Dispositivo de distribución utilizado en el circuito de energía eléctrica
Después de leer este artículo, aprenderá acerca de los tipos y el mantenimiento del equipo de conmutación utilizado en el circuito de energía eléctrica.
Tipos de Switchgear:
Los interruptores juegan un papel importante en el circuito de energía eléctrica.
Se utiliza el equipo de distribución:
(1) Para controlar el equipo conectándolo o desconectándolo del suministro,
(2) Para proteger los circuitos y equipos contra fallas, especialmente sobrecargas y fallas a tierra, y
(3) Para aislar secciones de un sistema eléctrico, cuando las secciones están inactivas, si se debe trabajar en ellas.
Se utilizan tres tipos de interruptores en los circuitos de alimentación. Se denominan contratistas, disyuntores, aisladores, según la función para la cual están diseñados.
1. Contactores:
Los contactores se utilizan para controlar equipos, como los motores eléctricos. Cuando un contratista está cerrado, el circuito que suministra el equipo se completa, la corriente comienza a fluir y el equipo funciona. Cuando el contactor está abierto, el circuito se interrumpe, la corriente deja de fluir y el equipo deja de funcionar.
Normalmente los contactores son operados por control remoto, es decir, el mecanismo del contactor es accionado por la armadura de un solenoide llamado bobina de operación. Para cerrar el contactor, la bobina de operación se energiza mediante un interruptor o relé que completa el circuito a través de él.
El contactor se abre rompiendo el circuito de la bobina de operación, liberando así el mecanismo del contactor que permite que los contactos se abran y rompan el circuito de alimentación.
La mayoría de los contactores, especialmente los utilizados en los sistemas in bye, es decir, en los paneles de extremo de la puerta, son operados por circuitos piloto de bajo voltaje. El circuito piloto se usa para cerrar un relé que, a su vez, completa el circuito a través de la bobina de operación.
Por lo general, un contactor está equipado con dispositivos que lo abren automáticamente si ocurre una falla a tierra o si el circuito está sobrecargado. Luego se dice que el contactor se dispara.
2. Disyuntores:
Los interruptores automáticos están diseñados como interruptores de distribución. Se utilizan para conectar y desconectar la alimentación de las secciones del sistema eléctrico. Un interruptor automático normalmente se opera a mano y se abre o se cierra por medio de una palanca montada fuera de la caja, aunque los interruptores automáticos utilizados para arrancar motores de alto voltaje más grandes generalmente están equipados con solenoides asistidos por resorte o mecanismos accionados por un motor.
Un interruptor automático está equipado con sistemas de protección, es decir, protección contra sobrecargas y protección contra fallas a tierra, que se disparan automáticamente en caso de una falla.
Sin embargo, cuando una sección debe comenzar a funcionar, los interruptores que controlan esa sección se cierran primero; Luego, la alimentación se conecta a las barras colectoras en la unidad del contactor que controlan los motores individualmente. Cuando los disyuntores están cerrados, el circuito está preparado para que los contactores arranquen y detengan los motores según sea necesario.
Es posible que se requiera un disyuntor para interrumpir un circuito en el que fluye la corriente. En una emergencia, un operador puede detener el flujo de corriente en el circuito abriendo el interruptor con la manija. Alternativamente, si hay una falla, el interruptor de circuito puede dispararse mientras la corriente fluye.
Los disyuntores no están diseñados principalmente para completar un circuito y poner en marcha el equipo. Este deber es normalmente realizado por contactores. Sin embargo, los interruptores de circuito pueden usarse para este propósito, y algunas veces se usan para controlar motores para los cuales es necesario el control piloto.
3. Aisladores:
Los aisladores se proporcionan como medida de seguridad. Se utilizan para desconectar un circuito de las barras colectoras en vivo cuando se debe realizar un trabajo en el circuito y para garantizar que no se pueda recomendar la corriente mediante el funcionamiento inadvertido del interruptor principal.
Los aisladores normalmente no están diseñados para hacer o romper un circuito de carga, y puede ser extremadamente peligroso abrir algunos tipos de aisladores mientras la corriente de carga fluye a través de los contactos.
Sin embargo, algunos aisladores pueden usarse para romper el circuito en una emergencia cuando el contactor principal no se abre. Estos son conocidos como aisladores de ruptura de carga, que combinan funciones de aisladores y algunas de las funciones de los interruptores automáticos.
Muchos interruptores aisladores están diseñados para ser utilizados como un medio para descargar los conductores aislados; dichos aisladores están provistos de una posición para conectar los conductores directamente a tierra, lo que se denomina aisladores de puesta a tierra. Otros tipos de interruptores se utilizan en circuitos de alimentación para fines especiales, por ejemplo, interruptores de inversión de fase para cambiar la dirección de rotación de un motor de corriente alterna.
Los interruptores de marcha atrás, como los interruptores aisladores, normalmente no están diseñados para funcionar mientras la corriente fluye, ya que, debido a su funcionamiento lento y generalmente manual, se convierte en un ejercicio peligroso. Por lo tanto, se recomienda que el aislador esté entrelazado con el interruptor automático y el aislador de puesta a tierra.
