Un disyuntor es un interruptor eléctrico operado automáticamente diseñado para proteger un circuito eléctrico de daños causados por el exceso de corriente de una sobrecarga o cortocircuito . Su función básica es interrumpir el flujo de corriente después de que se detecta una falla. A diferencia de un fusible , que funciona una vez y luego debe reemplazarse, un disyuntor se puede restablecer (ya sea de forma manual o automática) para reanudar el funcionamiento normal.
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Los disyuntores se fabrican en diversos tamaños, desde pequeños dispositivos que protegen circuitos de baja corriente o electrodomésticos individuales, hasta grandes conmutadores diseñados para proteger circuitos de alto voltaje que alimentan a toda una ciudad. La función genérica de un disyuntor, o fusible , como un medio automático de desconectar la energía de un sistema defectuoso a menudo se abrevia como OCPD (Dispositivo de protección contra sobrecorriente).
Orígenes
Thomas Edison describió una forma temprana de disyuntor en una solicitud de patente de 1879, aunque su sistema de distribución de energía comercial utilizaba fusibles . [1] Su propósito era proteger el cableado del circuito de iluminación de sobrecargas y cortocircuitos accidentales. Brown, Boveri & Cie patentaron un interruptor de circuito en miniatura moderno similar a los que se usan ahora en 1924. Hugo Stotz, un ingeniero que había vendido su empresa a la BBC , fue reconocido como el inventor de DRP ( Deutsches Reichspatent ) 458392. [ 2] El invento de Stotz fue el precursor del moderno disyuntor magnetotérmico comúnmente utilizado en los centros de carga domésticos hasta el día de hoy.
La interconexión de múltiples fuentes de generador en una red eléctrica requirió el desarrollo de disyuntores con tensiones nominales crecientes y una mayor capacidad para interrumpir de forma segura las crecientes corrientes de cortocircuito producidas por las redes. Los interruptores manuales simples de ruptura de aire producían arcos peligrosos al interrumpir altos voltajes; estos dieron paso a contactos encerrados en aceite, y varias formas utilizando el flujo dirigido de aire presurizado, o de aceite presurizado, para enfriar e interrumpir el arco. Para 1935, los interruptores automáticos especialmente construidos utilizados en el proyecto de la presa Boulder utilizan ocho interrupciones en serie y flujo de aceite presurizado para interrumpir fallas de hasta 2500 MVA, en tres ciclos de la frecuencia de alimentación de CA. [3]
Operación
Todos los sistemas de disyuntores tienen características comunes en su funcionamiento, pero los detalles varían sustancialmente según la clase de voltaje, la clasificación de corriente y el tipo de disyuntor.
El disyuntor primero debe detectar una condición de falla. En los disyuntores pequeños de red y de bajo voltaje , esto generalmente se hace dentro del propio dispositivo. Normalmente, se emplean los efectos de calentamiento o magnéticos de la corriente eléctrica. Los disyuntores para corrientes grandes o voltajes altos generalmente están dispuestos con dispositivos piloto de relé de protección para detectar una condición de falla y operar el mecanismo de apertura. Por lo general, estos requieren una fuente de alimentación separada, como una batería , aunque algunos disyuntores de alto voltaje son autónomos con transformadores de corriente , relés de protección y una fuente de alimentación de control interno.
Una vez que se detecta una falla, los contactos del disyuntor deben abrirse para interrumpir el circuito; esto se hace comúnmente usando energía almacenada mecánicamente contenida dentro del interruptor, como un resorte o aire comprimido para separar los contactos. Los disyuntores también pueden usar la corriente más alta causada por la falla para separar los contactos, como la expansión térmica o un campo magnético. Los disyuntores pequeños suelen tener una palanca de control manual para apagar la carga o restablecer un disyuntor disparado, mientras que las unidades más grandes usan solenoides para disparar el mecanismo y motores eléctricos para restaurar la energía a los resortes.
Los contactos del disyuntor deben transportar la corriente de carga sin un calentamiento excesivo, y también deben soportar el calor del arco producido al interrumpir (abrir) el circuito. Los contactos están hechos de cobre o aleaciones de cobre, aleaciones de plata y otros materiales altamente conductores. La vida útil de los contactos está limitada por la erosión del material de contacto debido al arco mientras se interrumpe la corriente. Los interruptores automáticos en miniatura y de caja moldeada generalmente se descartan cuando los contactos se han desgastado, pero los interruptores automáticos de potencia y los interruptores automáticos de alto voltaje tienen contactos reemplazables.
