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Para los ingenieros que revisan un diagrama unifilar (SLD) para un proyecto de distribución secundaria, surge un punto de decisión recurrente: ¿Dónde trazamos la línea divisoria entre un interruptor de corte de carga (LBS) y un interruptor de vacío (VCB)?
Visualmente, suelen aparecer idénticos en un panel de programación, normalmente junto a otros. componentes de aparatos de conexión. Sin embargo, una aplicación incorrecta en este caso no es solo un error semántico, sino un riesgo capital. Especificar en exceso los VCB aumenta innecesariamente los costes del proyecto (a menudo en un 300%), mientras que especificar de forma insuficiente un LBS en una función de eliminación de fallos compromete el cumplimiento de las normas de seguridad y puede provocar fallos catastróficos.
La distinción es fundamental para la distribución de media tensión (MT):
Este artículo va más allá de las definiciones básicas para explorar la realidad técnica del SF6 LBS: su física interna, por qué sigue siendo el estándar para las unidades principales en anillo (RMU) y cómo aplicarlo correctamente en IEC 62271 normas.
Un Interruptor de corte de carga SF6 Es un dispositivo de conmutación mecánico capaz de establecer, transportar e interrumpir corrientes en condiciones normales del circuito. Esencialmente, estrictamente definido por IEC 62271-103, también debe ser capaz de fabricación en un cortocircuito (cierre sobre una falla) de manera segura, aunque no pueda descanso esa culpa.
La terminología suele confundir a los ingenieros junior. Aclaremos las tres capacidades básicas:
Es fundamental comprender la limitación mecánica: Un LBS no puede interrumpir un cortocircuito. La velocidad de contacto y la energía de extinción del arco son insuficientes para manejar los kiloamperios de un escenario de falla. Intentar abrir un LBS durante una falla provocará un sobrecalentamiento y la explosión del equipo de conmutación.
Por eso, las unidades LBS de los alimentadores de transformadores se combinan invariablemente con Fusibles HRC. Los fusibles proporcionan la eliminación de fallos, mientras que el interruptor se encarga de las operaciones manuales.
Referencia externa: Para obtener más información sobre las definiciones de aparatos de conexión, consulte el IEC Electropedia (Vocabulario Electrotécnico Internacional) para la terminología estándar sobre “interruptores-seccionadores”.
¿Por qué seguimos confiando en Hexafluoruro de azufre (SF6) ¿A pesar del intenso escrutinio medioambiental? Porque físicamente es casi imbatible como medio de interrupción para aparatos de conexión compactos en comparación con el aire o el aceite.
El SF6 es un gas “electronegativo”. Esto significa que sus moléculas tienen una gran afinidad por los electrones libres. Cuando se forma un arco (que es esencialmente un flujo de electrones), las moléculas de SF6 capturan estos electrones libres para formar iones negativos pesados:
SF6 + e– → SF6–
Estos iones pesados son mucho menos móviles que los electrones libres, lo que reduce drásticamente la conductividad del plasma del arco. Este proceso “priva” efectivamente al arco de su trayectoria conductora.
El SF6 tiene una propiedad única por la que su conductividad térmica alcanza picos a temperaturas de disociación del arco (alrededor de 2000 K-3000 K). Esto le permite transportar el calor lejos de la zona de contacto de forma mucho más eficiente que el aire. Este rápido enfriamiento es esencial para Recuperación dieléctrica—asegurando que, cuando la corriente alterna alcanza el “cero”, el espacio recupere su resistencia aislante más rápido de lo que el voltaje puede aumentar a través de él (voltaje de recuperación transitoria).
A diferencia del aceite, que se degrada y se convierte en lodos de carbono, o del aire, que forma ozono, el gas SF6 se recombina después de que se extingue el arco.
SF6 ↔ S + 6F
Una vez que el arco se enfría, los átomos de azufre y flúor se recombinan de nuevo en SF6 estable. Esta propiedad de “autocuración” permite que un LBS sellado funcione durante más de 20 años sin necesidad de recargar gas.
Si un Interruptor automático de vacío (VCB) Si pueden gestionar tanto cargas como fallos, ¿por qué no utilizarlos de forma universal? La respuesta está en la topología de la red y en la eficiencia del gasto de capital (CAPEX).
La distribución secundaria suele emplear una estructura en anillo para garantizar la redundancia. En una unidad principal en anillo (RMU) estándar, es posible que vea una configuración “CCF”: dos interruptores de cable y un interruptor de fusible.
El espacio es un bien escaso en la infraestructura urbana. Un conjunto VCB estándar requiere mecanismos de funcionamiento voluminosos (motores de carga por resorte) y botellas de vacío.
Un SF6 LBS aprovecha la alta rigidez dieléctrica del gas (2,5 veces superior a la del aire), lo que permite minimizar las distancias entre fases. Esto permite la construcción de Aparatos de conexión aislados con gas (GIS) que pueden instalarse en subestaciones estrechas situadas en aceras o en torres de aerogeneradores, lugares en los que los interruptores aislados por aire tradicionales simplemente no cabrían.
¿Cómo elimina realmente el interruptor el arco? No se trata solo de abrir los contactos, sino también de la dinámica de fluidos dentro del depósito de gas.