Es decir, cuando se abre, el interruptor automático debe abrirse primero, luego el aislador, y solo después de eso, el aislador de puesta a tierra debe cerrarse. Al cerrar el circuito, el aislador de puesta a tierra se abre, luego el aislador se cierra y, finalmente, el interruptor automático se cierra.
Contactos:
Material utilizado para los contactos:
Los materiales más comúnmente utilizados para los contactos en un circuito de alimentación son el cobre, ya que el cobre es un muy buen conductor de la electricidad y su superficie puede pulirse hasta obtener un pulido fino.
En general, la resistividad del cobre recocido de alta conductividad es 0. 17241 ohm / sq. mm. por metro a 20 ° C y se describe que el material que tiene esta resistividad tiene una conductividad del 100 por ciento según el estándar internacional de cobre recocido, en resumen, IACS
De hecho, solo la plata con 106% de IACS tiene una mayor conductividad, pero su alto precio y otros factores limitan su uso general. Por otro lado, un material más barato, el aluminio no se puede usar como material de contacto ya que su conductividad es solo del 62% IACS
Sin embargo, el cobre es un metal blando y las superficies de contacto de cobre generalmente se dañan durante el uso, especialmente cuando hay una operación frecuente de encendido / apagado. Por lo tanto, las superficies de contacto de cobre están formadas por metales más duros, como la plata sinterizada o el tungsteno, capaces de resistir daños y desgaste.
Cuando se utiliza un metal especial para una superficie de contacto real, es una práctica habitual hacer que el cuerpo principal del contacto del cobre y adherir el material de la superficie a él.
Se están utilizando varios tipos de contactos, cada uno con una acción de cierre diferente. Los contactos de tope se utilizan para todos los contactores y disyuntores de media y baja tensión, y para algunos interruptores de alta tensión. Los contactos deslizantes se encontrarán en el cuadro principal de distribución de alta tensión. Fig. 13.1. Muestra varios tipos de contactos generalmente en uso.
Usos de los contactos:
Las partes esenciales de cualquier interruptor son sus contactos. Para cada línea eléctrica que se debe hacer o romper con el interruptor, debe haber al menos dos contactos, es decir, un contacto fijo y un contacto móvil. El contacto fijo generalmente se monta en material aislante y se conecta mediante un conductor sólido a un terminal saliente o entrante.
El contacto móvil se realiza mediante un mecanismo de conmutación, que puede ponerlo en contacto con el contacto fijo para hacer el circuito, o alejarlo del contacto fijo para romper el circuito. El contacto móvil está conectado a su terminal ya sea a través de alguna parte del mecanismo del interruptor, o mediante un conector flexible, como la trenza de cobre.
Algunos tipos de equipos de conmutación, particularmente aquellos diseñados para uso en circuitos de alta tensión, pueden tener dos pares de contactos en serie en cada línea.
Los dos contactos fijos están conectados a un terminal, mientras que los dos contactos móviles están conectados entre sí. Sin embargo, cuando el interruptor está cerrado, los contactos móviles puentean los contactos fijos y así completan la ruta actual. Esta disposición supera la dificultad de proporcionar un conductor flexible para una corriente pesada, y también rompe el circuito en dos lugares simultáneamente, lo que ayuda a reducir el arco eléctrico.
Algunos interruptores utilizados para circuitos de menor voltaje también tienen un solo contacto móvil que une dos contactos fijos. Los interruptores diseñados para transportar una gran corriente generalmente tienen dos o más conjuntos de contactos en paralelo en cada línea, y por lo tanto, el área de contacto total en cada línea aumenta.
Un interruptor que aísla el circuito que controla, tiene un lado vivo y un lado muerto. El lado muerto es lo que está aislado de la fuente, es decir, el terminal saliente; y el lado activo es aquel al que está conectada la alimentación, es decir, los terminales entrantes. Sin embargo, el lado activo de un interruptor solo se puede desactivar al abrir un interruptor más atrás en el sistema de distribución.
Por lo tanto, el lado activo, es decir, las barras colectoras de un contactor de extremo de puerta, solo puede aislarse y hacerse muerto abriendo el interruptor de sección apropiado. El lado activo de un interruptor nunca debe estar expuesto a menos que se sepa que el interruptor de aislamiento esté abierto y se hayan tomado las medidas correctas para evitar que el interruptor pueda cerrarse por error. Esto se puede hacer bloqueando todo el interruptor en la posición de apagado.
La cuestión de "lado vivo" y "lado muerto" surge solo cuando el interruptor está abierto.
Debe tenerse en cuenta que cuando el interruptor está cerrado, la ruta de corriente a través de los contactos del interruptor debe tener la menor resistencia posible. Si la resistencia de contacto es alta, el aparato no puede extraer todos los requisitos de corriente del suministro, por lo que es posible que no funcione de manera eficiente. La alta resistencia de contacto también sobrecalienta los contactos.
En un caso extremadamente grave, el sobrecalentamiento prolongado puede hacer que los contactos se fusionen entre sí, lo que hace posible que el interruptor rompa el circuito en caso de que sea necesario hacerlo. Un interruptor debe poder tomar, al menos por un corto tiempo, una corriente mucho más pesada de lo que normalmente se espera que fluya, sin un sobrecalentamiento grave.
