Esquema de Implementación para la Instalación de Pararrayos o Transformadores de Voltaje en Unidades de Distribución Principal Aisladas con Gas
Según el tipo de aislamiento, las celdas de anillo (RMUs) pueden clasificarse como aisladas por gas o aisladas por aire. Las primeras instalan los componentes del circuito principal en un armario metálico sellado lleno de gas a baja presión (principalmente SF₆ o gases mezclados) como medio aislante, utilizando terminales de cable para las líneas de entrada y salida. Debido a su excelente aislamiento, tamaño compacto y diseño modular, se utilizan ampliamente en subestaciones de distribución al aire libre de 10kV y estaciones transformadoras prefabricadas. Sin embargo, su naturaleza totalmente aislada y compacta limita su aplicabilidad en ciertas disposiciones típicas de subestaciones.
1 Problemas con las RMUs aisladas por gas
La figura 1 ilustra un diseño típico de subestación de distribución, donde el gabinete combinado de interruptor de carga-fusible requiere un pararrayos, y el gabinete de transformador de voltaje (VT) requiere dos VTs de resina fundida de 10/0.1/0.22kV. Si los proyectos seleccionan RMUs aisladas por gas como el RM6 de Schneider o el Safenng de ABB, no se pueden cumplir completamente los requisitos de diseño.
1.1 Dificultad para instalar pararrayos en gabinetes de interruptor de carga-fusible
Para los gabinetes de entrada/salida de interruptores de carga, ambas marcas proporcionan suficiente espacio en el compartimento de cables con tapones tipo C (conformes a IEC 60137), permitiendo accesorios de cable T plug-in y pararrayos plug-in. En los gabinetes de interruptor de carga-fusible:
- Safenng: Los fusibles montados horizontalmente (Figura 2) conservan el espacio de cable, permitiendo la instalación de pararrayos plug-in.
- RM6: Los fusibles montados verticalmente (Figura 3) ocupan el espacio de cable, con tapones tipo A que limitan los accesorios a tipos codo/recto. No hay espacio para pararrayos plug-in, y no hay pararrayos disponibles en el mercado compatibles con accesorios codo/recto.
1.2 Dificultad para instalar VTs en gabinetes de VT
Los gabinetes de VT estándar requieren tres unidades de fusibles de alta tensión y dos VTs monofásicos en una configuración V (doble bobinado, 10/0.1kV para medición, 10/0.22kV para alimentación; ≥1000VA de salida secundaria). Las RMUs aisladas por aire (por ejemplo, Schneider SM6) ofrecen suficiente espacio (500×840×950mm). En contraste, las RMUs aisladas por gas tienen compartimentos de cable compactos (~400×350×700mm), insuficientes para accesorios de cable, cables de conexión, fusibles expuestos, VTs o un claro de 125mm entre fases/tierra.
Los fabricantes suelen agregar un gabinete vacío junto al gabinete de interruptor de carga para alojar los VTs y fusibles, conectándolos mediante cables. Sin embargo, esto compromete:
- La seguridad durante el mantenimiento de los VT debido a la falta de interbloqueos mecánicos.
- La compacidad y estética de las estaciones exteriores.
2 Soluciones para la instalación de pararrayos
2.1 Omisión de pararrayos
DL/T 620-1997 Protección contra sobretensiones y coordinación de aislamiento para instalaciones eléctricas de corriente alterna exige pararrayos para cables >50m conectados a líneas aéreas. Para cables ≤50m, los pararrayos pueden instalarse solo en un extremo. Sin embargo, la norma no exige explícitamente pararrayos en cabezas de cable plug-in de RMUs aisladas por gas de 10kV.
Los edificios urbanos modernos cuentan con extensas redes de protección contra rayos, reduciendo el riesgo de impactos de rayos. Las conexiones de cable aéreo son raras en las ciudades, lo que hace poco probable que los sobresaltos directos de rayos lleguen a los núcleos de los cables. Las prácticas internacionales (por ejemplo, accesorios de pararrayos tipo T) a menudo se omiten en áreas urbanas. Las RMUs aisladas por gas en la provincia de Zhejiang operan de manera confiable durante años sin pararrayos. Por lo tanto, se pueden omitir los pararrayos para las subestaciones de RMUs aisladas por gas en áreas urbanas.
2.2 Criterios de selección de pararrayos
Para redes suburbano/rurales con cables conectados aéreos >50m, es necesario instalar pararrayos. Para unidades puras de interruptor de carga, la mayoría de los productos son suficientes. Para unidades de interruptor de carga-fusible, especifique fusibles dispuestos horizontalmente para reservar espacio para pararrayos, evitando problemas de retroajuste.
3 Soluciones para la instalación de transformadores de voltaje
La miniaturización de los gabinetes de VT requiere resolver el aislamiento eléctrico y las restricciones de espacio.
3.1 Resolución del aislamiento eléctrico
El uso de fusibles/VTs estándar de RMUs aisladas por aire en compartimentos aislados por gas viola las normas de distanciamiento. La solución es adoptar componentes compatibles con el aislamiento, como el VT JSZV16-10R. Características incluyen:
- Accesorios de cable estilo americano integrados para aislamiento completo.
- Fusibles reemplazables incorporados en los terminales de alta tensión.
- Voltaje nominal: 10/0.1/0.22kV.
Configuración de cableado:
- Lado del interruptor de carga: accesorios T tangibles estilo europeo.
- Lado del VT: accesorios codo tangibles de 20kV estilo americano (compatibles con fusibles de VT).
- La figura 4 muestra el VT y los accesorios estilo americano.
Todos los componentes están completamente aislados y tangibles. La limitación es el tamaño del VT JSZV16-10R (diseñado para RMUs exteriores compactas), restringiendo la salida de 220V a ≤2×400VA—suficiente para la carga de baterías de CC e iluminación.
3.2 Resolución de las restricciones de espacio
Las disposiciones validadas confirman que no hay suficiente espacio para VTs con accesorios de cable. Se probaron dos soluciones:
- Caja de VT montada en la parte superior: Cables externos y mantenimiento inseguro de VT (violación de interbloqueos).
- Base de VT montada en la parte inferior (implementada):
- Extiende el compartimento de cable hacia abajo.
- Altura: 400mm, compatible con compartimentos de cable de 700mm de alto.
- Permite el interbloqueo mecánico para el mantenimiento.
Resultado: Este diseño asegura una instalación y mantenimiento seguros mientras mantiene la compacidad de las RMUs aisladas por gas.