Cuando se interrumpe una alta corriente o voltaje, se genera un arco . La longitud del arco es generalmente proporcional al voltaje mientras que la intensidad (o calor) es proporcional a la corriente. Este arco debe ser contenido, enfriado y extinguido de forma controlada, de modo que el espacio entre los contactos pueda soportar nuevamente la tensión en el circuito. Diferentes disyuntores utilizan vacío , aire, gas aislante o aceite como el medio en el que se forma el arco. Se utilizan diferentes técnicas para extinguir el arco, que incluyen:
- Alargar o desviar el arco
- Refrigeración intensiva (en cámaras de chorro)
- División en arcos parciales
- Enfriamiento del punto cero (los contactos se abren en el tiempo de corriente cero que cruza la forma de onda de CA , interrumpiendo efectivamente la corriente sin carga en el momento de la apertura. El cruce por cero ocurre al doble de la frecuencia de la línea; es decir, 100 veces por segundo para 50 Hz y 120 veces por segundo para 60 Hz CA).
- Conexión de condensadores en paralelo con contactos en circuitos de CC .
Finalmente, una vez que se ha eliminado la condición de falla, los contactos deben cerrarse nuevamente para restaurar la energía al circuito interrumpido.
Interrupción del arco
Los disyuntores en miniatura de bajo voltaje (MCB) utilizan solo aire para extinguir el arco. Estos disyuntores contienen los llamados conductos de arco, una pila de placas metálicas paralelas mutuamente aisladas que dividen y enfrían el arco. Al dividir el arco en arcos más pequeños, el arco se enfría mientras que el voltaje del arco aumenta y sirve como una impedancia adicional que limita la corriente a través del disyuntor. Las partes portadoras de corriente cerca de los contactos proporcionan una fácil desviación del arco hacia los conductos de arco mediante una fuerza magnética de una ruta de corriente, aunque las bobinas magnéticas de explosión o los imanes permanentes también podrían desviar el arco hacia el conducto de arco (utilizado en disyuntores para mayor calificaciones). El número de placas en la rampa de arco depende de la clasificación de cortocircuito y el voltaje nominal del disyuntor.
En clasificaciones mayores, los disyuntores de aceite dependen de la vaporización de parte del aceite para lanzar un chorro de aceite a través del arco. [4]
Los disyuntores de gas (generalmente hexafluoruro de azufre ) a veces estiran el arco usando un campo magnético y luego dependen de la rigidez dieléctrica del hexafluoruro de azufre (SF 6 ) para apagar el arco estirado.
Los disyuntores de vacío tienen un arco mínimo (ya que no hay nada que ionizar más que el material de contacto). El arco se apaga cuando se estira una cantidad muy pequeña (menos de 2-3 mm (0.08-0.1 in)). Los interruptores automáticos de vacío se utilizan con frecuencia en los equipos de conmutación modernos de media tensión a 38.000 voltios.
Los disyuntores de aire pueden usar aire comprimido para soplar el arco, o alternativamente, los contactos se giran rápidamente a una pequeña cámara sellada, el escape del aire desplazado sopla el arco.
Los interruptores automáticos generalmente pueden terminar toda la corriente muy rápidamente: por lo general, el arco se extingue entre 30 ms y 150 ms después de que se ha disparado el mecanismo, dependiendo de la antigüedad y la construcción del dispositivo. El valor máximo de corriente y la energía de paso determinan la calidad de los interruptores automáticos.
Cortocircuito
Los disyuntores se clasifican tanto por la corriente normal que se espera que transporten como por la corriente máxima de cortocircuito que pueden interrumpir de forma segura. Esta última cifra es la capacidad de interrupción de amperios ( AIC ) del interruptor.
