Principio y especificación práctica de ingeniería para el control de la secuencia de apertura y cierre de fusibles de tipo desconectable

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La secuencia de apertura y cierre de un fusible de alta tensión es el eslabón técnico fundamental para garantizar la operación segura del sistema eléctrico. Su lógica de control implica la coordinación multidimensional del proceso transitorio electromagnético, la respuesta dinámica mecánica y las características de recuperación del aislamiento. Este documento combina los datos de operación de una red de distribución de 35 kV e inferior para explicar sistemáticamente las especificaciones técnicas y los puntos de implementación de ingeniería de la secuencia de operación.

‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌ ‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌ ​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌ ​​‌​‌‌‍‌​​‌​​‌‍‌‍‌​​​‌​‌1. Base electromagnética de apertura y cierre secuencia
‍‌​​‌‌​‍‌​‍‌‌​‍‌‌​​‍‌​‍‌​‍‌​‌‌​‍‌​‌‌‍‌​‌‌‍‌​‍‌​‌‌‍‌​‍‌​‌‌‍‌​‍‌​ ‌‌‌‍‌​‌‌​‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌ ‌​‌‌‌‌‌​‌‍‌​‌‌​‍‌​​​‌​​​‌​‌​‌​‍‌ ... ‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌​‌‌‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌​‍‌​‌‌‌​‍‌​‌‍‌​ ... ‍‌​​‌‌​‌​‍‌​​​‌‌‌​​‍‌​​​‌​‌​‍‌​​‌​‌‌‌‍‌​‌‌​‌‍‌​‌‌​‌‍‌ ​‌‌​‌‍‌​‌‌‌‌‌​‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‍ ‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌ ‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‍‌​‌‌​‌‍‌​‌‌​‍‌​‌‌​‌​‍‌​‌​‌ ​‍‌​​‌​​‌​‍‌​​​‌‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌​‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌ ‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌​‌​‌ ‍‌​‌‌‍‌​‌​‌​‍‌​‌​‌​‍‌​‌​‌​‍‌​‌​‌​‌​‍‌​‌​‌​‌​‌​‌​‌​‍‌​‌​‌​‌​‌​‌​‌​‌​‌​​​​​‌​‌​​​​​​‌​‌​​​​‌​​​​​​‌​​​​​​‌​​​​​​‌​​​​​​‌​​​​​​‌​​​​​​‌​​​​​​ ... ‍‌​​‌‌​‌​‍‌​​​‌‌​​‍‌‌​​‌​‍‌​​‌​‌​‍‌​​‌​‌‌‍‌​‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​ ‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌​‍‌​‌‌‌​‍‌​‌‌​‌ 2. Proceso de operación de apertura estándar
‍‌​​‌‌​‌​‍‌​​​‌‌​​‍‌​‌​‌​‍‌​‌​‌​‍‌​‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌ ​‌‍‌​‌‌‌‌‌​‍‌‌‌‍‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‌ ‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‍‌​‌‌‌‌​‍‌​‌‌‌‍‌​‌ ‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‌​‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‍ ‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌ (1) Prioridad de fase intermedia: Utilice una varilla de operación aislante específica (resistencia a la flexión J ≥ 100 kN·m) para extraer el tubo de fusión de la fase intermedia con un ángulo de elevación de 60°.

(2) Fase a sotavento: Tras un intervalo de 45 segundos, desconecte la fase a sotavento según la dirección del flujo de aire.

(3) Fase a barlovento: Supervise la resistencia de aislamiento de la fase desconectada > 500 MΩ y complete la desconexión final.

‍‌‌‌​‌​‍‌ ... Parámetro dinámico control
‍‌​​‌‌‌‌‌‍‌‌‍‌​​​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‍‌‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌‌‌‍‌​ ‌‌‌‍‌‌‌‍‌​‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌ ​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌ ‌​​​​‌‌​‍‌​​​‌​​​​‍‌​‌​​​​‌​‍‌​‌​​​​‌​‍‌​‌​​​​‌​‍‌​‌​‍‌​‌​‍‌​‌​​​(1) Velocidad de apertura: 0,6-0,8 m/s (error ±0,05 m/s), garantizando un tiempo de separación de contactos <3 ms

(2) Energía del arco: limitada a 18-22 kJ, con limitador de tensión de ZnO (U1 mA = 1,3 Ur)

(3) Bloqueo mecánico: Una vez realizada la apertura, el ángulo de inclinación del tubo de fusión > 85° activa la posición sensor

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‍‌​‌‌​‍‌​‌‌​​​‌‌​‌‌​‍‌​‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‌​‌‍‌​‌‌‌‌​‌‍‌​‌‌‌‌​‌‍‌​‌‌‌‍ ‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌​‍‌​‌‌‌‌​‌‍‌​ ... Estrés mecánico equilibrio
‍‌​​‌‌​‌​‍‌​​​‌‌​​‍‌‌​​​‌​‍‌​​‌​‌​‍‌​​‌​‌‌‌‍‌​‌​‌‍‌​‌‌‌‌‌‍‌​‌‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌ ‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌ ‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‌​‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌​‍‌​‌‌‌ (1) Fuerza de cierre de la fase intermedia: Ángulo de fuerza de la palanca de operación 45° ± 5°, presión de contacto >180 N

