Introducción de los equipos de conmutación

Los interruptores eléctricos son un conjunto completo de dispositivos de distribución de energía, ensamblados a partir de equipos primarios y secundarios según un plan determinado, que se utilizan principalmente para controlar y proteger circuitos y equipos. Según los niveles de tensión de las líneas de entrada y salida, los interruptores eléctricos se pueden clasificar en interruptores de alta tensión (fijos y portátiles) e interruptores de baja tensión (fijos y de cajón).
La estructura de los cuadros de distribución de alta tensión es bastante similar, dividiéndose principalmente en sala de barras colectoras, sala de interruptores, sala de control secundario (sala de instrumentación) y sala de alimentadores. Generalmente, existe un aislamiento mediante placas de acero entre cada sala. Los cuadros de distribución de baja tensión se clasifican principalmente según el método de instalación de sus componentes.

Aparamenta de alta tensión blindada de montaje central KYN28A-12

Armario de distribución fijo de baja tensión GGD

Armario de distribución extraíble de baja tensión MNS

KYN61-40.5 Aparamenta eléctrica blindada extraíble con carcasa metálica

Armario de distribución extraíble de baja tensión GCK

Los componentes internos incluyen: barra colectora, disyuntor, relé convencional, dispositivo de protección de relé integrado, instrumento de medición, cuchilla de aislamiento, luz indicadora, cuchilla de puesta a tierra, etc.

1. El armario de entrada de línea, también llamado armario de recepción de energía, es un dispositivo que se utiliza para recibir energía eléctrica de la red eléctrica (desde la línea de entrada hasta la barra colectora). Generalmente está equipado con interruptores automáticos, transformadores de corriente (TC), transformadores de potencial (TP), cuchillas de aislamiento y otros componentes.

2. Los gabinetes de salida también se denominan gabinetes de alimentación o gabinetes de distribución de energía. Son equipos que se utilizan para distribuir energía eléctrica (desde el bus a cada línea de salida) y generalmente están equipados con interruptores automáticos, transformadores de corriente (TC), transformadores de potencial (TP), cuchillas de aislamiento y otros componentes.

3. Conexión de autobús
También se le conoce como armario de distribución de barras. Es un dispositivo que se utiliza para conectar dos secciones de barras (de barra a barra). La conexión de barras se utiliza frecuentemente en sistemas de una o dos barras para cumplir con los requisitos o garantías de los usuarios al elegir diferentes modos de operación. Permite la desconexión selectiva de carga en caso de falla.

4. El armario del transformador de tensión (PT) se instala generalmente directamente en la barra colectora para detectar la tensión de la misma y realizar la función de protección. En su interior se instalan principalmente el transformador de tensión (PT), el interruptor de aislamiento, el fusible y el pararrayos, entre otros componentes.

5. El armario de aislamiento se utiliza para aislar las barras colectoras en ambos extremos o para aislar el equipo receptor de energía del equipo de suministro de energía. Proporciona un punto final visible para que el operador facilite las operaciones de mantenimiento y reparación. Dado que el armario de aislamiento no tiene la capacidad de interrumpir ni conectar la corriente de carga, el carro de mano del armario de aislamiento no se puede empujar ni tirar cuando el interruptor automático correspondiente está cerrado. En aplicaciones generales, es necesario configurar el enclavamiento entre el contacto auxiliar del interruptor automático y el carro de mano aislado para evitar una operación incorrecta por parte del operador.

6. El armario de condensadores, también llamado armario de compensación, se utiliza para mejorar el factor de potencia de la red eléctrica o para la compensación de potencia reactiva. Sus componentes principales son grupos de bancos de condensadores, bucles de control de conmutación y fusibles conectados en paralelo. Protege los aparatos eléctricos. Generalmente se instala en paralelo con el armario de entrada, pudiendo operarse uno o más armarios de condensadores en paralelo. Después de desconectar el armario de condensadores de la red eléctrica, debido a que el banco de condensadores tarda un tiempo en completar el proceso de descarga, no se deben tocar directamente los componentes del armario, especialmente el banco de condensadores. Durante un cierto período de tiempo después de cortar la energía (dependiendo de la capacidad del banco de condensadores, por ejemplo: 1 minuto), no se permite volver a conectarlo para evitar daños por sobretensión en el condensador. Al realizar funciones de control automático, se debe prestar atención a la asignación razonable de los tiempos de conmutación de cada grupo de bancos de condensadores para evitar daños en un grupo de condensadores mientras que otros grupos se conectan y desconectan con poca frecuencia.

