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Interruptor automático de vacío para interiores (VCB)

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VCB

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El interruptor de vacío para interiores (VCB) es un dispositivo de conmutación de media tensión que utiliza interruptores de vacío para interrumpir las corrientes de carga normales y las corrientes de fallo en los sistemas de distribución eléctrica de interiores. Dado que el arco se extingue en el interior de una ampolla de vacío sellada, los VCB ofrecen una alta fiabilidad, una larga vida útil y un mantenimiento muy reducido.

Los VCB para interiores se instalan habitualmente en aparamenta revestida de metal, aparamenta en envolvente metálica y unidades de anillo principal (RMU) para sistemas que suelen funcionar entre 3,3 kV y 36 kV.

Construcción
Los componentes principales son:
·Interruptores de vacío: tubos de vacío herméticamente sellados que contienen contactos fijos y móviles.
·Contactos principales: conducen la corriente de carga en condiciones normales de funcionamiento.
·Mecanismo de accionamiento: actuador accionado por resorte o magnético para abrir y cerrar el interruptor.
·Polos aislantes: resina epoxi u otro aislante sólido que soporta los interruptores.
·Bastidor del interruptor: estructura mecánica que soporta los interruptores y el mecanismo de accionamiento.
·Contactos de desconexión primarios: conectan el interruptor a las barras colectoras de la instalación de conmutación y a los circuitos de cableado (tipos extraíbles).
·Conector secundario: conecta los circuitos de control y protección.
·Contactos auxiliares: proporcionan indicación de estado y enclavamiento.
·Unidad de control: incluye la bobina de disparo, la bobina de cierre, el sistema de carga del motor y los indicadores de posición.

Principio de funcionamiento
1. Durante el funcionamiento normal, los contactos permanecen cerrados y conducen la corriente de carga.
2. Cuando se detecta una falla, el relé de protección excita la bobina de disparo.
3.El mecanismo de accionamiento separa rápidamente los contactos en el interior del interruptor de vacío.
4. Se forma un arco de vapor metálico de corta duración entre los contactos.
5. En el siguiente paso por cero de la corriente alterna, el vacío extingue el arco, ya que no hay gas que mantenga la ionización.
6. El vacío recupera la rigidez dieléctrica casi al instante, lo que evita que se vuelva a producir el arco.
7. El circuito en fallo queda aislado de forma segura.

Tipos de VCB para interiores

1. Tipo fijo
· Montado de forma permanente en el cuadro eléctrico.
· Menor coste de instalación.
· Se utiliza cuando no es necesario desmontarlo con frecuencia.

2. Tipo extraíble (deslizante)
·Montado sobre un carro móvil.
·Se puede extraer para su inspección o mantenimiento sin desmontar el cuadro eléctrico.
·Ofrece posiciones de servicio, prueba y desconexión con enclavamientos mecánicos.
·Ampliamente utilizado en instalaciones industriales y subestaciones de servicios públicos.

Características principales
·Instalación: en interiores
·Rango de tensión: normalmente 3,3–36 kV
·Medio de interrupción: vacío
·Extinción del arco: en corriente cero en vacío
·Mecanismo de accionamiento: resorte o actuador magnético
·Mantenimiento: muy reducido
·Impacto medioambiental: no requiere gas SF₆

Ventajas
·Excelente capacidad de extinción de arco.
·Larga vida útil eléctrica y mecánica.
·Requisitos de mantenimiento mínimos.
·Tamaño compacto.
·Alta fiabilidad de funcionamiento.
·Rápida interrupción y recuperación dieléctrica.
·Sin riesgo de incendio asociado al aceite aislante.
·Respetuoso con el medio ambiente debido a la ausencia de gases aislantes de efecto invernadero.
·Adecuado para operaciones de conmutación frecuentes.

Desventajas
·Destinado principalmente a sistemas de media tensión.
·Los interruptores de vacío son unidades selladas y, por lo general, se sustituyen en lugar de repararse.
·Coste inicial más elevado que el de algunos interruptores de aire o de aceite tradicionales, aunque los costes a lo largo del ciclo de vida suelen ser menores.

Aplicaciones típicas
·Subestaciones interiores
·Distribución eléctrica industrial
·Edificios comerciales
·Plantas de fabricación
·Instalaciones mineras
·Centros de datos
·Hospitales
·Aeropuertos
·Plantas de energía renovable
·Subestaciones de distribución de las empresas de servicios públicos

Características técnicas típicas
·Tensión nominal: 3,3–36 kV
·Frecuencia nominal: 50/60 Hz
·Corriente nominal: 630–4.000 A
·Corriente de corte en cortocircuito: 16–50 kA
·Resistencia mecánica: 10 000–30 000 operaciones o más
·Medio de interrupción: vacío

Clases de tensión habituales
·3,3 kV
·6,6 kV
·7,2 kV
·11 kV
·12 kV
·15 kV
·17,5 kV
·24 kV
·33 kV
·36 kV

Normas pertinentes
·IEC 62271-100: especifica los requisitos y ensayos para interruptores de alta tensión de CA, incluidos los interruptores de vacío.
·IEC 62271-200: abarca los conjuntos de aparamenta de media tensión para interiores que incorporan interruptores de vacío (VCB).
·IEEE C37.04: define los valores nominales y los requisitos de rendimiento.
·IEEE C37.09: especifica los procedimientos de ensayo para interruptores automáticos.

Instalación típica
Un interruptor de vacío (VCB) extraíble para interiores suele instalarse dentro de una línea de aparamenta con revestimiento metálico, donde ocupa un compartimento específico para el interruptor. El mecanismo de extracción permite que el interruptor se desplace de forma segura entre las posiciones «conectado», «prueba» y «aislado», lo que facilita el mantenimiento y minimiza las interrupciones en el resto de la aparamenta.

Resumen
Un interruptor de vacío (VCB) para interiores es la tecnología de interruptores preferida para los sistemas de distribución eléctrica de media tensión en interiores. El uso de interruptores de vacío sellados proporciona una rápida interrupción de las fallas, una larga vida útil, un bajo mantenimiento, una alta fiabilidad y un funcionamiento respetuoso con el medio ambiente, lo que lo convierte en la opción estándar para los modernos cuadros de distribución industriales, comerciales y de servicios públicos.