Per dissenyar aixetes de línies de transmissió d’alta tensió, s’utilitzen tradicionalment dispositius especials de commutació. El seu nom comú és un interruptor automàtic al buit, que s’explica per les peculiaritats de la cambra d’extinció de l’arc. És possible conèixer aquests dispositius en detall només després d’estudiar la prehistòria del seu aspecte.
Referència històrica
Per primera vegada, els interruptors automàtics al buit es van esmentar a principis dels anys 30 del segle XX, quan es feien servir dispositius per desconnectar circuits de corrent relativament baix que funcionaven a tensions de fins a 40 kV. Per obtenir absorbidors de buit fiables capaços d’apagar corrents significatius en circuits amb alt potencial, es va requerir tota una sèrie d’estudis. Quan es van dur a terme, aproximadament el 1957, es van estudiar i sistematitzar els processos observats durant la crema d’arc d’alta tensió. Van passar dues llargues dècades més per passar dels prototips produïts en còpies individuals a la producció massiva de dispositius moderns.
Principi de funcionament
El principi de l’extinció de l’arc es basa en el fet d’alta resistència elèctrica i propietats aïllants especials del buit obtingut artificialment, conegut per la física. Quan els contactors de potència s’obren a la cambra on es col·loquen, es forma un arc elèctric, suportat per partícules metàl·liques que s’evaporen de la seva superfície. L'absència de condicions per a la seva estabilització impedeix el desenvolupament del pic del procés a causa de les altes propietats dielèctriques del medi de buit.
A causa de la força dielèctrica significativa del buit, el moment d’extinció de l’arc es desplaça fins a un punt que precedeix el màxim del seu desenvolupament. En enginyeria elèctrica, aquest fenomen s’anomena “tall de corrent”. La seva presència afecta negativament les xarxes elèctriques, ja que les sobretensions de commutació són conseqüència d’aquest procés.
Característiques d'aplicació i funcionament
La majoria d’instal·lacions energètiques modernes han abandonat els dissenys obsolets i finalment han canviat a nous interruptors força compactes i que no necessiten manteniment. Això es deu als motius següents:
- el dispositiu de buit no té pretensions i no necessita una neteja regular dels contactes ni la renovació del mitjà;
- durant el funcionament del dispositiu d'oli, el farciment fuita constantment;
- segons les dades del passaport, la vida útil dels dispositius de buit arriba als 20 anys, que és molt superior al mateix indicador per a altres tipus d’interruptors automàtics.
Durant el funcionament, el mecanisme d'accionament sovint falla en el moment més inadequat per a això. Per mantenir-lo en bon estat de funcionament, el dispositiu té una unitat especial per a la càrrega manual de molla. És obligatori per a aquests dispositius la presència d’un botó d’emergència, que permet desactivar el mecanisme per bloquejar el desplegament dels mòduls de commutació quan l’armari està encès.Aquest punt fa referència a la seguretat del personal que opera equips i requereix molta atenció.
Funcions de disseny
Cada model de commutador de buit d'alta tensió té característiques individuals, ja que està pensat per funcionar en xarxes amb característiques elèctriques diferents. A més, els fabricants també fan alguns ajustos al disseny dels seus productes. No obstant això, en general, la composició dels components d’aquests dispositius es manté inalterada. Principals elements:
- Una carcassa feta a base de metall resistent, a l'interior del qual es munta una unitat d'accionament i desactivació (pot ser de molla o d'un altre tipus).
- Col·lector de corrent de 3 pols dissenyat per a la connexió a una xarxa de 380 volts i desconnectat quan el commutador es transfereix del mode de funcionament a la posició retirada.
- Un carretó per a la col·locació dins de la caixa, que es diferencia d’altres estructures similars en la seva execució.
La part elèctrica del producte té particions especials que separen les seccions de fase entre si. També té una estructura complexa i conté una sèrie d’elements descrits al passaport.
Varietats d’interruptors de buit
Els productes solen classificar-se segons la classe del potencial que canvien.
Entre totes les varietats, destaquen els següents tipus:
- Dispositius per treballar amb tensions de 6-10 kV.
- Dispositius per canviar nivells superiors - fins a 35 kV.
- Dispositius dissenyats per a tensions extra altes de 110-220 kV.
Un altre criteri "de treball" per classificar els interruptors automàtics és la potència que poden transferir a la càrrega. Segons aquest paràmetre, la seva divisió es realitza de la mateixa manera que la classificació del propi consumidor.
Avantatges i inconvenients
Els avantatges dels dispositius inclouen:
- petites dimensions;
- la capacitat de substituir ràpidament seccions individuals;
- silenci i independència de l’orientació a l’espai;
- seguretat per a la salut del personal de servei.
No necessiten reposar l’entorn protector i són molt fiables. Però fins i tot aquests productes no eren exempts de problemes inherents a molts dispositius elèctrics. Els desavantatges dels interruptors automàtics al buit inclouen:
- corrents de treball limitats;
- "Tendència" a la sobretensió;
- petit recurs de commutació.
Malgrat les deficiències existents, aquests dispositius han ocupat fermament el seu lloc a la llista dels equips de commutació d'explosius més moderns.
Característiques de selecció i instal·lació
En el procés de selecció es tenen en compte els següents punts importants:
- les característiques de protecció del dispositiu han de correspondre als paràmetres de la xarxa en què se suposa que funciona;
- el commutador es selecciona en funció de les condicions de funcionament més severes;
- el corrent i el voltatge nominal han de superar els paràmetres corresponents per a la xarxa protegida;
- el corrent de ruptura no ha de superar el valor garantit pel fabricant.
Abans d’instal·lar l’interruptor automàtic de buit, heu d’inspeccionar acuradament el lloc d’instal·lació i assegurar-vos que no hi hagi danys o defectes. Després, haureu de netejar les superfícies de pal aïllades amb un drap sec.
No es permet instal·lar equips nous en un sistema a les superfícies aïllants de les quals hi hagi estelles, esquerdes i zones greument deformades.
El diagrama de circuits secundaris amb la connexió posterior del bus "terra" està subjecte a verificació obligatòria. L’interruptor automàtic de buit s’adjunta directament a la part mòbil del carretó mitjançant maquinari cargolat especial.
Els models més habituals
Entre els models més habituals de cambres de buit, destaquen els següents:
- VVE-M-10-20.
- VVE-M-10-40.
- VVTE-M-10-20.
Gairebé totes les mostres de productes d’aquesta llista són un desenvolupament addicional dels antics interruptors automàtics d’oli i són capaços de funcionar en circuits de corrent altern i corrent continu. La instal·lació, l'ajust posterior i la posada en marxa de dispositius de buit d'alta tensió són procediments que requereixen molt de temps i que determinen la seva funcionalitat. Per tant, les operacions enumerades només es confien a especialistes amb la qualificació adequada.
En instal·lar el dispositiu, s’ha de seguir la seqüència d’operacions de configuració. El compliment d’aquest requisit és la base per a la seguretat del personal operatiu o d’un electricista de guàrdia autoritzat per treballar amb equips d’alta tensió.
Els productes pertanyents a la categoria d’interruptors automàtics al buit necessiten una selecció i avaluació professionals, ja que el seu funcionament s’associa amb altes tensions.