En condiciones de cortocircuito, la corriente de cortocircuito prevista máxima calculada o medida puede ser muchas veces la corriente nominal normal del circuito. Cuando los contactos eléctricos se abren para interrumpir una gran corriente, existe una tendencia a que se forme un arco entre los contactos abiertos, lo que permitiría que la corriente continúe. Esta condición puede crear gases ionizados conductivos y metal fundido o vaporizado, lo que puede causar la continuación del arco o la creación de cortocircuitos adicionales, lo que puede resultar en la explosión del disyuntor y del equipo en el que está instalado. Por lo tanto, Los interruptores automáticos deben incorporar varias características para dividir y extinguir el arco.
La corriente máxima de cortocircuito que puede interrumpir un interruptor se determina mediante pruebas. La aplicación de un disyuntor en un circuito con una posible corriente de cortocircuito superior a la capacidad nominal de interrupción del disyuntor puede provocar que el disyuntor no interrumpa de forma segura una falla. En el peor de los casos, el interruptor puede interrumpir con éxito la falla, solo para explotar cuando se restablece.
Los interruptores automáticos de paneles domésticos típicos están clasificados para interrumpir 6 kA (6000 A ) corriente de cortocircuito.
Es posible que los disyuntores en miniatura utilizados para proteger circuitos de control o pequeños electrodomésticos no tengan la capacidad de interrupción suficiente para usarse en una placa de panel; estos disyuntores se denominan "protectores de circuito suplementarios" para distinguirlos de los disyuntores de tipo distribución.
Clasificaciones de corriente estándar
Los disyuntores se fabrican en tamaños estándar, utilizando un sistema de números preferidos para cubrir un rango de clasificaciones. Los disyuntores miniatura tienen un ajuste de disparo fijo; cambiar el valor de la corriente de funcionamiento requiere cambiar todo el disyuntor. Los disyuntores más grandes pueden tener configuraciones de disparo ajustables, lo que permite aplicar elementos estandarizados pero con una configuración destinada a mejorar la protección. Por ejemplo, un interruptor de circuito con un "tamaño de marco" de 400 amperios puede tener su detección de sobrecorriente configurada para operar a sólo 300 amperios, para proteger un cable de alimentación.
Las normas internacionales , IEC 60898-1 y la norma europea EN 60898-1, definen la corriente nominal I n de un interruptor automático para aplicaciones de distribución de bajo voltaje como la corriente máxima que el interruptor está diseñado para transportar continuamente (a una temperatura ambiente del aire de 30ºC). ° C). Los valores preferidos comúnmente disponibles para la corriente nominal son 1 A, 2 A, 4 A, 6 A, 10 A, 13 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A, 50 A, 63 A, 80 A, 100 A, [5] y 125 A (similar a la serie R10 Renard , pero usando 6, 13 y 32 en lugar de 6.3, 12.5 y 31.5; incluye el límite de corriente de 13 A de los enchufes BS 1363 británicos ). El disyuntor está etiquetado con la corriente nominal en amperios , pero excluyendo el símbolo de la unidad, A. En cambio, la cifra de amperios está precedida por una letra, B , C o D , que indica la corriente de disparo instantánea , es decir, el mínimo. valor de la corriente que hace que el interruptor automático se dispare sin retardo de tiempo intencional (es decir, en menos de 100 ms), expresado en términos de I n :
Tipo | Corriente de disparo instantánea |
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B | Por encima de 3 I n o 3-5 veces la corriente nominal (In) Por ejemplo, un dispositivo de 10 A se disparará a 30–50 A |
C | Por encima de 5 I n hasta 10 I n inclusive o 5-10 veces In (50-100 A para un dispositivo de 10 A). |
D | Por encima de 10 I n hasta 20 I n inclusive o 10-20 veces In (100-200 A para un dispositivo de 10 A) |
K | Por encima de 8 I n hasta 12 I n inclusive Para la protección de cargas que provocan frecuentes picos de corriente de corta duración (aproximadamente 400 ms a 2 s) en funcionamiento normal. |
Z | Por encima de 2 I n hasta 3 I n inclusive para períodos del orden de decenas de segundos. Para la protección de cargas como dispositivos semiconductores o circuitos de medida mediante transformadores de corriente. |
Los disyuntores también se clasifican según la corriente de falla máxima que pueden interrumpir; esto permite el uso de dispositivos más económicos en sistemas que es poco probable que desarrollen la alta corriente de cortocircuito que se encuentra, por ejemplo, en un gran sistema de distribución de edificios comerciales.
