Análisis de las características de acción del fusible de caída y puntos clave de control de operación
Como dispositivo clave para el aislamiento de fallas en redes de distribución, la confiable acción de caída del fusible de desconexión desempeña un papel decisivo en la protección selectiva del sistema eléctrico. Este artículo realiza un análisis profesional desde tres dimensiones: mecanismo de acción, parámetros clave y control operativo.
1. Mecanismo de acción de caída y balance de energía
Condiciones de activación de la acción
Cuando la corriente de falla alcanza entre 1,3 y 2,1 veces la corriente nominal del fusible, la masa fundida experimenta una transición de fase y se funde por efecto Joule. En este punto, se forma un arco dentro del tubo de fusión, y el material gaseoso se calienta y se descompone para producir gas a alta presión, estableciendo un gradiente de presión de soplado de arco longitudinal. Cuando la presión interna del tubo de fusión alcanza el valor crítico de 0,25 a 0,4 MPa, el mecanismo de liberación del tubo de fusión actúa y el contacto móvil completa la separación por caída gracias a la acción combinada de la gravedad y el almacenamiento de energía del resorte.
Características del tiempo de acción
El proceso completo de caída incluye cuatro etapas: tiempo de fusión (t1), tiempo de establecimiento del arco (t2), tiempo de recuperación del medio (t3) y tiempo de disparo mecánico (t4). Según la norma IEC 60282, el tiempo de apertura/cierre completo de un fusible de 10 kV debe controlarse dentro de un rango de 50 a 150 ms. La etapa t3 se ve significativamente afectada por el rendimiento del medio de extinción de arco, y la velocidad de recuperación del medio utilizando un tubo de extinción de arco de borato de amonio es un 40 % más rápida que la de la arena de cuarzo convencional.
2. Control de parámetros de acción clave
Ajuste del ángulo de cierre
La desviación del ángulo de cierre del contacto móvil afecta directamente la fiabilidad de la separación. Cuando el ángulo de inclinación de la instalación supera los 3°, la presión de contacto de los contactos disminuye entre un 28 % y un 35 %, lo que puede provocar una caída de fase no completa. Se recomienda utilizar un dispositivo de posicionamiento láser para la calibración a fin de garantizar que la desviación vertical de la línea central del contacto sea ≤ 1,5 mm/m. Optimización del almacenamiento de energía del resorte
La presión previa del resorte de liberación debe mantenerse entre 80 y 120 N·m. Cuando el coeficiente de rigidez K del resorte disminuye al 85 % de su valor inicial, debe reemplazarse inmediatamente; de lo contrario, el tiempo de residencia del tubo de fusión podría superar el límite superior de 200 ms especificado en la norma DL/T 640. Los datos de medición reales de una subestación de 110 kV muestran que el retardo de acción causado por la fatiga del resorte representa el 23 % del número total de fallas.
3. Análisis del fenómeno de caída anormal
Caída de fase no completa
Ocurre principalmente en estructuras trifásicas horizontales. Cuando la fase B actúa primero, la difusión de gas que produce afecta la distribución de presión de las cámaras de extinción de arco de fase adyacentes. Experimentos han demostrado que cuando la distancia entre fases es inferior a 350 mm, la probabilidad de interferencia cruzada aumenta en un 60 %. Se recomienda adoptar una estructura triangular para reducir la interferencia electromagnética entre fases por debajo del 12%.
Caída retardada
La humedad en el medio extintor es la principal causa. Cuando el contenido de humedad supera el 0,3%, la capacidad de recuperación del medio disminuye entre un 50% y un 60%, lo que aumenta el número de reencendidos del arco. El uso de un tratamiento de secado al vacío (50 °C/24 h) puede restaurar el contenido de humedad del medio al umbral de seguridad del 0,1%.
Caída de impacto
La sobretensión de cierre de la línea puede provocar un funcionamiento incorrecto. Cuando la duración de la sobretensión es superior a 15 ms y la amplitud es superior al 80% de la corriente nominal del fusible, se debe instalar un reactor limitador de corriente en serie. Se ha comprobado que la instalación de un reactor de 7 mH puede suprimir la corriente de entrada dentro del 72% del rango de seguridad.
4. Medidas técnicas para el control de operación
Sistema de monitoreo inteligente
Instale sensores de presión y acelerómetros para monitorear los cambios de presión en tiempo real dentro del tubo de fusión (frecuencia de muestreo ≥ 1 kHz) y la velocidad de separación de contactos (resolución 0,01 m/s). Cuando se detectan fluctuaciones anormales en el pico de presión superiores al ± 15 %, el sistema emite automáticamente una señal de advertencia.
Verificación completa de la prueba de condición
Establezca una secuencia de prueba que consta de cinco fallas típicas: ruptura nominal (6,3 kA), baja corriente (1,2 kA), corriente capacitiva (0,5 kA), recierre múltiple (3 veces) y baja temperatura (-30 °C). Verifique la estabilidad de la acción mediante 20 experimentos consecutivos, con una tasa de éxito ≥ 98 %.
Calibración dinámica de parámetros
Establezca un modelo de compensación de parámetros ambientales que ajuste automáticamente el umbral de acción según los cambios de temperatura y humedad. Por cada 10 °C de aumento de temperatura, el tiempo de fusión del fusible se acorta entre un 8 % y un 12 %.La desviación temporal debe controlarse con un margen de error de ±5 % mediante algoritmos de compensación.
5. Conclusión
Mediante el control preciso de los parámetros de movimiento, el fortalecimiento de la monitorización del estado y la mejora del sistema de pruebas, Enbime puede aumentar la fiabilidad del movimiento de la espoleta de desconexión a más del 99,7 %.