Una gran oleada de corriente podría fluir a través de los contactos debido a un cortocircuito o una falla a tierra. La resistencia de contacto está determinada por el área de contacto, la calidad de las superficies de contacto, la presión de contacto y la limpieza de los contactos. Por lo tanto, un ingeniero en el mío debe prestar atención regular a estos cuatro factores importantes que son responsables del aumento y la disminución de la resistencia de contacto.
Discutamos estos cuatro factores en breve:
(a) Área de contacto:
En cualquier contacto, el área de un contacto es la parte de cada superficie de contacto que realmente toca la otra. La figura 13.3 ilustra el caso. Al igual que un conductor, para transportar una corriente nominal dada de manera eficiente, debe tener un área de sección transversal mínima, por lo que un par de contactos debe mantener un área de contacto mínima para transportar la corriente requerida.
El área de contacto está determinada principalmente por el tamaño y la forma de los contactos. Sin embargo, el área de contacto puede reducirse por daños en las superficies de contacto, como las picaduras. Por lo tanto, los contactos picados deben evitarse siempre, ya que la calidad de las superficies de acoplamiento es de vital importancia para la resistencia de contacto.
Sin embargo, ninguna superficie es absolutamente lisa si se ve bajo un microscopio. Si se observa bajo un microscopio, incluso una superficie metálica altamente pulida puede verse irregular, con manchas altas en ella. El área real de contacto entre las superficies es, por lo tanto, menor de lo que parece ser el examen visual normal.
Si las superficies son relativamente rugosas, el área real de contacto es mucho menor de lo que parece y, por lo tanto, los contactos son menos eficientes. La figura 13.2 ilustra los contactos dañados.
Sin embargo, cuando los contactos han estado en uso por algún tiempo, cualquiera de las superficies se habrá desgastado. Los contactos desgastados seguirán siendo desiguales, pero como los contactos se tocan continuamente en los mismos lugares, hay una tendencia a que las superficies de contacto se desgasten juntas, por lo que su área de contacto real aumenta.
Los puntos altos en una superficie de contacto, por ejemplo, tienden a coincidir con huecos en la otra superficie. Pero a menos que esto ocurra de manera uniforme, el área de contacto no aumenta en la práctica. Por lo tanto, aunque puede explicarse en teoría, pero en la práctica, se ha encontrado que los contactos una vez erosionados se dañan gradualmente.
Por lo tanto, si los contactos se están ejecutando en condiciones normales, la eficiencia de los contactos aumenta poco después de su uso, pero después de varias fallas de los contactos, estos se erosionan de manera desigual, lo que crea brechas en lugar de un área mayor.
Por lo tanto, como se explicó anteriormente, cuando se producen chispas o se genera un calor excesivo, los contactos no deben mantenerse en servicio, de lo contrario, se sobrecalentarán y dañarán las otras partes, y el aislamiento también, en el sistema.
(b) Presión de contacto:
La presión de contacto es lo más importante para el funcionamiento eficiente de los contactos en cualquier interruptor. Sin embargo, las superficies de contacto son suaves, si se tocan ligeramente juntas, solo los puntos altos de las superficies de contacto se tocan entre sí, por lo que el área de contacto real es bastante pequeña y, por lo tanto, causa un calor excesivo.
Sin embargo, en la práctica, los contactos se mantienen juntos bajo presión, de modo que los puntos altos de cada superficie tienden a entrelazarse con los huecos de la otra superficie. El área de contacto real, bajo presión, se incrementa considerablemente. La presión de contacto generalmente se mantiene mediante resortes, como el resorte espiral, el resorte de lámina, el resorte enrollado, lo que sea útil en un requisito particular.
La presión de contacto requerida depende del diseño del interruptor y la presión requerida. Sin embargo, en los interruptores y contactores más pequeños, los contactos en sí mismos están hechos de material de resorte, o están hechos de tal forma que se puede lograr la elasticidad para dar la presión de contacto requerida.
Pero en el caso de interruptores de aisladores, o contactores de clasificación más alta, por ejemplo, por encima de 50A, se debe proporcionar un arreglo de resorte separado. A continuación, se proporciona una lista de presión de contacto aproximada en Kg / M 2 de diferentes clasificaciones de corriente a media tensión.
(c) Limpieza de los contactos:
Las superficies de contacto son más eficientes cuando están brillantes y limpias. Una película sobre las superficies de contacto que, por ejemplo, puede ser causada por la oxidación tiende a aumentar la resistencia de contacto al introducir una capa delgada de aislamiento entre las superficies de contacto.
Otras formas de suciedad, como el polvo o la arena, además de su propio efecto aislante, pueden afectar aún más la resistencia de contacto al evitar que las superficies de contacto se acuesten correctamente. Esto se explica en la figura 13.4.
Sin embargo, la mayoría de los contactos están diseñados para ser autolimpiables. Los contactos de cuchilla de los aisladores y los contactos de cuña como se muestra en la Fig. 13.2. Los interruptores de alta tensión tienen una acción deslizante obvia que les ayuda a mantenerlos libres de película y suciedad.
