Operación de interruptores automáticos de media tensión.

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Este artículo cubre en detalle la construcción del interruptor automático de media tensión, las cuatro partes principales y el mecanismo/principio de trabajo/operación, junto con los diagramas de circuito etiquetados.

Los disyuntores de vacío de baja y media tensión son similares en construcción y operación. Una de las principales diferencias entre ellos es que los OCPD en LVPCB se ubican en los interruptores automáticos, mientras que los interruptores automáticos de media tensión utilizan relés de protección, que generalmente se ubican en la puerta del gabinete.

Los interruptores automáticos de media tensión tienen las siguientes cuatro partes principales:

  • Desengancha (golpea) golpes primarios golpes secundarios golpes de tierra
  • Contactos de montaje Contactos de empuje Contactos principales Contactos auxiliares operados por mecanismo (MOC) Contactos operados por camión (TOC)
  • Extintores de arco (escudos de arco)
  • Mecanismos de funcionamiento (chasis)

Los interruptores automáticos de vacío no utilizan contactos de derivación. Además, en lugar de grandes conjuntos de contactos pesados ​​y caídas de arco, utilizan botellas de vacío con contactos más pequeños para extinguir los arcos.

Dispositivos de protección contra sobrecorriente en interruptores automáticos de media tensión

  • Desconexión principal

La mayoría de los interruptores automáticos blindados de media tensión tienen seccionadores tipo tulipán (redondos) con resortes alrededor para garantizar un buen contacto con la barra. Sin embargo, algunos fabricantes de equipos originales (OEM) a veces colocan conexiones directas estilo bus de dedo en interruptores automáticos de marco pequeño.

Los seccionadores principales se montan en pedestales o postes. Los casquillos están hechos de aleación de cobre, conectan las desconexiones principales al conjunto de contactos fijos y están cubiertos con aislamiento. El papel recubierto de epoxi, que puede absorber la humedad con el tiempo, se utiliza como aislamiento para muchos interruptores automáticos de aire de media tensión. Algunos fabricantes usan porcelana. Ver Figura 1.

Seccionador primario de magnetotérmico de media tensión

Figura 1. Seccionador primario de magnetotérmico de media tensión

  • Desconexiones secundarias

Las desconexiones secundarias a menudo se ubican en el bloque de contacto ubicado en la esquina inferior derecha de los interruptores automáticos blindados de voltaje medio (mirando hacia la parte posterior del interruptor automático). Una excepción a este diseño típico son los interruptores automáticos de elevación vertical, como el GE MagneBlast. El bloque de contacto secundario para interruptores automáticos de elevación vertical está ubicado en la parte superior del interruptor automático en la esquina frontal derecha (mirando hacia el frente del interruptor automático).

Muchos interruptores automáticos horizontales insertables tienen una extensión de manija en T que debe operarse para realizar las desconexiones secundarias y colocar el interruptor automático en la posición de prueba.

A diferencia de los LVPCB, los interruptores automáticos blindados de media tensión generalmente no tienen una ubicación de prueba separada. Se colocan en posición de seccionado y se extiende el seccionador secundario hasta contactar con los seccionadores secundarios fijos ubicados en la parte trasera del armario. Consulte la figura 2.

Seccionadores secundarios de interruptor automático de media tensión

Figura 2. Seccionadores secundarios de interruptor automático de media tensión

  • Ensambles de contacto de disyuntor de voltaje medio

La función de los contactos principales y el contacto de prudencia es la misma en los interruptores automáticos de media tensión de aire y vacío que en los LVPCB. En lugar de usar zinc para endurecer los contactos de arco, el tungsteno se usa a menudo para los interruptores automáticos de aire de voltaje medio. Los canales de arco en la cámara del interruptor están conectados a los lados de línea y carga del interruptor automático respectivamente. Esto significa que cuando el conducto de arco se instala en un interruptor automático de voltaje medio, se alimentará a sí mismo y a los canales de arco. Consulte la figura 3.

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Ensambles de contacto de disyuntor de voltaje medio

Imagen 3. Ensambles de contacto de disyuntor de voltaje medio

  • Conjuntos de contactos auxiliares

Los contactos auxiliares en la aparamenta de blindaje de media tensión generalmente se ubican en la aparamenta en lugar de en el marco del interruptor automático. Se llaman interruptores de contactor operados mecánicamente (MOC) y contactores operados por camiones (TOC). Los MOC se accionan mecánicamente desde el mecanismo de control y se utilizan para circuitos de control e indicación. Consulte la Figura 4. El interruptor TOC se utiliza para desactivar el interruptor automático durante las operaciones de inserción. Se activa cuando se extrae o se extrae el interruptor automático de su celda.

Conjuntos de contactos auxiliares de disyuntores de media tensión

Figura 4. Conjuntos de contactos auxiliares de disyuntores de media tensión

  • Arco de diapositivas

Otra área en la que los interruptores automáticos de aire de baja y media tensión son similares es el proceso de interrupción del arco. La construcción básica de los interruptores de baja y media tensión es similar. Sin embargo, el arco en un interruptor automático de media tensión es más persistente, lo que significa que es más difícil de extinguir. Los interruptores automáticos de media tensión ofrecen una serie de instalaciones, como sopladores, bobinas de soplado y piezas polares, para garantizar que los arcos se extingan de manera rápida y eficiente.

