Análisis del principio de funcionamiento y las características técnicas del fusible de tipo de caída
El fusible de alta tensión es un dispositivo de protección contra sobrecorriente ampliamente utilizado en redes de distribución eléctrica. Su función principal es desconectar el circuito fundiéndolo, aislando así la zona de falla y garantizando la seguridad de los equipos eléctricos. Este artículo analizará su principio estructural, mecanismo de acción, características técnicas y escenarios típicos de aplicación.
El fusible de sobrecorriente consta de un tubo de fusión, un fusible, un dispositivo de extinción de arco, contactos superior e inferior y un soporte de montaje. El tubo de fusión suele estar hecho de resina epoxi con propiedades generadoras de gas, con un fusible fijo en su interior y relleno de arena de cuarzo como agente extintor. Cuando la corriente del sistema supera el umbral establecido, el fusible se calienta y se funde, y el material generador de gas en el tubo se descompone bajo la alta temperatura del arco para producir gas a alta presión, generando un efecto de soplado longitudinal del arco, que obliga al arco a enfriarse rápidamente y extinguirse en el espacio de arena de cuarzo.
En condiciones normales de funcionamiento, el tubo de fusión mantiene un estrecho contacto con el contacto estático superior mediante la tensión del resorte para formar una ruta conductora. Tras fundirse el fusible, el tubo portafusible pierde la tensión mecánica y se inclina hacia abajo por la gravedad, formando un punto de desconexión claramente visible. Esta función de caída mecánica no solo proporciona una indicación intuitiva de la falla, sino que también permite al operador localizarla rápidamente.
2. Características de acción y mecanismo de extinción del arco
Las características de funcionamiento del fusible dependen de las propiedades del material y de su estructura geométrica. El fusible suele estar fabricado con una aleación de plata y cobre, que presenta baja resistividad y un punto de fusión estable. Las características de tiempo-corriente se pueden personalizar mediante un diseño preciso de la sección transversal y la longitud del fusible. Cuando se produce un cortocircuito en el sistema, la corriente de cortocircuito vaporiza el fusible en un plazo de 1 a 10 milisegundos. En este momento, el material generador de gas se descompone rápidamente para producir gases aislantes como hidrógeno y dióxido de carbono. Gracias al efecto de adsorción de la arena de cuarzo, el proceso de extinción del arco puede completarse en la mitad del ciclo de frecuencia industrial.
Para la corriente de sobrecarga, el fusible logra una fusión retardada mediante el efecto de acumulación de calor. Esta función de protección jerárquica no solo evita el funcionamiento incorrecto causado por fluctuaciones instantáneas de la carga, sino que también previene eficazmente daños en los equipos debido a sobrecargas prolongadas. La capacidad de ruptura nominal del fusible puede alcanzar entre 12,5 kA y 20 kA, lo que cumple con los requisitos de protección de los sistemas de distribución de 10 kV e inferiores.
3. Características técnicas clave
... Económicos y de fácil mantenimiento: en comparación con los disyuntores, los fusibles de caída no requieren energía de funcionamiento y los costos de mantenimiento se reducen en más del 60%. El reemplazo del fusible se puede realizar en tierra mediante una varilla de tracción aislante, lo que mejora significativamente la eficiencia de operación y mantenimiento.
Adaptabilidad ambiental: El fusible, especialmente diseñado y resistente a la lluvia, soporta temperaturas ambiente de -40 °C a +80 °C, y el agente extintor de arco mantiene un rendimiento estable en áreas por debajo de los 2000 metros sobre el nivel del mar.
... Protección de línea de distribución: Se instala en el nodo de derivación de la línea aérea de 10 kV como dispositivo de protección de segmento de línea. Cuando se produce un cortocircuito entre fases por rayos, barreras de árboles, etc., el fusible puede cortar la corriente de falla en 0,1 segundos.
Protección del transformador de distribución: Como protección contra sobrecorriente del lado primario de transformadores inferiores a 35 kV, su corriente nominal se selecciona entre 1,5 y 2 veces la corriente nominal del transformador, lo que previene eficazmente fallas internas como cortocircuitos entre espiras.
Protección del banco de condensadores en paralelo: Debido al efecto de amplificación armónica del banco de condensadores, se utiliza un fusible con características de tiempo inverso para evitar la ruptura del aislamiento del condensador debido a la sobretensión.
5. Puntos clave para la instalación, operación y mantenimiento
... VI. Resumen
Como un importante elemento de protección del sistema de distribución de energía, el fusible de desconexión NBM se ha utilizado ampliamente en la red eléctrica debido a sus características de acción confiable y ventajas económicas. Con la aplicación de nuevos materiales nanocompuestos de extinción de arco, su capacidad de ruptura y vida útil siguen mejorando, lo que proporciona una garantía fundamental para la construcción de redes de distribución inteligentes. En el futuro, será necesario profundizar en el estudio de las características de autorrecuperación de los materiales fusibles para adaptarlos a las complejas condiciones de trabajo derivadas del acceso a nuevas fuentes de energía.