En los Estados Unidos, Underwriters Laboratories (UL) certifica clasificaciones de equipos, denominadas clasificaciones en serie (o "clasificaciones de equipos integrados") para equipos de interruptores automáticos utilizados en edificios. Los disyuntores de potencia y los disyuntores de media y alta tensión utilizados para sistemas de energía industriales o eléctricos están diseñados y probados según las normas ANSI o IEEE de la serie C37.
Tipos
Se pueden realizar muchas clasificaciones de interruptores automáticos, según sus características, como la clase de voltaje, el tipo de construcción, el tipo de interrupción y las características estructurales.
Baja tensión
Los tipos de bajo voltaje (menos de 1000 V CA ) son comunes en aplicaciones domésticas, comerciales e industriales, e incluyen:
- Disyuntor miniatura (MCB): corriente nominal de hasta 125 A. Las características de disparo normalmente no son ajustables. Funcionamiento térmico o termomagnético. Los disyuntores ilustrados arriba pertenecen a esta categoría.
- Disyuntor de caja moldeada (MCCB): corriente nominal de hasta 1.600 A. Funcionamiento térmico o magnetotérmico. La corriente de disparo puede ajustarse en clasificaciones mayores.
- Interruptores de potencia de baja tensión se pueden montar en múltiples niveles en los cuadros de baja tensión o de conmutación gabinetes.
Las características de los interruptores automáticos de baja tensión vienen dadas por normas internacionales como IEC 947. Estos interruptores automáticos se instalan a menudo en envolventes extraíbles que permiten la extracción e intercambio sin desmantelar la aparamenta.
Los disyuntores grandes de caja moldeada de bajo voltaje y de potencia pueden tener operadores de motor eléctrico para que puedan abrirse y cerrarse con control remoto. Estos pueden formar parte de un sistema de interruptor de transferencia automática para energía de reserva.
Los disyuntores de bajo voltaje también están hechos para aplicaciones de corriente continua (CC), como CC para líneas de metro. La corriente continua requiere disyuntores especiales porque el arco es continuo; a diferencia de un arco de CA, que tiende a apagarse en cada medio ciclo, el disyuntor de corriente continua tiene bobinas de explosión que generan un campo magnético que estira rápidamente el arco. Los disyuntores pequeños se instalan directamente en el equipo o se colocan en un panel de disyuntores .
El disyuntor en miniatura termomagnético montado en riel DIN es el estilo más común en las unidades de consumo domésticas modernas y los cuadros de distribución eléctrica comerciales en toda Europa . El diseño incluye los siguientes componentes:
- Palanca del actuador : se utiliza para disparar y restablecer manualmente el disyuntor. También indica el estado del disyuntor (encendido o apagado / disparado). La mayoría de los disyuntores están diseñados para que puedan dispararse incluso si la palanca está sujeta o bloqueada en la posición "on". Esto a veces se denomina operación de "disparo libre" u "disparo positivo".
- Mecanismo del actuador: fuerza a los contactos a juntarlos o separarlos.
- Contactos: permiten la corriente cuando se toca y se interrumpe cuando se separan.
- Terminales
- Tira bimetálica: separa los contactos en respuesta a sobrecorrientes más pequeñas y de mayor duración
- Tornillo de calibración : permite al fabricante ajustar con precisión la corriente de disparo del dispositivo después del montaje.
- Solenoide: separa los contactos rápidamente en respuesta a altas sobrecorrientes
- Divisor de arco / extintor
De Estado sólido
Los disyuntores de estado sólido , también conocidos como disyuntores digitales, son una innovación tecnológica que promete una tecnología avanzada de disyuntores desde el nivel mecánico hasta el eléctrico. Esto promete varias ventajas, como cortar el circuito en fracciones de microsegundos, un mejor control de las cargas del circuito y una mayor vida útil. [6]
Magnético
Los disyuntores magnéticos utilizan un solenoide ( electroimán ) cuya fuerza de tracción aumenta con la corriente . Ciertos diseños utilizan fuerzas electromagnéticas además de las del solenoide. Los contactos del disyuntor se mantienen cerrados mediante un pestillo. A medida que la corriente en el solenoide aumenta más allá de la capacidad nominal del disyuntor, el tirón del solenoide libera el pestillo, lo que permite que los contactos se abran mediante la acción del resorte. Son los interruptores automáticos más utilizados en EE. UU.
