Interruptor automático HVDC – Tipos, funcionamiento y funciones

Variedades de disyuntores HVDC y su funcionamiento y funciones

El HVDC (Excessive Voltage Direct Present) proporciona medios de transmisión de energía muy respetuosos con el medio ambiente a través de distancias muy largas y se utiliza actualmente en numerosos fabricantes de energía no experimentados. Utilizamos una serie de unidades de seguridad para proteger los costosos engranajes que se conectan a esas tensiones excesivas de transmisión de energía Uno de estos equipos es el disyuntor. No podemos utilizar el mismo interruptor diseñado para la corriente alterna debido al carácter de la corriente continua, que lo hace ineficaz y puede dañar mucho más el sistema. Por eso queremos disyuntores HVDC con este tipo de funciones.

Interruptor

Un disyuntor es un cambio mecánico que funciona de forma robotizada para proteger un circuito de los daños causados por el fallo presente. Corta el circuito de forma robotizada al detectar una gran atracción de la circulación presente como resultado de una sobrecarga o un cortocircuito. Además, puede abrir manualmente el circuito para el mantenimiento o la eliminación de averías. Puede cerrar y abrir con seguridad un circuito para protegerlo de daños.

El objetivo principal de un disyuntor es abrir el circuito de forma segura

  • Debe hacer frente momentáneamente al fallo presente
  • Abrirá el circuito de forma segura
  • Pronto debería extinguirse el arco.
  • Tus terminales deben mantener la tensión después de la rotura.
  • Debe impedir que el arco vuelva a producirse.

El disyuntor detecta el fallo presente, que puede ser muy excesivo, utilizando numerosos mecanismos similares a

  • Impacto de la calefacción
  • Impacto electromagnético
  • Introducción de sensores mediante TC

El disyuntor resiste momentáneamente el fallo actual y permite que otros disyuntores resuelvan el fallo. El módulo CB está diseñado para tolerar una gama seleccionada de fallos presentes sin dañar sus terminales.

En cuanto detecta el fallo actual, se dispara e interrumpe la circulación actual. Abre el circuito utilizando algún tipo de energía mecánica guardada, similar a un muelle o una ráfaga de aire comprimido para separar los contactos. posiblemente también utilice el fallo actual para interrumpir la apertura de los contactos utilizando una ampliación térmica o una disciplina electromagnética utilizando un solenoide.

El siguiente paso que viene después de la separación de los contactos es la extinción del arco. Se genera un arco entre los contactos como resultado de una tensión excesiva entre ellos. Puede dañar los contactos o los terminales del CB como resultado del calor extremo generado por el exceso de presencia.

{El arco eléctrico} intenta hacer el circuito, por lo que el don fluye hacia él. Tiene que ser extinguido y los diferentes tipos de disyuntores utilizan numerosos medios aislantes o dieléctricos similares al arco eléctrico.

  • Aire
  • Vacío
  • Aceite aislante
  • Combustible aislante similar al SF6 (hexafluoruro de azufre)

Además del medio de extinción de arcos utilizado, se emplean numerosos métodos de extinción de arcos para eliminarlos de forma breve y segura.

  • Refrigeración por arcoel arco calienta la molécula de aire que se ioniza y reduce la resistencia del aire. El enfriamiento del arco recombinará la partícula ionizada en su estado puro y mejorará la energía dieléctrica de la molécula de aire. A medida que la resistencia del medio aumente, el voltaje necesario para atender el arco aumentará adicionalmente y el presente comienza a descender provocando el enfriamiento del arco.
  • Chorro de aireeste método se utiliza en el interruptor de aire, donde el arco se extingue utilizando un chorro de aire comprimido. Las partículas de aire ionizadas se alteran con moléculas de aire no ionizadas que tienen una energía dieléctrica mayor. Esto aumentará la resistencia, disminuyendo así el presente que lleva a la extinción del arco.
  • Aumentar el tamaño del arcoel tamaño del arco es inmediatamente proporcional a su tensión. Aumentar el tamaño del arco al separar los terminales de contacto adicionales mejorará la tensión necesaria para encargarse de él. Así se extinguirá.
  • Disminución de la sección transversal del arco Otro método consiste en reducir la parte de la sección transversal del arco, disminuyendo el tamaño de los contactos. Posteriormente, la tensión necesaria para el arco aumentará y lo extinguirá.
  • Desviar el arco En este método, se crea una disciplina magnética para desviar el arco, que hace que el arco se dirija a una parte del disyuntor conocida como patada de arco, donde se enfría y se extingue.
  • Dividir o partir el arco En este método, el arco se divide en varios arcos que demuestran un número de contactos entre ellos. El arco se divide en varios arcos pequeños en secuencia, lo que aumentará su tamaño y resistencia. Posteriormente, bajar el arco presente y finalmente extinguirlo.
  • Cero presente para apagar que es la metodología más utilizada en el interruptor de CA. En una forma de onda de corriente alterna hay intrínsecamente un número de ceros. El circuito se abre con el nivel de corriente de cero presente. Para que el presente no se eleve para generar el arco.
  • Uso de un condensador cargado en paraleloeste sistema se utiliza en los disyuntores de corriente continua. La CC no tiene un cero puro presente. Posteriormente, se utiliza un condensador cargado con inductor en paralelo para introducir el cero sintético presente en la línea para extinguir el arco.

