Monitorización de alta precisión de la densidad del gas aislante por comparación con gas de referencia

El principio de comparación del gas de referencia fue desarrollado y patentado por Trafag en los 80, y se ha convertido en el estándar líder de la industria para la supervisión de la densidad del gas aislante en el mercado de la Alta Tensión. Para que la monitorización de la densidad cumpla con los elevados requisitos de fiabilidad, precisión, estabilidad y durabilidad que precisa, la única opción es este sistema con temperatura totalmente compensada.

La medición de la densidad en cámaras presurizadas y aisladas en gas tiene que ver con la física, porque la presión, la densidad y la temperatura tienen una relación específica. La relación está definida por isócoras (cambio de estado constante) para cada gas aislante específico. El rendimiento del aislamiento de una cámara aislada en gas se consigue mediante una densidad definida que conduce a una presión específica a una temperatura determinada. En una cámara cerrada y estanca con gas, la densidad permanece siempre constante, pero las variaciones de temperatura producen variaciones de la presión del sistema.

Diagrama: Curva de presión de vapor - líneas de densidad equivalente del gas SF₆

Representación esquemática del principio de cámara de referencia: La cámara de referencia (f) se llena con el gas de referencia (c), que corresponde a la especificación del cliente, con una cantidad de gas previamente definida con precisión. En la cámara de referencia hay un sistema de fuelles (d, e), que se presuriza desde abajo con el gas aislante (a) del sistema que se va a monitorizar. En función de la densidad o la presión del gas, el sistema de fuelles se mueve y activa así los microinterruptores (h) ajustados específicamente para el cliente. El gas de referencia y el gas aislante a monitorizar están acoplados térmicamente por el sistema de fuelles y se comportan de forma idéntica, de modo que la temperatura no influye en la monitorización. El principio de medición está totalmente compensado con la temperatura, por lo que se trata de un principio de vigilancia absoluto.

La presión, o más exactamente la densidad, del compartimento de gas aislante que se desea monitorizar se compara a través del fuelle exterior (e) con la densidad predefinida del fuelle interior herméticamente cerrado (f) de la cámara de referencia. Si cambia la densidad del compartimento de gas, el sistema de fuelle acciona hasta cuatro microinterruptores independientes (h) a través de una varilla de conmutación y una placa de conmutación con resorte (g). Cada microinterruptor puede calibrarse en fábrica para una presión ascendente o descendente, es decir, si la densidad desciende por debajo de los valores predefinidos del punto de conmutación, los contactos del microinterruptor se cierran o se abren paso a paso. La precisión del punto de conmutación se comprueba en fábrica a -25°C, +20°C y +50°C.

Si la presión del compartimento de gas aislante (a,e) cae debido a fugas, la presión del fuelle interior herméticamente cerrado (f) aumenta su resistencia a la caída de la presión del compartimento. La varilla de conmutación con la placa de conmutación (g) se mueven hacia abajo. Si los efectos ambientales locales influyen en el acoplamiento directo de la temperatura de la cámara de presión (a) y el sistema de gas de referencia (c), por ejemplo en instalaciones al aire libre con fuerte radiación solar o condiciones meteorológicas extremas o rápidamente cambiantes, unas cubiertas térmicas especialmente diseñadas favorecen el equilibrio de la temperatura entre la cámara de presión y el sistema de gas de referencia.

El siguiente ejemplo servirá para explicar el funcionamiento del sistema de fuelles. Los parámetros definidos por el cliente en este ejemplo son:

• Presión de llenado (densidad) compartimento de gas aislante: 6,1 bar abs. @ 20°C, SF₆
• SP1: 5,7 bar abs. @ 20°C, punto de conmutación de alarma decreciente para el rellenado del compartimento
• SP2: 5,5 bar abs. @ 20°C, punto de conmutación de alarma de bloqueo decreciente
• SP3: 5,5 bar abs. @ 20°C, punto de conmutación de alarma de bloqueo decreciente redundante
• SP4: 6,4 bar abs. @ 20°C, punto de conmutación de alarma por sobrepresión del compartimento
• Fuelle interno de la cámara de referencia pre-presurizado en fábrica: 5,7 bar abs. @ 20°C, SF₆, sellado herméticamente, según SP1

Punto de conmutación de primera alarma
Cuando la presión desciende por debajo del punto de conmutación 1 (SP1) a 5,7 bar abs. @ 20°C, el primer microinterruptor conmuta y activa la primera alarma. Normalmente, la primera alarma indica que es necesario rellenar la cámara de presión.

Punto de conmutación de la alarma de parada de emergencia
Si la presión desciende aún más, en el ejemplo por debajo de 5,5 bar abs. a 20°C, entonces suelen conmutar otros dos microinterruptores redundantes (SP2 y SP3). Por defecto, estos puntos de conmutación se utilizan como parada de emergencia; la seguridad operativa y funcional del sistema ya no está garantizada.

Punto de conmutación de alarma alta
Un cuarto microinterruptor (SP4) puede utilizarse, por ejemplo, para controlar las condiciones de sobrepresión no deseadas durante las rutinas de rellenado del compartimento de presión. Si la presión sube por encima de 6,4 bares abs. @ 20°C, el microinterruptor conmuta y activa una alarma por sobrepresión.

¿Tiene alguna pregunta sobre el control de la densidad del gas aislante?