Termomagnético
Los disyuntores magnetotérmicos , que son del tipo que se encuentra en la mayoría de los cuadros de distribución en Europa y países con arreglos de cableado similares, incorporan ambas técnicas con el electroimán respondiendo instantáneamente a grandes picos de corriente (cortocircuitos) y la tira bimetálica respondiendo a menos extremos pero condiciones de sobrecorriente a largo plazo. La parte térmica del disyuntor proporciona una función de respuesta de tiempo, que dispara el disyuntor antes para sobrecorrientes más grandes, pero permite que las sobrecargas más pequeñas persistan durante más tiempo. Esto permite picos de corriente cortos como los que se producen cuando se enciende un motor u otra carga no resistiva. Con sobrecorrientes muy grandes durante un cortocircuito, el elemento magnético dispara el disyuntor sin demora adicional intencional. [7]
Magnético-hidráulico
Un disyuntor magnético-hidráulico utiliza una bobina de solenoide para proporcionar fuerza operativa para abrir los contactos. Los martillos hidráulicos magnéticos incorporan una función de retardo de tiempo hidráulico que utiliza un fluido viscoso. Un resorte restringe el núcleo hasta que la corriente excede la clasificación del interruptor. Durante una sobrecarga, la velocidad del movimiento del solenoide está restringida por el fluido. El retardo permite breves sobrecargas de corriente más allá de la corriente de funcionamiento normal para el arranque del motor, energizando el equipo, etc. Las corrientes de cortocircuito proporcionan suficiente fuerza de solenoide para liberar el pestillo independientemente de la posición del núcleo, evitando así la función de retardo. La temperatura ambiente afecta el tiempo de retardo pero no afecta la clasificación de corriente de un interruptor magnético. [8]
Los disyuntores de gran potencia, aplicados en circuitos de más de 1000 voltios, pueden incorporar elementos hidráulicos en el mecanismo de operación de contacto. La energía hidráulica puede ser suministrada por una bomba o almacenada en acumuladores. Estos forman un tipo distinto de los disyuntores llenos de aceite donde el aceite es el medio de extinción del arco. [9]
Disyuntores de disparo común (agrupados)
Para proporcionar interrupción simultánea en varios circuitos a partir de una falla en cualquiera, los interruptores automáticos se pueden fabricar como un conjunto en grupo. Este es un requisito muy común para los sistemas trifásicos, donde la ruptura puede ser de 3 o 4 polos (sólido o neutro conmutado). Algunos fabricantes fabrican kits de agrupación para permitir la interconexión de grupos de interruptores monofásicos según sea necesario.
En los EE. UU., Donde los suministros de fase dividida son comunes, en los circuitos derivados con más de un conductor vivo, cada conductor vivo debe estar protegido por un polo disyuntor. Para garantizar que todos los conductores activos se interrumpan cuando se dispara cualquier polo, se debe utilizar un disyuntor de "disparo común". Estos pueden contener dos o tres mecanismos de disparo dentro de una caja, o para pequeños interruptores, pueden unir externamente los postes a través de sus manijas de operación. Los disyuntores de disparo comunes de dos polos son comunes en los sistemas de 120/240 voltios donde las cargas de 240 voltios (incluidos los electrodomésticos principales u otros tableros de distribución) abarcan los dos cables activos. Los disyuntores de disparo comunes tripolares se utilizan normalmente para suministrar energía eléctrica trifásica a motores grandes o tableros de distribución adicionales.
Los disyuntores separados nunca deben usarse para vivo y neutro, porque si el neutro se desconecta mientras el conductor vivo permanece conectado, surge una condición muy peligrosa: el circuito parece desenergizado (los electrodomésticos no funcionan), pero los cables permanecen vivos y Algunos dispositivos de corriente residual (RCD) pueden no dispararse si alguien toca el cable vivo (porque algunos RCD necesitan energía para dispararse). Esta es la razón por la que solo se deben usar disyuntores de disparo comunes cuando se necesita la conmutación de cable neutro.
