Los equipos eléctricos denominados switchgear en media tensión, son equipos de protección eléctrica que incluyen disyuntores, fusibles e interruptores (dispositivos de protección de circuitos) que tienen como función principal proteger, controlar y aislar equipos eléctricos ante fallas.
Los dispositivos de protección del circuito están montados en estructuras metálicas y cuando son una colección de uno o más de estas estructuras se denomina switchgear o conjunto de switchgear en media tensión.
Los switchgear se encuentra comúnmente en todos los sistemas de transmisión y distribución de servicios eléctricos, así como en instalaciones comerciales o industriales de tamaño mediano a grande. Las normas para los switchgear eléctricos están definidas por IEEE en Norteamérica y por IEC en Europa y otras partes del mundo.
¿Cual es la función de los switchgear ?
Una función básica de los switchgear de energía eléctrica en media tensión es la protección ante cortocircuitos y corrientes de falla por sobrecarga, al mismo tiempo que se brinda disponibilidad de servicio a los circuitos no afectados y se evita la creación de un riesgo eléctrico.
Los dispositivos de protección de circuito distribuyen energía a varias secciones de una instalación y las cargas eléctricas dentro de esas secciones. También brindan protección a personas y equipos en toda la instalación al limitar el flujo de corriente a través del sistema a niveles seguros.
Los sistemas de energía de la celda también proporcionan un aislamiento importante de varios circuitos de diferentes fuentes de alimentación por cuestiones de seguridad. Existen muchos tipos y clasificaciones diferentes de switchgear para satisfacer una variedad de necesidades diferentes.
Componentes básicos de los tableros switchgear:
Componentes conductores de energía: conducen o interrumpen el flujo de energía por medio de un equipo de seccionamiento o protección; tales como interruptores de circuito, fusibles, seccionadores, relés, supresores etc.
Sistemas de control: monitorean, controlan y protegen los componentes conductores de energía; tales como paneles de control, transformadores de corriente, transformadores potenciales, circuitos asociados, etc.
Aunque el disyuntor o equipo de maniobra es el componente principal, es realmente la combinación de equipos de potencia y control dentro de la caja del tablero los que permiten que se interrumpan las corrientes de medio voltaje.
Tipos de celdas switchgear de media tensión
Switchgear aislado en gas
Los switchgear aisladas con gas (GIS) tienen cerramiento sellado lleno de hexafluoruro de azufre de gas aislante (SF6) o una mezcla de SF6 y otros gases aislantes lanzados recientemente al mercado.
El recinto sellado lleno de gas facilita una instalación compacta de bajo perfil. El uso de gas como medio aislante, en comparación con un switchgear similar con aislamiento de aire, permite reducir la distancia entre los componentes de interrupción.
Los switchgear con aislamiento de gas son un conjunto integrado de tanques presurizados SF6 con bus e interruptores de desconexión que son coordinados eléctrica y mecánicamente para protección de circuitos de media tensión.
Comúnmente se conectan entre switchgear con un sistema de barras de aislamiento blindado sólido.
Las celdas deben tener diseño compartimentado, de acuerdo con los estándares de Continuidad de pérdida de servicio (LSC) dentro de IEC 62271-200.
Los componentes del circuito están aislados entre sí por barreras metálicas conectadas a tierra. Este tipo de construcción minimiza la probabilidad de fallas de arco dentro del equipo y la propagación de fallas entre los compartimentos que contienen los principales circuitos primarios.
Además, todos los diseños deben ser resistentes al arco y se deben probar de acuerdo con las pautas de clasificación de arco interno (IAC) de IEC 62271-200.
Switchgear tipo Metal-clad
Los Switchgear tipo Metal-clad están definidos por IEEE C37.20.2 y se refieren a la construcción de celdas eléctricas de media tensión donde todos los componentes eléctricos, incluidos el bus entrante, el bus saliente, la instrumentación y el interruptor o interruptor principal, están encerrados en compartimentos metálicos separados para proporcionar un nivel adicional de seguridad, robustez y facilidad de mantenimiento.
Los niveles de voltaje nominal para celdas revestidas de metal varían de 5 kV a 38 kV. Las celdas revestidas de metal presentan disyuntores extraíbles para facilitar el mantenimiento y a menudo se aplican en instalaciones industriales y en instalaciones de generación y transmisión de energía eléctrica.
Los Switchgear revestidos de metal son disyuntores de vacío que proporcionan control centralizado y protección de equipos y circuitos de potencia de media tensión en instalaciones industriales, comerciales y instalaciones de servicios públicos que involucran generadores, motores, circuitos de alimentación y líneas de transmisión y distribución.
Metal-clad ofrece un concepto de diseño total de celdas, disyuntores y equipos auxiliares, que se pueden ensamblar en varias combinaciones para satisfacer los requisitos de las aplicaciones del usuario. Las disposiciones de interruptores de dos alturas son estándar hasta 15 kV. Se pueden proporcionar arreglos de una altura cuando sea necesario.
Switchgear Metal-enclosed
El switchgear Metal-enclosed está definida por IEEE C37.20.3. La aparamenta Metal-enclosed contiene dispositivos de protección de circuito que incluyen disyuntores, fusibles de potencia e interruptores fusibles, así como equipos de control y medición.
Estos dispositivos se pueden montar en compartimentos comunes y no requieren barreras separadas, ni se requiere compartimentación en los dispositivos de conmutación revestidos de metal. Los switchgear Metal-enclosed se aplica en instalaciones comerciales y en muchas instalaciones industriales donde el servicio eléctrico entrante está por encima de 480/600 V.
Ideal para aplicaciones donde no se necesita una operación de ciclo de trabajo alto, el interruptor de carga de media tensión Metal-enclosed proporciona una conmutación segura y confiable y protección contra fallas para circuitos de media tensión de 2.4 a 38 kV. Combinando el bajo costo inicial con las características más vitales para la seguridad y la coordinación, Metal-enclosed también ofrece opciones de celdas de diseño resistentes al arco.
Pad-mounted switchgear – Tipo pedestal
El switchgear – Tipo pedestal está definida por IEEE C37.74. El Pad-mounted switchgear está diseñado para sistemas de distribución subterráneos con capacidad de 5 a 38 kV que se requieren para funcionar por encima del nivel del piso.
La construcción de Pad-mounted switchgear, de perfil bajo y resistente a la manipulación lo hace ideal para distribución de servicios públicos de los operadores de red, seccionamiento de alimentadores y aplicaciones de protección de circuitos.
Los fusibles y los interruptores de vacío se utilizan para proteger cargas, aislar fallas y minimizar interrupciones. Los equipos montados en este equipo está disponible con salidas en media tensión de hasta 6 vías en un tanque sellado aislado común. Los medios de aislamiento incluyen aire, gas SF6, fluido, tecnología de dieléctrico sólido y otros materiales sólidos.
Switchgear tipo bóveda o subterráneo
El switchgear tipo bóveda o del subsuelo está definida por IEEE C37.74. Este switchgear está diseñado para sistemas de distribución eléctrica de 15 a 38 kV que requieren que el interruptor y sus accesorios funcionen desde el interior de una bóveda o una ubicación por debajo del nivel del suelo.
Estos lugares pueden estar secos o sujetos a la entrada de agua. Los equipos de la bóveda o del subsuelo también puede permitir al usuario operar el interruptor desde arriba del suelo manualmente o con el uso de relés y utiliza interruptores de vacío para proteger las cargas y aislar las fallas. Los medios de aislamiento incluyen gas SF6, tecnología de dieléctrico sólido en el aire y materiales sólidos.