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Comparación entre el disyuntor de CA y el disyuntor de CC

Como ya se ha dicho, la corriente alterna presente fluctúa a lo largo de la línea del cero, proporcionando muchos cruces del cero puro casi 100 veces en un segundo a 50 Hz. Posteriormente, el disyuntor de CA aprovecha esta característica de la CA para extinguir el arco cuando el presente está a nivel cero.

Como todos sabemos, el presente alternativo ajusta constantemente su trayectoria, lo que permite una serie de probabilidades de extinción del arco. Sin embargo, la CC presente se mantiene en estado estacionario y no hay probabilidad de que haya un cero puro. El arco generado en la interrupción del circuito de corriente continua no se extingue porque el presente no ha alcanzado en absoluto el nivel cero.

Posteriormente, el disyuntor de corriente continua utiliza más circuitos para introducir corrientes cero sintéticas dentro de la línea para extinguir el arco. Esta es la razón por la que los disyuntores de CC tienen un diseño más complicado que los de CA. Infórmate sobre la «Comparabilidad entre el disyuntor de CA y el disyuntor de CC».

Publicación relacionada ¿Podemos utilizar el disyuntor de CA para el circuito de CC y viceversa?

Interruptor HVDC (DC)

El disyuntor HVDC (Exceso de Tensión Presente Directa) es un tipo particular de disyuntor especialmente diseñado para hacer uso de la defensa contra los fallos presentes en un circuito HVDC.

Como hemos mencionado anteriormente, la mitad principal que diferencia al disyuntor de corriente continua de otros tipos de disyuntores es el método de apagado del arco. En el disyuntor de CA, es más sencillo interrumpir el circuito en el punto cero, ya que la potencia en ese punto es nula, lo que no permite producir el arco en esa fase de tensión. Mientras que en la corriente continua, la tensión y el presente no llegan en ningún caso a cero. Así que siempre puede haber una tensión muy excesiva y presente entre los contactos durante su separación.

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Requisitos de los disyuntores HVDC

El funcionamiento y el diseño del disyuntor de HVDC son complicados en comparación con el disyuntor de CA, debido a la ausencia de un paso por cero puro. El arco generado en HVDC nunca se extinguirá y calentará los contactos del disyuntor y finalmente destruirá los contactos haciendo que todo el interruptor sea ineficaz.

Por no decir nada, el circuito estará lleno y el equipo conectado se romperá como consecuencia de un fallo presente. A continuación, hay que cumplir el siguiente requisito para asegurarse de que el circuito está protegido en el disyuntor HVDC,

  • Creación sintética del paso por cero
  • Disipación de la energía ahorrada contenida en el circuito LC
  • Soportar la tensión entre sus contactos
  • Prevención de la restricción del arco eléctrico

Para satisfacer las necesidades anteriores, se pone en marcha un circuito LC con el disyuntor en paralelo que puede generar un cero sintético presente a lo largo de la carretera para abrir el circuito de forma segura. La energía del arco es inmediatamente proporcional al nivel de tensión y al presente. A continuación, hay que poner a cero la avería actual mediante un circuito exterior antes de interrumpirla.

Precepto de funcionamiento del disyuntor HVDC

Para generar el cero sintético presente en el sistema, se conecta un circuito LC en paralelo con el disyuntor.

Metodología 1

La siguiente determinación revela un típico disyuntor HVDC y su precepto de funcionamiento.

Interruptor automático HVDC 1Se conecta un condensador precargado C que tiene las polaridades invertidas como se ha demostrado en la determinación. Un inductor L y un interruptor S se conectan en secuencia con el condensador C. Este circuito adicional se conecta en paralelo con el interruptor primario M.

Funcionamiento del disyuntor HVDC 1En circunstancias normales, el interruptor S está abierto y el disyuntor primario M está cerrado y la corriente circula por él. En las circunstancias actuales de interrupción o avería, el interruptor S se cierra, lo que completa el circuito LC y el disyuntor primario M se abre.

A lo largo de este tiempo, el condensador C comienza a descargarse y empuja el presente en el camino inverso a través del interruptor M, forzando el arco de presente a oscilar (alcanzando el nivel cero) lo que lleva a la conmutación sintética o paso por cero. Esta conmutación a cero sintética generada por el circuito LC permite que el arco se extinga en el nivel cero actual. La potencia adicional se disipa dentro del circuito LC.