Unidades de disparo en derivación
Una unidad de disparo en derivación parece similar a un disyuntor normal y los actuadores móviles están `` unidos '' a un mecanismo de disyuntor normal para operar juntos de manera similar, pero el disparo en derivación es un solenoide destinado a ser operado por una señal externa de voltaje constante. en lugar de una corriente, comúnmente la tensión de red local o CC. Estos se utilizan a menudo para cortar la energía cuando ocurre un evento de alto riesgo, como una alarma de incendio o inundación, u otra condición eléctrica, como la detección de sobretensión. Los disparos en derivación pueden ser un accesorio instalado por el usuario en un disyuntor estándar, o suministrados como parte integral del disyuntor.
Voltaje medio
Los disyuntores de media tensión clasificados entre 1 y 72 kV se pueden ensamblar en líneas de aparamenta encerradas en metal para uso en interiores, o pueden ser componentes individuales instalados al aire libre en una subestación . Los interruptores automáticos de ruptura de aire reemplazaron las unidades llenas de aceite para aplicaciones interiores, pero ahora están siendo reemplazados por interruptores automáticos de vacío (hasta aproximadamente 40,5 kV). Al igual que los disyuntores de alto voltaje que se describen a continuación, estos también son operados por relés de protección de detección de corriente operados a través de transformadores de corriente . Las características de los disyuntores de media tensión vienen dadas por normas internacionales como IEC 62271. Los disyuntores de media tensión casi siempre utilizan sensores de corriente y relés de protección separados , en lugar de depender de sensores de sobrecorriente térmicos o magnéticos incorporados.
Los interruptores automáticos de media tensión se pueden clasificar según el medio utilizado para extinguir el arco:
- Disyuntores de vacío: con corriente nominal de hasta 6.300 A y superior para aplicaciones de disyuntores de generador (hasta 16.000 A y 140 kA). Estos interruptores interrumpen la corriente creando y extinguiendo el arco en un recipiente al vacío, también conocido como "botella". Los fuelles de larga duración están diseñados para recorrer los 6–10 mm que deben separarse los contactos. Estos se aplican generalmente para voltajes de hasta aproximadamente 40.500 V, [10] que corresponde aproximadamente al rango de voltaje medio de los sistemas de potencia. Los interruptores automáticos de vacío tienen una vida útil más larga entre revisiones que otros interruptores automáticos. Además, su potencial de calentamiento global es mucho más bajo que el disyuntor SF 6 .
- Disyuntores de aire: corriente nominal de hasta 6.300 A y superior para disyuntores de generador. Las características de disparo a menudo son totalmente ajustables, incluidos los umbrales y retrasos de disparo configurables. Generalmente controlado electrónicamente, aunque algunos modelos son controlados por microprocesador a través de una unidad de disparo electrónica integral. A menudo se utiliza para la distribución de energía principal en grandes plantas industriales, donde los interruptores están dispuestos en gabinetes extraíbles para facilitar el mantenimiento.
- Los disyuntores SF 6 extinguen el arco en una cámara llena de gas hexafluoruro de azufre .
Los disyuntores de media tensión se pueden conectar al circuito mediante conexiones atornilladas a barras colectoras o cables, especialmente en patios de distribución al aire libre. Los disyuntores de media tensión en las alineaciones de equipos de distribución a menudo se construyen con una construcción extraíble, lo que permite la extracción del disyuntor sin perturbar las conexiones del circuito de potencia, utilizando un mecanismo operado por motor o de manivela para separar el disyuntor de su envolvente.
Alto voltaje
Las redes de transmisión de energía eléctrica están protegidas y controladas por interruptores de alto voltaje. La definición de alto voltaje varía, pero en el trabajo de transmisión de energía generalmente se cree que es de 72,5 kV o más, según una definición reciente de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). Los disyuntores de alto voltaje casi siempre son operados por solenoide , con relés de protección de detección de corriente operados a través de transformadores de corriente . En las subestaciones, el esquema de relés de protección puede ser complejo, protegiendo equipos y buses de varios tipos de sobrecargas o fallas a tierra.
Los disyuntores de alto voltaje se clasifican en términos generales según el medio utilizado para extinguir el arco:
- Aceite a granel
- Aceite mínimo
- Golpe de aire
- Aspiradora
- SF 6
- CO 2
Debido a las preocupaciones ambientales y de costos sobre el aislamiento de derrames de petróleo, la mayoría de los rompedores nuevos usan gas SF 6 para apagar el arco.