7. Armario de medición

Se utilizan principalmente para medir la energía eléctrica (kWh) y se dividen en alta y baja tensión; generalmente se instalan con interruptor de aislamiento, fusible, transformador de corriente (TC), transformador de potencial (TP), medidor de vatios-hora activo (medidor tradicional o digital), medidores de vatios-hora reactivo, relés y otros equipos auxiliares secundarios (como monitores de carga, etc.).
8. El armario GIS, también llamado armario eléctrico combinado cerrado, es una combinación cerrada de interruptores automáticos, interruptores de aislamiento, interruptores de puesta a tierra, CT, PT, pararrayos, barras colectoras, etc., en una carcasa metálica, y luego un gas con buen aislamiento y rendimiento de extinción de arco (generalmente se utiliza hexafluoruro de azufre SF6) como medida de aislamiento entre fases y tierra, adecuado para redes eléctricas de alta tensión y alta capacidad, utilizado para distribución y control de energía.
9. Cuando el interruptor automático funciona normalmente, se encuentra en estado cerrado (excepto en aplicaciones especiales) y el circuito está conectado. Al realizar operaciones de control automático o de protección, el interruptor automático puede operar bajo el control del dispositivo de protección integral para interrumpir o conectar el circuito. El interruptor automático no solo puede conectar y desconectar la corriente de carga normal, sino también soportar una corriente de cortocircuito durante un cierto período de tiempo (varias o incluso decenas de veces la corriente de trabajo normal), interrumpir dicha corriente y desconectar circuitos y equipos defectuosos. Por lo tanto, la función principal del interruptor automático es interrumpir y conectar el circuito (incluyendo la interrupción y conexión de la corriente normal y la interrupción de la corriente de cortocircuito). Debido a que en el proceso de interrupción y cierre del circuito, se genera inevitablemente un arco eléctrico entre el contacto móvil y el contacto estático del interruptor automático. Para proteger los contactos, reducir la pérdida de material de contacto e interrumpir el circuito de manera confiable, se deben tomar medidas para extinguir el arco lo antes posible. Una de ellas consiste en utilizar diferentes medios extintores de arco para rellenar los contactos dinámicos y estáticos del interruptor automático. Según el medio extintor de arco, los interruptores automáticos se pueden clasificar en: interruptores automáticos de aceite (con mayor o menor contenido de aceite), interruptores automáticos de hexafluoruro de azufre (SF6), interruptores automáticos de vacío, interruptores automáticos de aire, etc. El principal equipo primario en los cuadros de distribución de alta y baja tensión con el que solemos entrar en contacto en el proyecto es el interruptor automático. Dado que los contactos móviles y estáticos del interruptor automático suelen estar envueltos en un recipiente lleno de un medio extintor de arco, el estado de apertura y cierre del interruptor automático no se puede determinar directamente, sino que se suele determinar mediante dispositivos auxiliares del interruptor automático (como indicadores de posición de apertura y cierre, etc.).

10. Cuchillo de aislamiento

El interruptor de aislamiento (o interruptor de aislamiento) permite identificar la conexión o desconexión debido a la rotura evidente. Se utiliza principalmente para aislar la alimentación de alta tensión y garantizar el mantenimiento seguro de las líneas y los equipos. La corriente que puede desconectar es muy pequeña (normalmente solo unos pocos amperios). Dado que no dispone de un dispositivo especial de extinción de arco, no puede utilizarse para interrumpir la corriente de falla ni la corriente de trabajo normal, y no está permitido realizar operaciones de interrupción con carga.

11. Fusible

Un fusible es un dispositivo eléctrico sencillo para la protección de circuitos. Su principio de funcionamiento se basa en que, cuando la corriente que lo atraviesa alcanza o supera un valor determinado durante un periodo de tiempo específico, su núcleo fundido se derrite e interrumpe el circuito. Su principio de acción es simple, es fácil de instalar y, por lo general, no se utiliza solo, sino principalmente en conjunto con otros aparatos eléctricos. Sus principales características de funcionamiento son: primero, la corriente debe alcanzar un valor determinado, que viene preestablecido de fábrica y no se puede modificar; segundo, debe transcurrir un tiempo determinado después de que la corriente alcance dicho valor, también preestablecido por el fabricante y no modificable. Existen diversos tipos, como de acción retardada, rápida y ultrarrápida; tercero, el cuerpo del fusible se daña tras su funcionamiento y no puede reutilizarse, por lo que debe reemplazarse. La presencia de un fusible fundido se puede comprobar mediante el indicador de fusible o la apariencia del núcleo fundido. Los fusibles y tubos de protección de uso común pertenecen a esta categoría de dispositivos eléctricos.