Por lo tanto, la mayoría de los arreglos de contacto están diseñados para cerrarse con una acción de barrido y rotación a medida que se aplica la presión de contacto. La acción de barrido o rodadura es suficiente para mantener limpia el área de contacto en condiciones normales de funcionamiento, si el barrido y el rodamiento están diseñados correctamente.
Control de arco:
En un momento en que un circuito de potencia transporta una gran corriente, es decir, cuando un circuito de motor de transporte se rompe, la alta inductancia del circuito tiende a perpetuar el flujo de corriente. Cuando los contactos se separan, se dibuja un arco. Mientras el arco persiste, la corriente fluye en el circuito.
Es posible que un aparato continúe trabajando a partir de la corriente suministrada a través de un arco y, si el arco extraído cuando los contactos separados no se extinguían rápidamente, se perdería el control del circuito. El control del arco también es importante porque el arco entre los contactos quema rápidamente las superficies de contacto.
Las superficies de contacto se pican y aumenta la resistencia de contacto. Por lo tanto los contactos se vuelven inútiles y necesitan reemplazo. Pero si se controla el arco, los contactos se pueden salvar de daños prematuros.
Sin embargo, dado que generalmente no es posible evitar que se extraiga un arco en el momento en que los contactos se separan, un factor importante en el diseño del equipo de conmutación es la eficiencia con la que el arco se deriva de los contactos principales y se suprime. A veces, para desviar la intensidad del arco de los contactos principales, es recomendable utilizar contactos de arco o puntas de arco.
Los contactos de arco se utilizan principalmente con los contactos de tipo tope. Consisten en pequeños contactos auxiliares fijados a los contactos principales y organizados de manera que interrumpen el circuito justo después de que los contactos principales se hayan separado. De hecho, en un momento en que los contactos principales se rompen, los contactos de arco todavía proporcionan una ruta actual para que no se extraiga ningún arco de los contactos principales.
Justo después de un momento, los contactos de arco se rompen y el arco se extiende entre ellos. Como tales, los contactos principales no se ven afectados por el arco, aunque los contactos de arco se dañan debido al efecto del arco. Pero los contactos principales no se ven afectados.
Sin embargo, los contactos de arco están diseñados de tal manera que pueden ser renovados fácilmente y deben ser renovados / reemplazados antes de que su resistencia de contacto sea mayor que la del arco, de lo contrario no evitarían un arco entre los contactos principales.
A veces se utilizan puntas de arco en los contactos de tope en lugar de los contactos de arco. En este caso, las puntas de arco no forman parte del área de contacto. De hecho, el arco se dibuja entre los contactos principales, pero las puntas de arco proporcionan un punto focal para el arco, de modo que se transfiere inmediatamente a ellos.
Supresión de Arco:
1. Supresión de arco en el interruptor de ruptura de aceite (OCB):
Veamos ahora cómo se produce la supresión del arco en el interruptor de ruptura de aceite (OCB). Cuando un circuito se rompe por los contactos bajo el aceite, y se extrae un arco, el calor generado por el arco se descompone y vaporiza inmediatamente los gases de aceite circundantes, y se emite una gran proporción de hidrógeno en la trayectoria del arco.
Estos gases ocupan mucho más espacio que el aceite del que se han formado, de modo que expulsan el aceite de los contactos. Dado que, los gases también son mucho más ligeros que el petróleo, tienden a aumentar, de modo que inmediatamente después de que el aceite se haya alejado de los contactos, se extrae más aceite sobre ellos. La producción de gas por el arco, por lo tanto, crea una perturbación considerable en el petróleo.
La turbulencia instalada en el aceite enfría y dispersa el arco. Los contactos, por lo general, en estos OCB, están encerrados en una caja o recipiente con salidas muy restringidas. Las salidas están dispuestas de manera que, cuando el gas se forma por un arco, se acumula una alta presión dentro de la olla y cuando el petróleo es forzado a través de las salidas, se extrae una corriente de aceite a través del arco.
En la Fig. 13.5 vemos la sección de una caja cerrada típica construida con material aislante fibroso. Ahora explicamos cómo se produce la supresión del arco cuando se rompe un contacto de clavija y zócalo.
Cuando se hacen los contactos, las salidas de la olla están efectivamente bloqueadas por los contactos en movimiento. Cuando se rompe el contacto, se extrae un arco que causa que parte del aceite se gasifique como se muestra en la Fig. 13.5. Como el aceite no puede escapar inmediatamente de la olla, se acumula una alta presión en la olla, lo que hace que los gases expulsen el aceite como se muestra en la (Fig. 13.5b).
Cuando el contacto móvil se retira a través de la olla hasta el punto donde se abre la primera salida, el aceite se escapa en una corriente violenta, conduciendo el arco contra el lado de la olla. A medida que se exponen la segunda y la tercera salidas, el arco se atenúa más.
La figura 13.5c muestra el efecto de enfriamiento de las corrientes de aceite y el efecto de interrupción del arco al golpear los bordes internos de los orificios de ventilación, lo que hace que el arco se extinga muy rápidamente, y esto se muestra en la figura 13.5.d.