Mecanismo de operación de interruptores automáticos de media tensión.

Los mecanismos operativos modernos son rápidos de fabricar, rápidos de romper. Esto significa que la velocidad de funcionamiento es independiente de la velocidad de la palanca de control. Se dice que los mecanismos de operación de los interruptores automáticos modernos son almacenados ya que contienen resortes de apertura y cierre. Por lo general, se infla un juego de resortes. Por esta razón, se debe tener mucho cuidado al trabajar en o cerca de los contactos de los interruptores automáticos. Tienen conjuntos de contacto de movimiento pesado y resortes potentes.

Si un técnico mete la mano entre los contactos móviles y se detiene cuando cierra, podría lesionarse. Incluso cuando se abren, estos dispositivos tienen tal fuerza que pueden romper huesos. Debe dejarse suficiente espacio entre cualquier parte del cuerpo y las partes móviles de un interruptor automático. Los resortes de cierre aceleran los contactos a la posición cerrada pero no mantienen los contactos cerrados. Si solo se usaran los resortes de los extremos para mantener los contactos cerrados, con el tiempo los resortes se debilitarían y los contactos rebotarían, vibrarían y se quemarían.

Cómo funciona el disyuntor de voltaje medio GE Power/Vac® ML-18

Los contactos se mantienen en la posición cerrada mediante un mecanismo operativo de hélice y cilindro. La hélice y el cilindro obligan al enlace de contacto a establecer una conexión mecánica, lo que hace que los contactos permanezcan bien cerrados. Tanto los LVPCB como los interruptores automáticos de media tensión (como el GE Power/Vac® ML-18) tienen mecanismos operativos avanzados de hélice y cilindro. Consulte la Figura 5. En la Figura A, los resortes de los extremos están descargados y el disyuntor está abierto.

Mecanismo/principio de funcionamiento/funcionamiento del interruptor automático de media tensión

Figura 5. Mecanismo/principio de funcionamiento/funcionamiento del interruptor automático de media tensión GE Power/Vac® ML-18

Las palancas de los extremos (7A y 7B) y el enlace del gatillo (6) están doblados hacia arriba, lo que permite que la manivela acodada (1) gire en sentido contrario a las agujas del reloj. Esta rotación fuerza la varilla de empuje unida a la campana hacia abajo, abriendo los contactos en la botella de vacío. Se usa una bocina (palanca de cadera) para cambiar de una dirección a otra, generalmente en un ángulo de 90°. Casi siempre tiene forma triangular y está unido a un pivote en un extremo. Los resortes de cierre obligan a los contactos a cerrarse, lo que obliga a girar la manivela del reloj. Cuando se aplica la potencia de control al interruptor automático, como en 5 (Figura B), la carga final del resorte y el pestillo de disparo (3) caen contra el cilindro de disparo (4). Esto también fuerza a la otra palanca de cierre (7a) hacia abajo y dentro de la cavidad del mango (8). La varilla del gatillo (6) también baja i posición casi horizontal.

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Esta secuencia prepara el interruptor automático para cerrar sus contactos cuando se presiona el botón de cierre. Al presionar el botón de cierre, se liberan los resortes de cierre, lo que hace que la cámara de cierre gire en sentido contrario a las agujas del reloj, como en 5 (Figura C). Cuando este es el caso, los balancines de los extremos y la varilla del gatillo se empujan hacia arriba y la manivela acodada (1) gira en el sentido de las agujas del reloj. Se fuerza la varilla de presión, que está conectada a los contactos de la botella de vacío, que cierra los contactos. Los contactos ahora se mantienen en la posición cerrada acoplando la manija con el cilindro final (5). Mientras la manija esté en esta posición, el interruptor automático permanecerá cerrado. Una línea a través del centro del cilindro y un diagrama de pivote muestran la fuerza mecánica total del mecanismo concentrada a través de estos puntos en 5 (Figura D).

Para disparar el interruptor automático, el pestillo de disparo (3) se gira en sentido contrario a las agujas del reloj, lo que libera los balancines de los extremos y el enlace de disparo. La palanca acodada se engrana en sentido contrario a las agujas del reloj y los contactos se abren.

Los resortes de recarga normalmente cerrados cuando se cierra el interruptor automático. Algunos fabricantes configuran la secuencia de modo que deben recargar los resortes cuando se dispara el interruptor automático. Examinar el esquema interno y cómo se organizan los diversos interruptores de límite y enclavamientos mostrará cómo funcionará el interruptor automático.

Cómo funciona el disyuntor de voltaje medio Westinghouse/Cutler-Hammer DS 480 V

Otro ejemplo de un mecanismo de hélice y cilindro es el mecanismo de operación del disyuntor Westinghouse/Cutler-Hammer DS 480V. Este es el mismo diseño básico que se usa en sus disyuntores de voltaje medio. El mecanismo se muestra con los contactos abiertos y los resortes sueltos. Tenga en cuenta la ubicación del enlace principal (accesorio), así como la cámara trasera. Consulte la Figura 6 (Figura A).

