El aceite mineral tiene mejores propiedades aislantes que el aire. En interruptor de circuito de aceite el contacto fijo y el contacto móvil están sumergidos en el aceite aislante. Siempre que hay una separación de actual llevando contactos en el petróleo, el arco en el disyuntor se inicializa en el momento de la separación de los contactos, y debido a esto arc el petróleo se vaporiza y descompone en gas de hidrógeno en su mayoría y finalmente crea una burbuja de hidrógeno alrededor del arco. Esta burbuja de gas altamente comprimido alrededor del arco evita que se vuelva a golpear el arco después de que la corriente llegue a cero en el cruce del ciclo. El interruptor de circuito de aceite es uno de los más antiguos tipo de interruptores automáticos.
Funcionamiento del interruptor de aceite
El funcionamiento del disyuntor de aceite es bastante simple, tengamos una discusión. Cuando los contactos que transportan la corriente en el petróleo se separan, se establece un arco entre los contactos separados.
En realidad, cuando la separación de los contactos acaba de comenzar, la distancia entre los contactos de corriente es pequeña como resultado de que el gradiente de voltaje entre los contactos se hace alto. Este alto voltaje El gradiente entre los contactos ionizó el aceite y por consiguiente inició el arco entre los contactos. Este arco producirá una gran cantidad de calor en el petróleo circundante y vaporiza el petróleo y lo descompone en su mayor parte en hidrógeno y una pequeña cantidad de metano, etileno y acetileno. El gas de hidrógeno no puede permanecer en forma molecular y se rompe en su forma atómica liberando mucho calor.
La temperatura del arco puede alcanzar hasta 5000oK. Debido a esta alta temperatura, el gas que se libera rodea el arco muy rápidamente y forma una burbuja de gas de crecimiento excesivamente rápido alrededor del arco. Se encuentra que la mezcla de gases ocupa un volumen unas mil veces mayor que el del petróleo descompuesto. A partir de esta cifra podemos asumir la rapidez con la que la burbuja de gas alrededor del arco crecerá en tamaño. Si esta burbuja de gas creciente alrededor del arc se comprime por cualquier medio entonces la tasa de de proceso de ionización de medios gaseosos ionizados entre los contactos se acelerarán, lo que aumentará rápidamente la fuerza dieléctrica entre los contactos y, en consecuencia, el arco se apagará en el cruce cero del ciclo actual. Esta es la base funcionamiento del disyuntor de aceite. Además de que el efecto de enfriamiento del gas de hidrógeno que rodea el camino del arco también ayuda, el rápido apagado de arco en el interruptor de aceite.
Tipos de interruptores de aceite
Hay principalmente dos tipos de disyuntores de aceite disponible-
Disyuntor de aceite a granel o BOCB
Disyuntor de aceite a granel o BOCB es tal tipos de disyuntores donde el aceite se utiliza como medio de extinción del arco, así como medio aislante entre los contactos portadores de corriente y las partes conectadas a tierra del interruptor. El aceite usado aquí es el mismo que aceite aislante para transformadores.
Interruptor de aceite mínimo o MOCB
Estos tipos de interruptores utilizan aceite como medio de interrupción. Sin embargo, a diferencia de interruptor de circuito de aceite a granel, a interruptor automático de aceite mínimo coloca la unidad de interrupción en la cámara aislante a potencial vivo. El aceite aislante sólo está disponible en la cámara de interrupción. Las características del diseño MOCB son para reducir la necesidad de petróleo, y por lo tanto estos martillos se llaman interruptor automático de aceite mínimo.
Disyuntor de aceite a granel
Construcción de un interruptor de circuito de aceite a granel
La construcción básica de un interruptor de circuito de aceite a granel es bastante simple. Aquí todos los contactos móviles y fijos están sumergidos en el petróleo dentro de un recipiente cerrado de hierro o un tanque de hierro. Siempre que los contactos que transportan la corriente se abren dentro del petróleo, se produce un arco entre los contactos separados. La gran energía se disipará del arco en el petróleo, lo que vaporiza el petróleo y lo descompone. Debido a esto, se desarrolla una gran presión gaseosa en el interior del petróleo que intenta desplazar el petróleo líquido de los alrededores de los contactos. La pared interna del tanque de petróleo tiene que soportar esta gran presión del petróleo desplazado. Por lo tanto, el tanque de aceite del interruptor de circuito de aceite a granel tiene que ser lo suficientemente fuerte en su construcción. Se necesita un colchón de aire entre la superficie del petróleo y el techo del tanque para acomodar el petróleo desplazado cuando se forme gas alrededor del arc. Por eso el tanque de aceite no está totalmente lleno de aceite, sino que se llena hasta cierto nivel por encima del cual el aire es hermético en el tanque. La tapa superior del tanque del interruptor debe estar firmemente atornillada al cuerpo del tanque y el interruptor total debe estar correctamente bloqueado con la base, de lo contrario puede saltar durante la interrupción de la corriente de alta falla. En este tipo de equipo en el que el aceite expansible está encerrado en un recipiente hermético (tanque de aceite) debe haber un respiradero de gas instalado en la tapa del tanque. Naturalmente, siempre se proporciona algún tipo de respiradero de gas en la tapa del tanque del disyuntor de aceite a granel. Esta es una característica muy básica para la construcción de un interruptor de circuito de aceite a granel.