Los disyuntores se pueden clasificar como tanque vivo , donde el gabinete que contiene el mecanismo de interrupción está en el potencial de línea, o tanque muerto con el gabinete en el potencial de tierra. Los interruptores automáticos de CA de alto voltaje están disponibles de forma rutinaria con clasificaciones de hasta 765 kV. Siemens lanzó disyuntores de 1.200 kV en noviembre de 2011, [11] seguidos por ABB en abril del año siguiente. [12]
Los disyuntores de alto voltaje utilizados en los sistemas de transmisión pueden disponerse para permitir que se dispare un solo polo de una línea trifásica, en lugar de disparar los tres polos; para algunas clases de fallas, esto mejora la estabilidad y disponibilidad del sistema.
Los disyuntores de corriente continua de alto voltaje siguen siendo un campo de investigación a partir de 2015. Dichos disyuntores serían útiles para interconectar sistemas de transmisión HVDC. [13]
Hexafluoruro de azufre (SF 6 ) de alto voltaje
Un disyuntor de hexafluoruro de azufre utiliza contactos rodeados de gas hexafluoruro de azufre para apagar el arco. Se utilizan con mayor frecuencia para voltajes a nivel de transmisión y pueden incorporarse en equipos de distribución compactos aislados en gas. En climas fríos, es posible que se requiera calefacción adicional o reducción de potencia de los disyuntores debido a la licuefacción del gas SF 6 .
Disyuntor de desconexión (DCB)
El disyuntor seccionador (DCB) se introdujo en 2000 [14] y es un disyuntor de alta tensión modelado a partir del disyuntor SF 6 . Presenta una solución técnica donde la función de desconexión está integrada en la cámara de rotura, eliminando la necesidad de seccionadores separados. Esto aumenta la disponibilidad , ya que los contactos principales del seccionador al aire libre necesitan mantenimiento cada 2 a 6 años, mientras que los interruptores automáticos modernos tienen intervalos de mantenimiento de 15 años. La implementación de una solución DCB también reduce los requisitos de espacio dentro de la subestación y aumenta la confiabilidad , debido a la falta de seccionadores separados. [15] [16]
Para reducir aún más el espacio requerido de la subestación, así como para simplificar el diseño y la ingeniería de la subestación, se puede integrar un sensor de corriente de fibra óptica (FOCS) con el DCB. Un DCB de 420 kV con FOCS integrado puede reducir la huella de una subestación en más del 50% en comparación con una solución convencional de disyuntores de tanque vivo con seccionadores y transformadores de corriente , debido a la reducción de material y sin medio de aislamiento adicional. [17]
Dióxido de carbono (CO 2 ) de alto voltaje
En 2012, ABB presentó un interruptor de alto voltaje de 75 kV que utiliza dióxido de carbono como medio para extinguir el arco. El disyuntor de dióxido de carbono funciona según los mismos principios que un disyuntor SF 6 y también se puede producir como disyuntor seccionador. Al cambiar de SF 6 a CO 2 , es posible reducir las emisiones de CO 2 en 10 toneladas durante el ciclo de vida del producto. [18]
Disyuntores "inteligentes"
Varias empresas han considerado agregar monitoreo para electrodomésticos a través de dispositivos electrónicos o usar un disyuntor digital para monitorear los disyuntores de forma remota. Las empresas de servicios públicos en los Estados Unidos han estado revisando el uso de la tecnología para encender y apagar los electrodomésticos, así como también para apagar la carga de los autos eléctricos durante períodos de alta carga de la red eléctrica. Estos dispositivos bajo investigación y prueba tendrían capacidad inalámbrica para monitorear el uso eléctrico en una casa a través de una aplicación de teléfono inteligente u otros medios. [19]
Otros rompedores
Los siguientes tipos se describen en artículos separados.
- Disyuntores para protección contra fallas a tierra demasiado pequeños para disparar un dispositivo de sobrecorriente:
- Dispositivo de corriente residual (RCD) o disyuntor de circuito de corriente residual (RCCB): detecta el desequilibrio de corriente, pero no proporciona protección contra sobrecorriente. En los Estados Unidos y Canadá, estos se denominan interruptores de circuito de falla a tierra (GFCI).
