En ingeniería eléctrica , el bus de fase aislada (IPB) , también conocido como bus de fase aislada (PIB) en algunos países, es un método de construcción para circuitos que transportan corrientes muy grandes, típicamente entre un generador y su transformador elevador en una planta de energía a vapor o hidroeléctrica de gran tamaño .
Cada corriente de fase se transporta en un conductor separado, encerrado en una carcasa metálica separada conectada a tierra. [1] Los conductores suelen ser tubos huecos de aluminio o barras de aluminio, soportados dentro de la carcasa sobre aisladores de porcelana o polímero. Las carcasas metálicas están conectadas eléctricamente de modo que la corriente inducida, casi de la magnitud de la corriente de fase, pueda fluir a través de la carcasa, en la dirección opuesta a la corriente de fase. El campo magnético producido por esta corriente cancela casi exactamente el campo magnético producido por la corriente de fase, por lo que casi no se produce ningún campo magnético externo. Esto también limita la cantidad de fuerza producida entre los conductores durante un cortocircuito . Las carcasas externas de los conductores permanecen a un potencial bajo con respecto a la tierra física y generalmente están conectadas a tierra.
Al encerrar los conductores en carcasas separadas se obtiene un alto grado de protección contra fallas bifásicas y trifásicas. Casi cualquier falla sería, en cambio, una falla a tierra monofásica que no produce una gran corriente de falla. Los conductores entre el generador y el primer disyuntor son aún más importantes para proteger contra fallas bifásicas y trifásicas porque no hay un disyuntor que pueda detener la corriente de falla del generador. Si bien la mayoría de los disyuntores modernos interrumpirán la corriente de falla en menos de 50 ms, la corriente de falla del generador tardará varios segundos en interrumpirse porque la corriente de campo en el rotor tarda este tiempo en descargarse. Por lo tanto, las consecuencias de una falla bifásica o trifásica entre el generador y el primer disyuntor son mucho más graves y a menudo resultan en daños severos a las barras colectoras y al equipo cercano.
El bus de fase aislada se fabrica en rangos de 3000 a 45 000 amperios y está diseñado para voltajes de 5000 voltios hasta aproximadamente 35 000 voltios. En los rangos de corriente más altos, se fuerza el paso de aire seco a través de los gabinetes y dentro de los conductores tubulares para enfriar los conductores mediante aire forzado . El aire de enfriamiento se recircula a través de un intercambiador de calor. Algunos elementos de los equipos de conmutación, como los disyuntores y los interruptores de aislamiento, se fabrican en carcasas compatibles con el bus de fase aislada. Los accesorios, como los transformadores de medida, los pararrayos y los condensadores, también se fabrican en carcasas compatibles. Debido al costo de su construcción y la pérdida de energía, el bus de fase aislada se usa generalmente en segmentos cortos; una gran central eléctrica subterránea puede tener un bus de fase aislada de hasta aproximadamente 250 metros para conectar los generadores a los transformadores en una caverna.
El enfriamiento por aire forzado puede duplicar aproximadamente la capacidad nominal de los conductores del mismo tamaño utilizados en un sistema autoenfriado. El costo adicional de las pérdidas y el consumo de energía del ventilador de enfriamiento debe equilibrarse con el menor costo de capital del bus. [2]
Se utilizan diversas formas de terminales flexibles, juntas de expansión y casquillos y terminales resistentes a la intemperie o al fuego con el bus de fase aislada. Algunos tipos de aparatos, como interruptores de desconexión, disyuntores y transformadores de instrumentos, se fabrican en carcasas que se pueden soldar para convertirse en una parte integral del sistema de bus de fase aislada. El bus de fase aislada generalmente se fabrica a medida para un proyecto en particular y requiere dimensiones precisas del equipo conectado para su fabricación.
Se fabrica un tipo más pequeño de bus de fase aislada para circuitos de corriente continua; este puede usarse en el circuito de campo de un generador.
Actualmente, el récord mundial de corriente para bus de fase aislada es de 52.000 A, para un bus fabricado por Alstom Power (desde 2015 General Electric Power) e instalado en la Central Nuclear de Civaux , en 1997.
Otros tipos de autobús son:
Se utilizan con valores nominales más bajos o cuando es posible una protección adecuada del circuito mediante dispositivos de sobrecorriente.