Apagado de arco en el interruptor de circuito de petróleo a granel
Cuando se separan los contactos portadores de corriente en el petróleo se establece un arco entre los contactos separados.
Este arco producirá una burbuja de gas de rápido crecimiento alrededor del arco. A medida que el contacto móvil se aleja del contacto fijo, la longitud del arco aumenta como resultado de la resistencia de los aumentos del arco. El aumento de la resistencia provoca la disminución de la temperatura y por lo tanto la reducción de la formación de gases alrededor del arco. El apagado del arco en el interruptor de aceite a granel tiene lugar cuando actual pasa por el cruce de cero. Si pasamos por el fenómeno de apagado del arco más a fondo encontraremos muchos otros factores que afectan el apagado del arco en interruptor de circuito de aceite a granel. Como la burbuja de gas está encerrada por el aceite dentro del recipiente totalmente hermético, el aceite que la rodea aplicará una alta presión en la burbuja, lo que resulta en un gas altamente comprimido alrededor de la arc. A medida que la presión aumenta, la desionización del gas aumenta, lo que ayuda a apagar el arco. El efecto de enfriamiento del gas de hidrógeno también ayuda en el apagado del arco en los interruptores de aceite.
Disyuntor de aceite a granel de una sola ruptura
En los interruptores de aceite a granel de una sola ruptura hay un par de contactos portadores de corriente para cada fase del circuito de energía. Cada par de contactos que llevan corriente en este interruptor de circuito de petróleo a granel consiste en un contacto fijo y un contacto móvil. El contacto fijo es un contacto estacionario y el contacto móvil se aleja del contacto fijo durante la apertura del interruptor. A medida que el contacto móvil se aleja del contacto fijo, se produce un arco entre los contactos y se extingue durante el paso por cero de la corriente de falla, debido a las razones que se explican en el capítulo anterior. A medida que pasan los días se han realizado más trabajos de investigación para mejorar el control del arco en el interruptor de aceite de masa de una sola ruptura. El objetivo principal del desarrollo de los interruptores de aceite a granel es aumentar la presión desarrollada por la vaporización y la disociación del aceite. Ya que en la gran presión de gas, los caminos libres medios de electrones e iones se reducen, lo que resulta en una desionización efectiva. Así que si la presión puede ser aumentada, la tasa de desionización se incrementa lo que ayuda a una rápida extinción del arco. Se ha descubierto que si la apertura de los contactos fijos y móviles se realiza dentro de una cámara aislada semicerrada, entonces la burbuja de gas creada alrededor del arco obtendrá menos espacio de expansión, por lo que se comprime mucho. Esta cámara de arco semi-cerrada y aislada en un interruptor de circuito de aceite a granel se conoce como recipiente de explosión con ventilación lateral o recipiente de chorro cruzado. El principio de funcionamiento de la cámara de chorro cruzado es bastante simple, veamos. La presión desarrollada por la vaporización y la disociación del aceite se retiene en el contenedor explosivo de ventilación lateral retirando el contacto móvil a través de una pila de placas aislantes que tienen un espacio radial mínimo alrededor del contacto. Así, prácticamente no hay liberación de presión hasta que el contacto móvil descubre una de las aberturas laterales. El gas de hidrógeno comprimido puede entonces escapar a través de la trayectoria del arco, ejerciendo así una poderosa acción de enfriamiento en la columna ionizada.
Cuando se alcanza el cero actual, el arco del poste resistencia aumentó rápidamente debido a esta acción de enfriamiento. A más alto rompiendo Las corrientes más grandes serán la presión generada y un disyuntor de aceite a granel da su mejor rendimiento a la corriente más alta dentro de su rango. Este interruptor de aceite a granel de un solo corte puede tener problemas durante el despeje de baja corrientes como la corriente de carga del interruptor.
Se han sugerido varias mejoras en el diseño de la cámara de presión o de la cámara de explosivos con ventilación lateral para superar el problema de la baja interrupción de la corriente. Una solución de esto es proporcionar una cámara de aceite suplementaria debajo de los respiraderos laterales. Esta cámara de aceite suplementaria se conoce como cámara de compensación que proporciona una nueva fuente de aceite para ser vaporizada con el fin de alimentar más gas limpio de nuevo a través del camino del arco durante la limpieza de la corriente baja.