Cuando el interruptor automático se inserta en el cubículo, los resortes se cargan, lo que hace que la leva final gire 90° (como se muestra en la figura B). La última leva ha hecho girar el eslabón de sujeción del cilindro, lo que permite que el bloqueo de disparo caiga debajo del eje de disparo. El borde del pestillo del gatillo queda atrapado debajo de la parte superior de la barra del gatillo y se mantiene en su lugar. El mecanismo se mantiene en la posición lista para cerrarse mediante los resortes de los extremos que aplican fuerza a la leva del extremo, lo que evita la rotación con el pestillo de liberación accionado por resorte.

Cuando se presiona el botón de cierre, la bobina de cierre se energiza y el pestillo accionado por resorte permite que la leva de cierre gire. (Como se muestra en la Figura C). Cuando los contactos se cierran, los resortes se liberan y el eslabón principal se fuerza hacia arriba para girar la leva final, lo que hace que los contactos se cierren. Toda la fuerza de los resortes de apertura ahora se aplica al eje central de la palanca acodada, el eslabón principal y los pivotes de leva cerrados, que mecánicamente mantienen cerrados los contactos.

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Para disparar el interruptor automático a la posición de contacto abierto, se presiona el botón de disparo, que gira el eje de disparo, permitiendo que se libere el pestillo de disparo. Dado que la varilla de retención del cilindro ya no sujeta el eje de disparo, los resortes de apertura fuerzan la rotación de la leva de cierre, lo que permite que los contactos se abran.

Westinghouse/Cutler-Hammer DS Mecanismo de disyuntor de voltaje medio/principio de funcionamiento/operación

Imagen 6. Westinghouse/Cutler-Hammer DS Mecanismo de disyuntor de voltaje medio/principio de funcionamiento/operación

Funcionamiento del disyuntor de media tensión ABB/ITE K-Line 600 V

El disyuntor ABB/ITE K-Line 600V es un tipo común de LVPCB. Con este tipo de disyuntor, el cojinete principal de rodillos pequeños (flecha) a menudo se agarrota debido a la suciedad o la corrosión. Esto crea una condición de no disparo o evita que el interruptor automático se dispare cuando se presiona el botón de disparo. Consulte la figura 7.

Westinghouse/Cutler-Hammer DS Mecanismo de disyuntor de voltaje medio/principio de funcionamiento/operación

Imagen 7. Mecanismo/principio de funcionamiento/funcionamiento del interruptor automático de media tensión ABB/ITE K-600

  • Marcos

El marco del disyuntor de aire o vacío de media tensión tiene la misma función que el marco LVPCB. Admite conjuntos de contacto o botellas de vacío y seccionadores primarios. Los disyuntores de medio voltaje de la estructura del avión y de vacío son más pesados ​​debido al mayor peso y al mayor espacio entre los componentes. Consulte la figura 8.

El marco de un disyuntor de media tensión

Imagen 8. El marco de un disyuntor de media tensión

  • Disyuntores de vacío

Los interruptores automáticos de vacío comparten el mismo mecanismo operativo básico y otros componentes que los interruptores automáticos de aire, excepto que se usan botellas de vacío en lugar de conjuntos de arco y contacto.

La mayor ventaja de los interruptores automáticos de vacío es su tamaño. Un disyuntor de vacío tiene aproximadamente la mitad del tamaño de un disyuntor magnético de aire de media tensión. Esto significa que puede haber dos por sección de aparamenta en lugar de uno. Las botellas de vacío también son de bajo mantenimiento en comparación con el contacto de aire magnético y los conjuntos de cámara cruzada. El contactor solo se mueve alrededor de 1/2» en la botella de vacío y los resortes de apertura son mucho más livianos que los resortes de apertura del interruptor de aire. Esto reduce el desgaste del conjunto, así como su tamaño y peso, ya que se puede reducir el uso de soportes metálicos pesados ​​y chasis pesados. Consulte la figura 9.

Rompedores de vacío

Imagen 9. Los interruptores automáticos de vacío tienen los mismos mecanismos operativos básicos que los interruptores automáticos de aire.

Dado que el vacío no se puede verificar cuando la botella está en servicio, se debe probar con un equipo de prueba de corriente alterna (CA) de alto potencial, o un probador hipotético o de MAC.

Un probador de hipot es una herramienta de prueba que mide la resistencia de aislamiento midiendo la corriente de fuga. Un probador de condiciones atmosféricas de magnetrón (MAC) mide la presión interna de una botella de vacío y ayuda a determinar la vida útil restante de una botella de vacío. Es más probable que una botella de vacío falle cuando el disyuntor se cierra después de abrirlo.

La botella de vacío generalmente no falla cuando se abre, ya que la carga se elimina de las tres etapas al mismo tiempo. Sin embargo, cuando está cerrado, especialmente durante una corriente de entrada alta o falla, la botella puede romperse violentamente. La mayoría de las veces, no hará mucho daño, pero existe el riesgo de lesiones.

Diagrama de falla del disyuntor de vacío

Diagrama de falla del disyuntor de vacío

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