Es importante recordar que un arco de corriente alterna generalmente se extingue cerca del final de un semiciclo, en el instante en que fluye poca corriente y, por lo tanto, el arco es débil. Un enturbulador eficiente extinguirá un arco después de aproximadamente tres semiciclos, lo que significa que en menos de 1/25 de segundo después de que se rompan los contactos, el arco se extinguirá.
2. Supresión de arco en el interruptor de aire (ACB):
Cuando un arco tiene lugar dentro de un campo magnético, el arco tiende a alejarse de los puntos entre los que ha golpeado. Se crea una situación muy similar a la que da origen al principio del motor, excepto que la corriente no fluye en un conductor sólido. El arco se atenúa y se rompe y extingue más fácilmente.
El dispositivo de extinción de arco en un ACB consiste en una bobina de soplado magnético, conectada en serie con el circuito que se va a romper, y una rampa de arco, que es una caja con forma de caja que contiene una cantidad de aletas de enfriamiento colocadas en ángulo recto con el camino del arco.
Estas aletas pueden estar hechas de materiales aislantes, donde actúan como divisores de arco, o pueden estar hechas de materiales conductores, donde forman una rejilla de deiones que rompe el arco al desviar la corriente de la trayectoria principal del arco.
Cada vez que el circuito está energizado, la bobina de soplado magnético, que se encuentra en el circuito principal, también se energiza. Cuando los contactos se rompen y se extrae un arco, la corriente aún fluye en el circuito, por lo que la bobina de soplado sigue energizada.
El campo de la bobina de soplado arrastra el arco hacia la rampa de arco donde se rompe y se apaga. La supresión del arco se ve favorecida por el efecto de enfriamiento de las corrientes de convección instaladas en el aire.
A medida que se extingue el arco, la corriente deja de fluir y la bobina de soplado se desactiva. Toda la operación se explica esquemáticamente en la Fig. 13.6. Ahora, dado que la fuerza del campo magnético de soplado depende de la corriente en la bobina de soplado, el efecto de soplado es mucho más fuerte cuando se interrumpe una corriente intensa, es decir, en el caso de que la corriente de cortocircuito fluya en el circuito. .
Por lo tanto, dentro de los límites del interruptor, la supresión del arco es tan efectiva con corrientes pesadas como con las corrientes de carga normales. En algunos interruptores de ruptura de aire de alta tensión (interruptores Air Blast) se proporcionan un sistema de aire comprimido para suprimir el arco eléctrico. En el momento en que los contactos se separan, una ráfaga de aire dirigida hacia ellos desvía y enfría el arco.
3. Supresión de arco SF 6 :
Si bien el interruptor de supresión de arco SF 6 se fabrica actualmente en la India, el gas SF6 se importa. Por lo tanto, un poco de su funcionamiento debe ser conocido por un ingeniero eléctrico en minas. El interruptor automático está encerrado en una caja totalmente estanca a la presión subdividida en tres compartimientos tubulares de pared de acero, de modo que cada fase se apantalla individualmente.
Cada compartimiento contiene contactos del tipo de clavija y zócalo con un pistón dispuesto para dirigir un chorro de gas SF6 a través del arco cuando el contacto móvil se retira del grupo fijo, lo que ayuda a la rápida extinción del arco.
De hecho, el gas SF 6, a una presión de 45-50 psi tiene una resistencia dieléctrica similar a la del aceite aislante y las propiedades de extinción del arco, casi 100 veces mejor que el aire. De hecho, la resistencia dieléctrica del gas SF6 a la presión atmosférica es aproximadamente 2, 3 veces mayor que la del aire. Además, no tiene ninguna reacción química con materiales estructurales. Tampoco se descompone hasta 600 ° C.
A temperaturas más altas, se convierte gradualmente en SF 4 y SF 2, pero estos nuevamente se combinan para formar SF 6 . Es un hecho que, debido al efecto de un arco, el gas se descompone en SF 4 y SF 2 y algo de fluoruro metálico, que a su vez también es de buena resistencia dieléctrica, y por lo tanto vemos que se forma un arco en la cámara de SF 6 de ninguna manera. Manera reduce la rigidez dieléctrica del gas.
En la Fig. 13.7 podemos ver un boceto para el dispositivo de supresión de arco SF6. Cuando el contacto móvil (7) se retira del contacto fijo (8) por la acción de la fuga del mecanismo, se dibuja un arco entre los contactos fijos y móviles.
Mientras el contacto móvil se mueve hacia arriba, el gas se comprime entre la superficie superior del pistón móvil (4) y la parte superior del cilindro fijo (2). Este gas es forzado a lo largo del centro hueco del pistón (4) en el espacio anular entre el contacto móvil (7) y el tubo aislante (6) y luego axialmente a lo largo de la trayectoria del arco donde detiene el arco.
La trayectoria actual es desde el cilindro fijo (2) a través de los contactos de paso (5) hacia el contacto móvil (7), desde el contacto móvil hacia los contactos fijos (8) y luego hacia el soporte del contacto. El cilindro fijo (2) y el soporte de contacto fijo están conectados a los vástagos superior e inferior del buje, respectivamente.