(2) Sincronización de fase lateral: Diferencia de tiempo de cierre bifásico <80 ms para evitar la circulación de corriente

(3) Monitoreo dinámico: Instalar un sensor de vibración MEMS (frecuencia de muestreo de 10 kHz) para detectar la aceleración de la colisión de contactos <15 g

‍‌‌‌​‍‌‌‌​‌‌‍‌​‌‌‌​‍‌‌‌​‍‌‌​‍‌‌​‍‌‌‌​‍‌‌‌​‍‌‌‌​‍‌‌‌‌​‍‌‌‌‍‌​ ‍‌‌‌‌‍‌​‍‌‌‌‌‍‌​‍‌‌‌‌‌​‍‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌​‍‌‌‌‌​‍‌‌‌‌​‍‌‌‌‌​‍‌‌‌‌​‍‌‌‌ ‌‌​‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌ ‌‌‍‌​‍‌​‌‌‌‌​‍‌​‌‌‌​‍‌​‌‌‌​‍‌​‌‌‌‍‌​‌​‌​‌​‌‌‍‌‌​‌​‌​‌‌‍‌​‌ ‌‌‍‌​‌‌​‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌ ‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‍‌​‌‌‍‌​‌‌‍‌ ‌​‌​‌​​​‍‌​​​‌​‌‌‍‌​​‌​‌​‌‍‌​‌​‌‍‌​‌​‍‌‌‌‌‍‌​‌​‍‌‌‌‌‍‌​‌​‌‌‍‌​ ... El intervalo de operación se amplía a 120 segundos/fase, con un dispositivo de absorción RC (C = 0,15 μF, R = 47 Ω).

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Servo Sistema de accionamiento
‍‌​​‌‌​‍‌‌‌‌‍‌‌‌‍‌​‍‌‌‌‌‍‌​‍‌‌‌‌‍‌​‍‌‌‌‌‍‌‌‌‍‌‌‌‍‌‌‌‍‌‌‌‍‌‌‌‍‌‌‌Servoaccionamiento sistema
‍‌​​‌‌​‍‌‌‌‌‍‌‌‌‍‌‌‌‍‌‌‌‍‌‌​‌‌‌‍‌‌‌‍‌‌‌‍‌‌‌‌‍‌‌‌‌‍‌‌‌‍ ‌​‌​​‌‌‌‌‍‌​​‌​‌‌‌‍ ... ‍‌​​‌‌​‌​‍‌​​​‌‌​​‍‌​‌‌​​‍‌​​‌​‍‌​​‌​‌‌‌‍‌​‌‌​‌‍‌​‌‌‌​‌‍‌​‌‌‌‌​‌‍‌​‌‌‌‌​‌‍‌​‌‌‌‌‌ ‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‍‌​‌‌‍‌​‌​‌‌ ... Basado en ANSYS Maxwell, se establece un modelo de acoplamiento electromagnético-mecánico para previsualizar la respuesta dinámica bajo diferentes secuencias de operación. Una aplicación de estación inteligente muestra que la depuración virtual reduce la tasa de error de operación real en un 72%.

‍‌​‌‌​‌​‍‌​‌‌​‍‌​​‌​‌​‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌‍‌​‌‌‌‌​‌‍‌​‌‌‌‌​‌‍‌​‌‌‌‌​‌‍‌​‌ ‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌ ​​‍‌​​​‌​‌‌‍‌​​‌​‌‍‌​​‌​‌‍‌​​​‌​‌​‍‌​​​‌​‌ ​​VI. Análisis de accidentes operativos típicos
‍‌​​‌‌​‌‍‌​​​‌‌​​‍‌‌​​‍‌‌​‌​‌​‍‌‌​​‌​‌‌‍‌​‌‌‌ ‍‌​‌‍‌​‌​​‌‌‍‌​‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌​‌‌‌‍‌ ‌‌‌‌​​‍‌​‌‌‌‌​‌‍‌​‌‌​‍‌​‌​‍‌​‌​‍‌​‌‌‍‌​‌‍‌​‌‍‌​‌‍‌​ Una línea de 35 kV separó por error primero las fases laterales, lo que provocó que la sobretensión de la fase media atravesara el descargador (Upeak=98 kV). Tras el accidente, se instaló un dispositivo de bloqueo de secuencia de fases y el tiempo de juicio lógico se redujo a 18 ms.

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‍‌‌‌‌‌‍ ... La unidad de operación y mantenimiento debe realizar pruebas de propiedades mecánicas periódicamente (una vez cada dos años), enfocándose en verificar la sincronicidad de apertura y cierre (ΔT < 50ms) y la desviación de la trayectoria del movimiento del contacto (< 2°).

Principio y especificación práctica de ingeniería para el control de la secuencia de apertura y cierre de fusibles de tipo desconectable

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