Interruptor de aceite de doble ruptura
Se han sugerido varias mejoras en el diseño de los interruptores de aceite a granel para que sean satisfactorios y seguros. interrupción del arco especialmente a las corrientes por debajo del máximo permitido. Una solución a este problema es utilizar un contacto intermedio entre los contactos que transportan la corriente de remolque. El arco se divide aquí en dos partes en serie. El objetivo aquí es extinguir el segundo arco rápidamente usando la presión del gas y el momento del aceite debido al primer arco. En un interruptor de doble ruptura de aceite a granel, hay dos contactos fijos y están unidos por un contacto móvil. El contacto móvil está equipado con el mecanismo de accionamiento del interruptor de aceite por medio de una varilla aislada. A medida que el puente de contacto móvil se mueve hacia abajo, se crean espacios de contacto con contactos fijos en ambos extremos del puente de contacto móvil intermedio. Por lo tanto, se producen arcos en ambos espacios de contacto.
Interruptor de aceite mínimo
Como el volumen de aceite en el interruptor de circuito de aceite a granel es enorme, las posibilidades de peligro de incendio en el sistema de aceite a granel son mayores. Para evitar el peligro de incendio no deseado en el sistema, se ha introducido un importante desarrollo en el diseño del interruptor automático de aceite, en el que el uso de aceite en el interruptor automático es mucho menor que el del interruptor automático de aceite a granel. Se ha decidido que el aceite en el interruptor debe ser usado sólo como medio de extinción de arco y no como medio aislante. Entonces el concepto de interruptor automático de aceite mínimo viene. En este tipo de interruptor de circuito el dispositivo de interrupción del arco está encerrado en un tanque de material aislante que en su conjunto está al potencial vivo del sistema. Esta cámara se llama cámara de arco o caldero de interrupción. La presión de gas desarrollada en la cámara de arco depende de la actual para ser interrumpido. Cuanto mayor sea la corriente a interrumpir, mayor será la presión de gas desarrollada en el interior de la cámara, y por lo tanto mejor será el apagado del arco. Pero esto puso un límite en el diseño de la cámara de arco para las tensiones mecánicas. Con el uso de mejores materiales aislantes para las cámaras de arco como la fibra de vidrio, la resina sintética reforzada, etc., el interruptor automático de aceite mínimo son capaces de cumplir fácilmente con el aumento de los niveles de fallo del sistema.
Principio de funcionamiento o apagado de arco en el interruptor de aceite mínimo
Principio de funcionamiento del interruptor automático de aceite mínimo o apagado del arco en el interruptor de aceite mínimo se describe a continuación. En un interruptor automático de aceite mínimoel arco dibujado a través de los contactos portadores de corriente está contenido dentro de la cámara de arco.
Por lo tanto, la burbuja de hidrógeno formada por el aceite vaporizado está atrapada dentro de la cámara. A medida que los contactos continúan moviéndose, después de su cierto recorrido se dispone de un respiradero de salida para agotar el gas de hidrógeno atrapado. Hay dos tipos diferentes de cámaras de arco disponibles en términos de ventilación que se proporcionan en las cámaras de arco. Una es la ventilación axial y la otra es la ventilación radial. En el venteo axial, los gases (principalmente el Hidrógeno), producidos debido a la vaporización del petróleo y la descomposición del petróleo durante arc…barrerá el arco en dirección axial o longitudinal.
Echemos un vistazo a principio de funcionamiento Interruptor de aceite mínimo con una cámara de arco de ventilación axial.
El contacto móvil acaba de ser separado y el arco se inicia en MOCB.
El gas ionizado que rodea el arco se aleja a través del respiradero superior y el aceite frío entra en la cámara de arco a través del respiradero inferior en dirección axial tan pronto como la punta de contacto móvil cruza la abertura del respiradero inferior y finaliza apagado del arco en el interruptor de aceite mínimo ocurre.
El aceite frío ocupa el espacio entre el contacto fijo y el contacto móvil y el interruptor automático de aceite mínimo …finalmente se encuentra en posición abierta.
Cuando, como en el caso de la ventilación radial o la explosión cruzada, los gases (principalmente el Hidrógeno) barren el arco en dirección radial o transversal.
El venteo axial genera una alta presión de gas y por lo tanto tiene una alta fuerza dieléctrica, por lo que se utiliza principalmente para interrumpir actual a alto voltaje.
Por otra parte, la ventilación radial produce una presión de gas relativamente baja y, por lo tanto, una baja fuerza dieléctrica, de modo que puede ser utilizada para voltaje y la interrupción de la corriente alta. Muchas veces la combinación de ambos se utiliza en interruptor automático de aceite mínimo de modo que la cámara es igualmente eficiente para interrumpir tanto la corriente baja como la alta. Estos tipos de interruptores están disponibles hasta 8000 MVA a 245 KV.