Sin embargo, se coloca un relé del interruptor de presión en el tanque para que el interruptor deje de funcionar si se detecta una pérdida excesiva de presión. Las válvulas están instaladas en el gabinete para cargar gas SF 6 y para pruebas periódicas de presión de gas con un medidor de presión tipo, y también para extraer muestras periódicas de gas para verificar la resistencia dieléctrica.
4. Supresión de arco en el interruptor de vacío:
El interruptor de vacío es un interruptor sellado de un solo polo en el que los contactos están encerrados en un alto vacío. Tres de estas unidades se operan juntas para formar un contactor trifásico o un disyuntor, según sea necesario.
Mediante un diseño eficiente y adecuado, el vapor de metal del arco puede dispersarse rápidamente y depositarse en la superficie de la estructura circundante, lo que permite un control del arco muy eficiente y permite que la unidad funcione a altas capacidades con una separación de contacto de Sólo alrededor de 2, 5 mm (0.100 pulgada).
Ahora se fabrica un interruptor de circuito de vacío de hasta 33 KV en la India. Pero en el Reino Unido y los EE. UU., Los interruptores de circuito de vacío de hasta 300 KV se han desarrollado con éxito y ya están en uso. Debido a su excelente mérito, y su uso en súper alta tensión, así como un mantenimiento modesto, estos deben ser desarrollados en la India.
Pero desafortunadamente, debido a la falta de conocimientos técnicos exhaustivos y la investigación y el desarrollo adecuados por parte de los fabricantes de la India, aún no se han desarrollado para cumplir con el estándar internacional de calidad.
Protección de sobrecarga:
En cualquier sistema eléctrico la sobrecarga es casi un fenómeno regular. Como tal, para proteger el equipo del efecto adverso de la sobrecarga, se diseña un sistema de protección. Se produce una sobrecarga cuando la corriente de funcionamiento normal se excede más allá del límite permitido. Puede deberse a muchas razones, como el bloqueo de un motor, un cortocircuito entre dos de las líneas de alimentación, una sola fase, etc.
El efecto de una sobrecarga es sobrecalentar los cables y aparatos a través de los cuales fluye. Cuando la sobrecarga es severa, existe el peligro de que se produzca un gran daño debido al enjuague, causando un incendio uniforme debido a la quema de materiales aislantes, o cualquier otro material en contacto con los conductores calientes. La sobrecarga también puede dañar el equipo en sí mismo si no se protege adecuadamente con el tiempo.
Hay muchos tipos de dispositivos de protección de sobrecarga. Un dispositivo de protección de sobrecarga común es el fusible. Ciertos equipos eléctricos en las minas están protegidos por fusibles. Los fusibles utilizados para estos fines consisten en un elemento fusible contenido cuidadosamente dentro de un cartucho de vidrio. Sin embargo, los fusibles que pueden tener que romper circuitos que transportan corrientes pesadas deben tener una alta capacidad de ruptura.
Dichos fusibles (HRC Fuses) tienen un tipo especial de relleno de cuarzo que reacciona con el elemento fusible en el momento de quemarse, y forman un tapón de compuesto aislante que evita la formación de arcos entre los extremos del fusible fundido. Fig. 13.8. Explica la construcción del fusible HRC. En el capítulo 21 se da una discusión más detallada sobre el fusible HRC.
Pero un fusible no satisface las necesidades operativas en un circuito de alimentación subterráneo, donde se requiere una respuesta más controlada. A menudo es necesario rehacer un circuito rápidamente después de que una breve sobrecarga lo haya interrumpido y esto no se podría hacer si se colocara un fusible, ya que el gabinete del interruptor tendría que abrirse para adaptarse a uno nuevo.
Los sistemas de protección de sobrecarga para un circuito de potencia deben distinguir entre una sobrecarga de corriente que puede ocurrir cuando se enciende un motor de inducción y una sobrecarga más sostenida que resulta de una falla en el circuito.
Las características requeridas se obtienen conectando un relé de sobrecarga, con un punto de mando, en cada línea del suministro que disparará el contactor o el disyuntor en caso de una sobrecarga como se muestra en la Fig. 13.9. Cada relé y tablero de control consta de una bobina, en serie con una de las líneas eléctricas, que opera un émbolo.
El émbolo de la bobina está conectado a un pistón sumergido en un cilindro lleno de aceite, que resiste su movimiento. Cada émbolo de relé está vinculado a una barra de activación común, de modo que cuando se extrae cualquier émbolo, se dispara el circuito.
Sin embargo, cuando una corriente por debajo del máximo nominal fluye a través de la bobina del relé, la fuerza electromagnética creada es insuficiente para superar la resistencia del pistón, de modo que el interruptor permanece cerrado. En el caso de una pequeña sobrecarga, la fuerza electromagnética es suficiente para superar la resistencia mecánica del pistón; y el pistón se mueve lentamente contra la resistencia del aceite.
Si la sobrecarga es solo de corta duración, el pistón se detendrá antes de que se abra el interruptor, y el funcionamiento del circuito no se verá afectado si se mantiene la ligera sobrecarga, sin embargo, el pistón eventualmente alcanzará el final de su recorrido y saldrá del circuito. cambiar. Pero en el caso de una sobrecarga severa, la fuerza electromagnética será mayor y el pistón se moverá más rápidamente después de un corto espacio de tiempo.