Este es el diseño mecánico más común para la interrupción de carga.
Utilizado en aplicaciones más pesadas o marcas específicas (como las gamas más antiguas de Schneider Electric), este método utiliza la energía del propio arco.
Las normas de seguridad modernas (IEC 62271-200) han impuesto de manera efectiva la Desconector de tres posiciones en aparatos de conexión aislados con gas. Esto sustituye al antiguo método de utilizar interruptores separados para el aislamiento y la puesta a tierra, que dependía en gran medida de complejos enclavamientos para evitar errores.
Las tres posiciones están integradas mecánicamente en un solo eje o conjunto entrelazado:
El enclavamiento mecánico hace que sea físicamente imposible pasar de ENCENDIDO directamente a TIERRA. Debes pasar por APAGADO. Esta seguridad intrínseca evita el “error humano” de conectar a tierra una línea con corriente, que es una de las principales causas de accidentes eléctricos en los equipos de conmutación antiguos.
Componente relacionado: Para obtener especificaciones detalladas sobre la conexión a tierra de seguridad, consulte nuestro Interruptores de puesta a tierra de alta tensión para interiores (serie JN15) que a menudo se integran en las versiones aisladas por aire de estos paneles.
Uno de los aspectos más interesantes desde el punto de vista técnico del LBS es cómo imita a un disyuntor cuando se combina con fusibles. Esto se rige por IEC 62271-105.
En una “combinación de interruptor y fusible”, el mecanismo LBS no es solo manual, sino que cuenta con un resorte de apertura con energía almacenada que se puede activar de forma remota.
Secuencia de funcionamiento:
¿Por qué es esto tan importante? Si solo se fundiera un fusible y el interruptor permaneciera cerrado, el motor o el transformador funcionarían en dos fases (“monofásico”), lo que provocaría un sobrecalentamiento y un fallo. El mecanismo de percusión garantiza que el funcionamiento del fusible provoque un aislamiento completo.
Para un fabricante de interruptores de vacío, el VCB es el producto estrella. Pero para un planificador de redes, es una herramienta específica para un problema específico.
| Parámetro | Interruptor de corte de carga SF6 (LBS) | Interruptor automático de vacío (VCB) |
|---|---|---|
| Función principal | Gestión de carga y aislamiento | Interrupción y protección ante fallos |
| Limpieza de fallos | No (Se deben utilizar fusibles HRC) | Sí (Hasta 40 kA+) |
| Cambio de vida | Moderado (clase E3 según la IEC, ~100 operaciones a plena carga) | Alta (clase E2/C2 de la IEC, ~10 000 operaciones a plena carga) |
| Complejidad del control | Simple (mecanismo de resorte) | Complejo (relés, TC, alimentación auxiliar) |
| Base del costo | Bajo (coste base) | Alto (3 a 4 veces el coste de LBS) |
| Función típica | Cables de anillo RMU, seccionamiento manual | Alimentadores principales, generadores críticos |
El SF6 es un potente gas de efecto invernadero (PEG de 23 500). Las nuevas normativas (como el Reglamento sobre gases fluorados de la UE) están impulsando la eliminación gradual del SF6 en los equipos de conmutación de media tensión. Las alternativas:
Mientras la industria se encuentra en transición, el SF6 sigue siendo dominante en las infraestructuras y mercados existentes, donde el tamaño compacto es la principal limitación.
P1: ¿Puedo utilizar un SF6 LBS si la presión del gas es baja? Rotundamente no. La capacidad de extinción del arco depende de la densidad del gas. Si el manómetro indica una presión baja (normalmente una zona roja), los enclavamientos mecánicos deben impedir el funcionamiento. Forzar el funcionamiento en este estado puede provocar una descarga eléctrica y la rotura del depósito.
P2: ¿Cómo puedo probar un SF6 LBS instalado? A diferencia de los VCB, no es fácil comprobar la resistencia de contacto de una unidad sellada. El mantenimiento consiste principalmente en:
P3: ¿Puede un LBS interrumpir la corriente de un banco de condensadores? Las unidades LBS estándar tienen dificultades con las corrientes capacitivas (líneas o bancos de condensadores) debido al riesgo de reactivación. Debe especificar un interruptor probado para IEC 62271-103 Clase C1 o C2 si tiene intención de cambiar con frecuencia cables sin carga o bancos de condensadores.
El Interruptor de corte de carga SF6 sigue siendo la columna vertebral de la distribución secundaria, no porque sea el dispositivo más potente, sino porque es el más adecuado. Ofrece el equilibrio óptimo entre seguridad, compacidad y coste para la gran mayoría de los nodos de conmutación de una red.
El diseño exitoso de una red se basa en el uso de VCB para proteger los activos pesados y unidades LBS para gestionar el flujo. Confundir ambos conceptos conduce a presupuestos inflados o a comprometer la seguridad.
Una guía técnica detallada que analiza las propiedades aislantes del gas SF6, los mecanismos de extinción de arcos eléctricos y una comparación crítica entre LBS y VCB para redes de media tensión.
Descargar la guía SF6 LBS
