Cómo garantiza la protección del sistema un interruptor de puesta a tierra de alta tensión

Cuando el sistema eléctrico alcanza una alta tensión superior a 35 kV, el interruptor de puesta a tierra de alta tensión se convierte en una parte muy importante del equipo de conmutación. Protege tanto al sistema eléctrico como al operador del sistema. Es un componente esencial de un conjunto de equipos de conmutación y trabaja junto con interruptores automáticos, seccionadores y relés de protección. Ayuda a mitigar el voltaje residual, las corrientes de falla y los daños en los equipos del sistema. GPSwitchgear es un fabricante profesional de equipos de conmutación que integra interruptores de puesta a tierra de alta tensión en sus soluciones con diseños de alto nivel. Esto proporciona una protección completa del sistema para redes eléctricas, plantas industriales e infraestructuras grandes. En este artículo, analizaremos las diferentes formas en que el interruptor de puesta a tierra de alta tensión ofrece protección del sistema.

El interruptor de puesta a tierra de alta tensión descarga el voltaje residual para proteger equipos y personal

Aun así, puede llevar un tiempo descargar después de que el interruptor principal del equipo de conmutación se desconecte completamente. Equipos como transformadores inactivos, cables y capacitores, equipos de alta tensión e incluso componentes del equipo de conmutación pueden activarse y volverse peligrosos para el personal de mantenimiento. Los interruptores de puesta a tierra de alta tensión actúan como descargadores, proporcionando caminos rápidos y de baja resistencia a tierra, y poniendo a tierra los componentes de alta tensión a través del interruptor de puesta a tierra de alta tensión.

Los interruptores de puesta a tierra de alta tensión descargan hasta un nivel seguro y mantienen niveles por debajo de 50 voltios. Este dispositivo tarda solo unos segundos en descargar la carga de los interruptores de alta tensión después de que se activa el interruptor de puesta a tierra de alta tensión. Un ejemplo claro es tras una parada en un conjunto de interruptores y un transformador de 110 kV, donde se activa el interruptor de puesta a tierra de alta tensión para descargar los devanados del transformador, evitando descargas peligrosas e incluso facilitando las tareas de mantenimiento. Altos arcos y rupturas de aislamiento simplemente al abrirse.

El interruptor de puesta a tierra de alta tensión de GPSwitchgear descarga rápidamente y de forma segura los devanados cargados de un transformador mediante componentes de aparatos de conmutación de aleación de cobre de baja resistencia y alta resistencia de contacto, para mantener una descarga de baja resistencia.

Niveles altos y peligrosos de carga pueden activarse para clasificar los interruptores de descarga y los interruptores de ajuste, interruptores de descarga alta y de descarga intensa, y componentes de baja aleación de cobre

El Interruptor de Puesta a Tierra de Alta Tensión Aísla Secciones Defectuosas para Evitar la Propagación de Fallas

Una falla en un sistema de alta tensión, como un cortocircuito o una falla de aislamiento, activa un interruptor de puesta a tierra. Se realiza el aislamiento de la sección afectada mientras otros componentes del equipo de conmutación contienen el problema, evitando que la falla se propague a toda la red. Después de que el interruptor automático en el equipo de conmutación se dispara para interrumpir la corriente de falla, se activa un interruptor de puesta a tierra para conectar a tierra la línea o equipo defectuoso. Al hacer esto, se establece un límite claro respecto a la sección defectuosa, mientras el resto del sistema sigue operativo. Esto permite que el personal de mantenimiento trabaje en la falla sin perturbar la red en funcionamiento. Por ejemplo, en una red eléctrica de 220 kV, si ocurre una falla en un cable de una línea derivada del equipo de conmutación, es posible activar el interruptor de aislamiento y puesta a tierra para esa línea derivada, encapsulando así el cable defectuoso, mientras todas las demás líneas derivadas continúan alimentando el sistema. El interruptor de puesta a tierra de alta tensión del equipo de conmutación también admite un bloqueo interconectado con el interruptor automático del equipo de conmutación de GPSwitchgear. Refuerza la seguridad adicional en el aislamiento de fallas al impedir la puesta a tierra de equipos bajo tensión. Después de que el interruptor automático se dispara, entonces se activa el interruptor de puesta a tierra del equipo de conmutación.