Protección contra sobrecarga térmica:
La otra forma de protección contra sobrecargas emplea un elemento bimetálico. Un elemento bimetálico es una tira compuesta por dos metales unidos entre sí. Cuando el elemento se calienta, los dos metales se expanden a diferentes velocidades para que el elemento se adhiera.
La unidad de protección está diseñada de modo que el elemento bimetálico se calienta por la corriente que fluye en la línea de alimentación, ya sea que el elemento en sí esté conectado en serie con la línea de alimentación, o sea controlado por un bobinado del calentador.
Si una corriente de sobrecarga fluye en la línea, el elemento bimetálico se calienta más de lo normal y se dobla más allá de su posición normal. Este movimiento adicional se utiliza para operar un dispositivo de disparo para el circuito principal. La figura 13.10 explica el principio de sobrecarga térmica.
De hecho, el dispositivo de sobrecarga térmica tiene una característica de tiempo similar a la del salpicadero porque, en caso de una ligera sobrecarga, en algún momento pasará antes de que el elemento bimetal se haya calentado a la temperatura necesaria para desconectar el circuito. Sin embargo, si la sobrecarga es severa, el aumento de temperatura en el elemento bimetálico será rápido y disparará rápidamente el interruptor.
Ahora, si un arrancador está diseñado para transportar una gran corriente, es posible que los relés de sobrecarga o elementos bimetálicos no estén conectados directamente a las líneas eléctricas. Los transformadores de corriente se conectarán a las líneas de energía y sus salidas secundarias se utilizarán para operar relés con puntos de control o elementos bimetálicos.
Debido a que las salidas de las transformaciones son proporcionales a las corrientes que fluyen en las líneas eléctricas, los dispositivos de sobrecarga pueden configurarse con precisión para desconectar el interruptor cuando una corriente de corriente dada fluye en la línea eléctrica.
Capacidad de rompimiento:
Cualquier arrancador equipado con un corte de sobrecarga puede tener que romper su circuito cuando una corriente es muchas veces la corriente normal. Este hecho se tiene en cuenta cuando se diseña el motor de arranque. La corriente máxima que un interruptor puede interrumpir a un voltaje de referencia de referencia establecido, sin dañarse a sí mismo, se denomina como su capacidad de interrupción.
De hecho, esta capacidad de ruptura se expresa de dos maneras:
(1) simétrico y
(2) Capacidad de rotura asimétrica.
Es decir, la corriente simétrica máxima y la corriente asimétrica que el interruptor es capaz de interrumpir a un voltaje de referencia de referencia establecido. Sin embargo, la capacidad de ruptura nominal se expresa en MVA como el producto de la capacidad de ruptura nominal, es decir, la corriente de ruptura en KA y la tensión nominal en KV, y un factor de multiplicación que depende del número de fases.
Ahora, ¿cuál es la corriente de ruptura de un interruptor de circuito? La corriente de ruptura en un polo particular de un interruptor automático es la corriente en el momento de la separación de los contactos del interruptor.
Se expresa como:
1. Corriente de ruptura simétrica:
Este es el valor rms de la componente de corriente alterna de la corriente, en un polo particular, en el instante de separación de los contactos.
2. Corriente de ruptura asimétrica:
Este es el valor rms del total de componentes ac y dc de la corriente en un polo particular en el momento de la separación del contacto:
Ahora, ¿cuál es la corriente de corriente del interruptor? Cuando un interruptor de circuito se cierra o se “fabrica” en un cortocircuito, entonces la corriente de toma en KA es el valor máximo de la onda de corriente máxima, incluida la componente de CC en el primer ciclo de la corriente, después de que se cierre el interruptor.
Entonces, ¿qué está haciendo la capacidad de un interruptor de circuito?
Esta es la corriente que el disyuntor es capaz de generar a la tensión nominal establecida. Esta capacidad de fabricación también se expresa en MVA.
Capacidad de fabricación nominal = 1.8 ×
Maintenance of Switchgear:
The operations to carry out regular maintenance are given below. The maintenance schedule for each individual piece of equipment, giving the frequency of inspection and the checks which must be made on each occasion, will be laid down by the colliery electrical engineer, must be followed closely, if safety is to be ensured. However, a time schedule is given by the author for easy guidance, based on experience.
1. Isolate the Circuit:
Before any cover of any switch is removed, the conductors within the enclosure must be isolated. Most switches eg all gate-end contactors, have an isolator switch which can be used to isolate the conductors in the contactor-enclosure. The cover is always interlocked with the isolator, so that it cannot be removed or opened when the isolator switch is closed.
Some type of high tension switchgears are designed so that the whole unit can be disengaged from the busbar section. The connection between the circuit breaker units and the busbar is made by a form of plug and socket, the plug pins being on the circuit breaker unit.
When the circuit breaker has been fully disengaged a blanking shutter drops over, or is bolted over the busbar socket. Sometimes a separate earthing switch is used to discharge the circuit controlled by the circuit breaker. This cannot be closed until the circuit breakers main operating handle has been returned to the off position.