Un disyuntor de CC de este tipo puede funcionar con una sola línea de alimentación y no necesita la segunda línea de polaridad inversa.

Metodología 2:

Otra metodología para el apagado del arco en el disyuntor HVDC se define mediante el siguiente diseño que aprovecha cada una de las tensiones de una transmisión de corriente continua.

Interruptor HVDC 2En esta metodología, el disyuntor Predominante M se conecta en la línea de residencia o de quemado. Se conecta un circuito LC en paralelo con el interruptor primario M, utilizando dos interruptores S1 & S2. LA S2 el cambio conecta el circuito LC con el fondo mediante una sobre-resistencia R.

Funcionamiento del disyuntor HVDC 2Por debajo de la situación habitual, el disyuntor principal M y el conmutador S2 está cerrado, mientras que S1 está abierto. El presente fluye a través del disyuntor primario M hacia la carga y adicionalmente a través del interruptor S2 para costear el condensador. El condensador se carga a través de la sobre resistencia.

Durante la presente interrupción o el presente fallo, el cambio S2 se abre y el S1 está cerrado. El condensador cargado empieza a descargar la corriente en el camino inverso a través del interruptor primario M. El circuito LC empieza a resonar y crea una corriente oscilante que obliga a la corriente a través del interruptor primario M a cruzar el cero.

Los contactos del disyuntor primario M se separan en este momento cero, siguiendo dentro de la extinción del arco. Tan rápido como se abren los contactos M, el cambio S2 está cerrado y S1 está abierto. LA S2 permite que la potencia adicional se disipe dentro de la resistencia pesada R. Esto impide que el arco vuelva a producirse.

Utiliza el interruptor HVDC

La energía HVDC ha descubierto sus múltiples funciones más allá de la transmisión de energía dentro de la disciplina de la pericia. Aquí se enumeran algunos de los programas HVDC que requieren disyuntores HVDC,

Cultivos fotovoltaicos:

La planta fotovoltaica incorpora cadenas de paneles fotovoltaicos que convierten la energía fotovoltaica en energía eléctrica de tipo DC. La radiación fotovoltaica que actúa sobre los paneles genera energía eléctrica en corriente continua. Se utilizan para suministrar energía renovable a los pequeños hogares, además de a las grandes industrias.

Una serie de hilos de paneles fotovoltaicos se mezclan colectivamente para ampliar su voltaje y presentar puntuaciones a compuestos energéticos gigantes.

El equipo utilizado para esa tensión excesiva (como los convertidores y las baterías) puede ser muy costoso y tiene que estar protegido contra circunstancias de fallo. Se utilizan varios disyuntores de corriente continua para aislar componentes totalmente diferentes del sistema en caso de avería o mantenimiento para evitar cualquier daño o accidente.

Tracción eléctrica:

La energía de CC ha descubierto uno de sus mayores usos en la disciplina de la tracción eléctrica debido a la relación velocidad-par del motor de CC. Los trenes, tranvías y trolebuses eléctricos utilizan motores de corriente continua. La ventaja de la corriente continua es el uso de un único conductor que da presencia al vagón, mientras que el carril se utiliza como vía de retorno real. Así, además, se reduce la variedad de conductores.

La energía de corriente continua no sólo alimenta los motores, sino que alimenta todo el tren, donde se conectan numerosos tipos de masas. Por tanto, hay que establecer un sistema de seguridad correcto para proteger todo el equipo. Posteriormente, se utilizan varios disyuntores de corriente continua para proteger cada sistema.

Transmisión de energía HVDC:

El HVDC se utiliza principalmente para la transmisión de energía a distancias muy largas. Los terminales HVDC utilizados para la conversión de CC a CA o viceversa son bastante caros. Hay que protegerlos a cualquier precio. La transmisión de energía suele verse afectada por corrientes de fallo que pueden dañar sin más cualquier equipo conectado a ella.

Posteriormente, se colocan disyuntores HVDC en el interior de la línea para proteger de los fallos presentes. Además, se utilizan para aislar la línea de transmisión para realizar trabajos de mantenimiento.

Técnicas de la red MTDC:

El Multi Terminal Direct Present o MTDC es un tipo de sistema de transmisión HVDC que se utiliza por su transmisión de energía, flexibilidad y gestión sobre la distribución de instalaciones entre varias redes.

El MTDC, como título, recomienda conectar una serie de terminales, teniendo así una serie de ramificaciones del circuito. En caso de avería o de mantenimiento programado en un departamento seleccionado, debe activarse mediante un disyuntor. Posteriormente, se utilizan varios disyuntores HVDC para ramas separadas.

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