadores, cuchillos de puesta a tierra.

Cuando el personal de servicio cambia la posición de uno de estos dispositivos de conmutación, sus contactos secundarios, ensamblados en un determinado esquema lógico, se conmutan en consecuencia. Si se violan los requisitos de seguridad, el bloqueo electromagnético prohíbe otras acciones con equipos eléctricos.

En este caso, es necesario comprender la corrección de las acciones realizadas y buscar el error cometido.

Los circuitos de enclavamiento para seccionadores de subestaciones reciben alimentación de fuentes de tensión de CC dedicadas.

Requisitos obligatorios para los seccionadores:

• proporcionar un espacio visible;

• resistencia estructural a los efectos dinámicos y térmicos;

• confiabilidad del aislamiento en todas las condiciones climáticas;

• claridad de trabajo en caso de deterioro de las condiciones de trabajo durante la lluvia, nevadas, formaciones de hielo;

• simplicidad de diseño, proporcionando facilidad de uso y mantenimiento.

Para más detalles sobre las características de funcionamiento de los seccionadores, véase Este artículo.