2. Examine Contacts:
After the circuit is isolated, carefully examine the contacts from time to time, to ensure that they are in good operating condition, clean and free from pitting or burning. When the contacts are dirty, they should be cleaned with clean cloth or burnishing tool. But contacts which are badly burned or pitted must be replaced without any further delay.
It is not at all advisable to attempt to remove the burns or pits by filing as it is impossible to maintain the contact shape, as such the contact bedding is lost, creating more contact resistance and causing heat. However, lightly burned or pitted contacts may be successfully treated by burnishing with a wire brush, but on no account, hard abrasives are to be used.
3. Examine Alignment of Contact Arrangement:
The alignment of each pair of contact must be checked to ensure that full contact area is being obtained and that their make and break action is satisfactory. While doing this the contact shaft alignment and movements must be checked thoroughly. Some contacts, like wedge contacts, are self-aligned, ie, slight misalignment is accommodated by the action of the contacts itself.
4. Examine Contact Pressures:
From time to time the contact pressure must be checked with a perfect spring balance. The contacts are held in the closed position with the magnet closed. The spring balance is then attached to the moving contact and the moving contact is pulled away from the fixed contact by the spring balance.
The spring balance will register the contact pressure at the moment when the moving contact just separates from the fixed contact. The correct contact pressure must be obtained from the manufactures. This will be essential to maintain the contact pressures. It must be remembered that the life of contacts greatly depends on the contact pressure.
5. Check Flexible Connection:
The flexible connections to the main contacts are inspected for signs of wear and abrasion. The points at which the connections are anchored are checked for tightness and security, and insulation.
6. Check Arc-Control Devices:
The arcing contacts or tips are examined for dirt and burns. It is usually necessary to clean and burnish them. Any small burn and blister should be removed by scraping. Arcing contacts which have been burned beyond repair must be renewed.
The connections to blow-out coils are examined for security. The coils themselves are examined for general condition. The arc chutes are also examined for general condition. Any shoot, or copper deposit, is removed, and any burned cooling fins are replaced by new ones.
7. Check Busbar Chamber:
The busbur connections are examined for security, and the busbars for signs of flush-over. The insulators are carefully examined to ensure that they are securely fastened. Any loose or broken or discoloured insulator bases must be renewed without further delay, otherwise this might be a cause of serious flush-over.
8. Check Isolator & Mechanical Interlock:
When an isolator switch is fitted its contacts are examined for cleanliness and freedom from pitting burns, etc. If there is a mechanical interlock between the isolator and the main contactor mechanism it is examined thoroughly to ensure that it is functioning correctly. Any doubt should be removed by attending to the mechanism.
9. Check Insulator and General Condition:
The ON-OFF, and tripping, and O/L mechanism, are examined generally for condition and freedom of movement. In particular, all cutters, pins, screws levers, brushes, springs are examined to ensure that they are secured, and properly set. All internal connections and wirings are examined for right conditions. The interior of all compartments must be clean and dry.
An insulation resistance test is carried out with an insulation resistance tester of suitable voltage like 500 volt or 1000 volt Megger or Metro between all live parts and earth, and between each phase line. All insulation materials within switch enclosure must be examined for signs of cracking or deterioration, and for sign of flush-over.
10. Special Check for Oil-Filled Gears:
In addition to the tests and inspections mentioned above, the oil in oil-filled switchgear must be examined at regular intervals, say, every three months for normal rate of clearing faults. However, it is advisable to check oil after every severe fault cleared by the breaker.
The level of the oil is noted and fresh oil is added if necessary to maintain the correct oil level. If the oil level has fallen appreciably, the container should be examined for leaks.
Any marked change in the colour or smell of the oil should be carefully noted. Such a change may indicate that the oil has become acidic, and the condition of the oil should be further tested for dielectric strength.
And if the test shows acidic oil, the whole oil should be replaced by new oil after cleaning the container thoroughly before filling with fresh oil. In fact, if the acidic oil is allowed to stay on the contacts and the other parts, these will get corroded.
It must be made sure that no sludge is present in the oil container. Sludge can be seen as a sticky deposit on the contacts, on the sides and on the bottom of the container. Its presence tends to increase contact resistance and causes overheating. If sludge is found, the oil must be drained out and the container and the contacts must be cleaned thoroughly before new oil is added.
It is therefore most desirable that for a trouble free long service, every three months, three samples of oil may be sent to a laboratory for testing of dielectric strength and acidity. Below, important limiting values of transformer oil used in the oil circuit breaker are given for guidance of the electrical maintenance staff.
Samples taken from top and bottom of the tanks must meet the following requirements:
(1) Las muestras deben soportar un mínimo de 40 KV durante un minuto.
(2) En la prueba de acidez, las muestras deben tener valores por debajo de 0.5 mg KOH / g.
(3) Los lodos deben estar por debajo del 1.5%.
(4) La viscosidad a 70 ° F debe estar alrededor de 3 / cs.
(5) La prueba de acción de decoloración de cobre debe ser negativa.
Sin embargo, en las minas o en cualquier sitio, la primera prueba generalmente se lleva a cabo por medio de un conjunto de prueba de destello portátil con un juego de chispas de 2, 5 mm / 4 mm, entre los electrodos.