Cómo los interruptores de puesta a tierra de alta tensión controlan y previenen arcos  

Los arcos eléctricos son uno de los componentes más peligrosos de los equipos de conmutación a altas tensiones. Pueden alcanzar temperaturas extremas (más de 10.000 ℉). Funden metal, dañan el aislamiento, explotan y pueden hacer que el equipo de conmutación falle. Contar con un interruptor de puesta a tierra de alta tensión ayuda a reducir significativamente los riesgos de arco. Esto ocurre al eliminar las diferencias de voltaje entre los componentes. Cuando el equipo de conmutación está en modo de mantenimiento, el interruptor de puesta a tierra de alta tensión asegura que todos los componentes estén al mismo potencial (potencial de tierra). Esto evita diferencias de voltaje y arcos potenciales. Además, si el equipo de conmutación se vuelve a energizar accidentalmente (por error humano o mal funcionamiento), el interruptor de puesta a tierra de alta tensión proporciona un camino de baja resistencia para la corriente de falla. Esto activa los relés de protección del equipo de conmutación, lo que minimiza la duración del arco. Por ejemplo, en armarios de equipos de conmutación de 330 kV, el interruptor de puesta a tierra de alta tensión mantiene el potencial de tierra en la barra colectora y el desconectador para evitar arcos durante el mantenimiento. Esto es útil porque previene arcos causados por contactos accidentales entre componentes bajo tensión y componentes puestos a tierra. El interruptor de puesta a tierra de alta tensión de GPSwitchgear está fabricado con características de extinción de arco, como cámaras de extinción, para suprimir aún más pequeños arcos durante las operaciones del interruptor.

El interruptor de puesta a tierra de alta tensión aumenta la protección contra sobretensiones del equipo de conmutación

Es necesario instalar un sistema de aislamiento en los interruptores de alta tensión para garantizar la seguridad del sistema; de lo contrario, podría provocar un cortocircuito en el equipo, daños y apagones. El interruptor de puesta a tierra de alta tensión protege el aislamiento del interruptor contra tensiones excesivas. Durante el funcionamiento del sistema pueden producirse sobretensiones temporales (como las causadas por rayos o maniobras) que superan la tensión soportable del aislamiento del interruptor. La sobretensión sobre el aislamiento se alivia cuando se utiliza el interruptor de puesta a tierra de alta tensión junto con los pararrayos de sobretensión del interruptor. Por ejemplo, cuando un rayo cae cerca del interruptor, la combinación del interruptor de puesta a tierra de alta tensión y el pararrayos desvía de forma segura la descarga hacia tierra, protegiendo así al interruptor frente a una ruptura del aislamiento por alta tensión. El interruptor de puesta a tierra de alta tensión de GPSwitchgear proporciona una conexión a tierra seca para evitar una mala puesta a tierra y protege contra fallos de aislamiento debidos a tensiones residuales. Es ecológico, robusto y está diseñado para resistir la corrosión en entornos extremos, como alta humedad, niebla salina y condiciones corrosivas.

El interruptor de puesta a tierra de alta tensión proporciona una indicación clara del estado para la seguridad del interruptor

La seguridad requiere una definición precisa del estado para la operación y mantenimiento de los equipos de conmutación, ya que un estado poco claro puede provocar errores de operación y accidentes potenciales. Los interruptores de puesta a tierra de alta tensión incluyen monitores de estado confiables que indican si la unidad está en posición "conectada a tierra" o "abierta", integrando el estado del interruptor de puesta a tierra al estado general del equipo de conmutación. Los indicadores pueden ser mecánicos, como punteros de posición, o electrónicos, como luces LED, lo que permite a los operadores verificar el estado del interruptor desde una distancia segura. En salas grandes de equipos de conmutación con múltiples interruptores de puesta a tierra de alta tensión, los operadores pueden determinar el estado de los interruptores mediante las luces LED como indicadores. Esto facilita el proceso y simplifica la identificación del estado del interruptor, ayudando a los operadores a evitar activar el interruptor incorrecto. El interruptor de puesta a tierra de alta tensión de GPSwitchgear también envía señales de estado al sistema de control central del equipo de conmutación para su monitoreo remoto y registro de operaciones. Esta definición precisa del estado garantiza que el equipo de conmutación se encuentre en un estado seguro antes de comenzar cualquier trabajo, eliminando errores de juicio durante el mantenimiento y mejorando la protección del sistema.