12. Interruptor de carga
El interruptor de carga cuenta con un sencillo dispositivo de extinción de arco. El medio de extinción suele ser aire, que puede conectar e interrumpir ciertas corrientes y sobrecorrientes, pero no puede interrumpir corrientes de cortocircuito ni cortar fallas de cortocircuito. Por lo tanto, está totalmente prohibido reemplazar un interruptor automático con un interruptor de carga. Si se va a utilizar un interruptor de carga, debe usarse junto con el fusible de alta tensión mencionado anteriormente (de hecho, el fusible y el interruptor de carga se suelen usar en serie para una protección simple contra sobrecargas, con el fin de reducir el costo del proyecto). El interruptor de carga es similar a un interruptor de aislamiento, con una separación clara que permite determinar fácilmente si el circuito está encendido o apagado.

13. Transformador

En pocas palabras, un transformador es un dispositivo que utiliza campos electromagnéticos alternos para convertir diferentes niveles de voltaje (es decir, convertir energía eléctrica), manteniendo la misma frecuencia antes y después de la conversión. Según su uso, se puede clasificar en diversos tipos, como transformadores de potencia, rectificadores, reguladores de voltaje, transformadores de aislamiento, transformadores de corriente (TC), transformadores de potencial (TP), etc. En las obras, solemos encontrar transformadores de potencia.
Algunos de los principales parámetros técnicos relacionados con el transformador incluyen: ①Capacidad nominal: se refiere a la capacidad de salida nominal del transformador en condiciones de trabajo nominales (igual a U×I, en kVA); ②Tensión nominal: sin carga, derivación nominal, tensión en los terminales; ③Pérdida sin carga: en condiciones sin carga, la pérdida del transformador (también llamada pérdida de hierro); ④Corriente sin carga: en condiciones sin carga, el valor de la corriente que fluye a través de la bobina del lado primario; ⑤Pérdida por cortocircuito: la pérdida causada por la corriente nominal en el lado primario y el cortocircuito secundario (causada principalmente por la resistencia de la bobina); ⑥El concepto de derivación (toma): para satisfacer las necesidades de operación de la red eléctrica, el lado de alta tensión del transformador general tiene tomas, y los valores de tensión de estas tomas se expresan como un porcentaje de la tensión nominal, la llamada tensión de toma. Por ejemplo, un transformador de alta tensión de 10 kV tiene una toma de ±5 %, lo que significa que el transformador puede operar en tres niveles de tensión: 10,5 kV (+5 %), 10 kV (nominal), 9,5 kV (-5 %). En general, el número de tomas (puntos de toma) del transformador con tomas bajo carga es mayor, como 7 tomas (±3 × 2,5 %) y 9 tomas (±4 × 2 %). Dado que la conmutación síncrona del cambiador de tomas no se puede garantizar completamente, los transformadores con tomas bajo carga generalmente no se pueden operar en paralelo. ⑦ Carga activa: la carga que genera energía de máquina o energía térmica en el sistema de potencia. Pero la carga puramente resistiva en la carga solo consume potencia activa, como la calefacción eléctrica, el horno eléctrico, la iluminación y otras cargas eléctricas son cargas completamente activas. La carga de los motores asíncronos y los motores síncronos consume tanto potencia activa como reactiva. Entre ellos, la parte que genera energía de máquina mediante trabajo es una carga activa. La carga activa será suministrada por la potencia activa del generador. ⑧ Carga de potencia reactiva: la parte de la carga eléctrica que no realiza trabajo. La potencia reactiva se consume solo en cargas inductivas. Tales como: transformadores, motores, aires acondicionados, refrigeradores, etc. Por lo tanto, mientras el generador produce potencia activa, también necesita proporcionar potencia reactiva. Cuando la potencia reactiva no puede satisfacer la red, el voltaje del sistema caerá. Para satisfacer las necesidades de los usuarios, se debe instalar un compensador de potencia reactiva en la subestación para mantener el equilibrio de potencia reactiva y así mantener el nivel de voltaje. ⑨ Reserva de emergencia: uno de los componentes de la capacidad de reserva en el sistema eléctrico. Dado que el equipo de generación de energía puede tener fallas temporales o permanentes que afectan el suministro eléctrico, el sistema debe estar equipado con una cierta cantidad de fuentes de energía de respaldo de emergencia para garantizar la seguridad de las instalaciones eléctricas. ⑩Desmontaje del sistema: Para evitar la pérdida de sincronización y la propagación de accidentes, el sistema eléctrico se dividirá por completo en varios sistemas independientes que ya no operarán de forma síncrona. Algunos sistemas locales pueden sufrir cortes de energía tras la descarga, así como caídas de frecuencia y voltaje, por lo que es necesario retirar parte de la carga para evitar que se dañe la estabilidad de todo el sistema.