- Disyuntor de corriente residual con protección contra sobrecorriente ( RCBO ): combina las funciones de un RCD y un MCB en un solo paquete. En los Estados Unidos y Canadá, estos se denominan interruptores GFCI.
- Disyuntor de fuga a tierra (ELCB): detecta la corriente en el cable de tierra directamente en lugar de detectar un desequilibrio. Ya no se ven en nuevas instalaciones ya que no pueden detectar ninguna condición peligrosa en la que la corriente regrese a tierra por otra ruta, como a través de una persona en el suelo o por medio de una tubería. (también llamado VOELCB en el Reino Unido).
- Reconectador : un tipo de disyuntor que se cierra automáticamente después de una demora. Se utilizan en sistemas de distribución de energía eléctrica aéreos para evitar que las fallas de corta duración provoquen cortes sostenidos.
- Polyswitch (polifusible): un dispositivo pequeño que se describe comúnmente como un fusible de restablecimiento automático en lugar de un disyuntor.
Ver también
- Interruptor de circuito por falla de arco
- Analizador de disyuntores
- Unidad principal de anillo
- Limitación total del circuito (CTL)
- Tablero de distribución (panel de disyuntores)
- Sistema de puesta a tierra
- Módulo de aparamenta híbrida
- Dispositivo de control de aislamiento
- Centro de control de motores (MCC)
- Protector de red
- Centro de distribución de energía (PDC)
- Protección del sistema de energía
- Sistema de estanterías remotas
- Disyuntor de hexafluoruro de azufre
- Interruptor de circuito de falla a tierra (GFCI)
- Diodo Zener : un diodo que permite que la corriente fluya en dirección inversa (para alcanzar un pico a cierto nivel de voltaje, un efecto opuesto)
Referencias
- ^ Robert Friedel y Paul Israel, Edison's Electric Light: Biography of an Invention , Rutgers University Press, New Brunswick New Jersey USA, 1986 ISBN 0-8135-1118-6 pp.65-66
- ^ " " Disyuntor miniatura Stotz 1920-1929 y electrodomésticos ", ABB, 2006-01-09, consultado el 4 de julio de 2011" .
- ^ Flurscheim, Charles H., ed. (mil novecientos ochenta y dos). "Capítulo 1". Teoría y diseño de interruptores de potencia (segunda ed.). IET . ISBN 0-906048-70-2.
- ^ Weedy, BM (1972). Sistemas de energía eléctrica (Segunda ed.). Londres: John Wiley and Sons. págs. 428–430 . ISBN 0-471-92445-8.
- ^ "¿Qué es un MCB y cómo funciona?" . Consumer Unit World . 16 de septiembre de 2016.
- ^ https://www.eeweb.com/app-notes/solid-state-circuit-breaker
- ^ John Matthews Introducción al diseño y análisis de sistemas eléctricos de construcción Springer 1993 0442008740 página 86
- ^ Hwaiyu Geng, Manual del centro de datos , John Wiley & Sons, 2014 página 542
- ^ GR Jones (ed), Libro de referencia del ingeniero eléctrico , Butterworth - Heinemann Ltd, 1993, página 25/14
- ^ Algunos fabricantes ofrecen ahora un rompedor de vacío de una sola botella con una potencia de hasta 72,5 kV e incluso 145 kV. Consulte https://www.edu-right.com/full-knowledge-about-integrated [ enlace muerto permanente ] Ingeniería eléctrica en India, vol. 157, número 4, páginas 13-23.
- ^ "Siemens lanza el primer disyuntor SF6 de 1200kV del mundo" . Consultado el 14 de noviembre de 2011 .
- ^ "ABB desarrollará un disyuntor de ultra alta tensión" . Consultado el 14 de agosto de 2012 .
- ^ "El interruptor de CC de alto voltaje permite superredes para energías renovables, revisión de tecnología del MIT" . Consultado el 19 de julio de 2013 .
- ^ "Aplicaciones de la desconexión de interruptores automáticos, Michael Faxå, p.1" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 16 de mayo de 2013 . Consultado el 9 de julio de 2012 .
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- General
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