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Elementos para protección y maniobras en baja, media y alta tensión.

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Mariano Freytes

on 19 October 2012

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Transcript of Elementos para protección y maniobras en baja, media y alta tensión.

Elementos para protección y maniobras en baja, media y alta tensión. Magnitudes Aparamenta Seccionadores Instalación eléctrica Solitictaciones Elementos De maniobra De proteccion Interruptores Contactores Reles térmicos Fusibles Interruptores magneticos Interruptores de potencia Aparamenta Electrica Conjunto de aparatos de maniobra, proteccion, medida, regulacion y control Alta Tension Media Tension Baja Tension Valores nominales o asignados VALORES NOMINALES Tensión nominal Corriente nominal Máxima intensidad térmica Máxima corriente de sobrecarga Nivel de aislamiento Poder de cierre Poder de corte Solicitaciones Calentamiento Aislamiento Esfuerzos mecanicos Elementos de una instalacion electrica Una instalación eléctrica: uno o varios circuitos eléctricos destinados a un uso específico y que cuentan con los equipos necesarios para asegurar el correcto funcionamiento de ellos y los aparatos eléctricos conectados a los mismos. Alta Tension
132KV Media Tension
13.2 KV o 33KV Baja Tensión
>1000V Elementos que protegen a la instalacion Receptores Conductores Elementos de maniobra Elementos de control Elementos que protegen a las personas Efecto Joule Corrientes parasitas Perdidas dielectricas Contactor Componente electromecanico Establece o interrumpe el paso de la corriente Corta la corriente electrica de receptor o instalacion Accion a distancia Dos posiciones Estable Reposo Conmutacion "Todo o Nada" Facilita su utilizacion para operario Partes Carcasa Electroiman Bobina Nucleo Espira de sombra Armadura Funcionamiento Contactos principales Circuito principal Contactos secundarios NA NC Circuito auxiliar Bobina Corriente Nucleo Ventajas de los contactores Muy util en la utilizacion de arranque y paro de maquinas Robusto y fiable Facil adaptacion a la tension de alimentacion Facilita la distribucion de los puestos de paro de emergencia Proteccion del receptor Funcionamiento en intermitente y continuo Termistores Resistores termicamente sensibles Negativos (NTC) Positivos (PTC) Fabricacion a partir de oxidos de metales de transicion Rango de operacion entre -200 y 1000 ºC Ofrecen estabilidad mecánica,  térmica y eléctrica, junto con un alto grado de sensibilidad Si se requiere un cambio drástico en la resistencia a una temperatura específica o nivel de corriente Operacion Sensores de temperatura Fusible de estado solido Sensor de nivel de liquidos Funcionamiento Variacion de la resistencia semiconductor con la temperatura NTC PTC Temperatura Portadores Resistencia Coeficiente negativo Adquiere propiedades metalicas Coeficiente Positivo Fusibles Fusibles Proteccion de circuitos electricos Efecto Joule Fusión por efecto de Joule de un hilo o lámina intercalada en la línea como punto débil interruptores Formas y tamaños diferentes Conductor fusible Circular Laminas Metalico o aleacion con bajo punto de fusion Descartables y de facil intercambio Mas economicos que los interruptores automaticos Elevado poder de corte Calibrados segun la corriente (Amperios) Fusibles comerciales NH Poder de corte de hasta 150kA a 400V Definición Materiales Clasificación Actuantes Pulsadores Cantidad de polos Cantidad de vías Combinados tipos basculante pulsador rotativo magnétotermico reed switch centrífugo transferencia mercurio dip disyuntor Interruptores de potencia Magnéticos Seccionadores Dispositivos mecánicos que conectan y desconectan diversas partes de una instalacion electrica para efectuar maniobras de operacion o de mantenimiento Clasificación segun su accionamiento Seccionadores de cuchillas giratorias Seccionadores de cuchillas deslizantes Seccionadores de columnas giratorias Seccionadores de pantógrafo Seccionadores semipantógrafos Tipos de Mando •Mando por pértiga •Mando mecánico a distancia •Mando por servomotor Interruptores Aparato mecánico que establece, soporta e interrumpe la corriente en las condiciones normales del circuito y circunstancialmente condiciones
sobrecarga y durante un tiempo determinado, intensidades tales como las de cortocircuito. Denominaciones Interior de fusible DO (NEOZED) Tipo D01, para fusibles de 2 a 16 A.
Tipo D02, para fusibles de 2 a 63 A.
Tipo D03, para fusibles de 80 y 100 A. D (DIAZED) Tamaño de 25 A, para fusibles de 2 a 25 A.
Tamaño de 63 A, para fusibles de 35 y 50 A.
Tamaño de 100 A, para fusibles de 80 y 100 A. Interruptor sencillo SPST Pulsador SPST Doble polo Doble vías Doble polo y doble vía Alejado de los mandos de control de potencia Informacion sobre la accion realizada Circuitos de esclavizacion y de señalizacion Contactores auxiliares Funcionamiento Excitacion de la bobina Movimiento del nucleo Contactos auxiliares Arraste de contactos Conexion de contactos principales Elemento movil Cierra el circuito cuando es energizado por la bobina Accion de un muelle 10 milisegundos Par resistente Contactos Elementos conductores Tipos de interruptores de potencia Compuesto por tres elementos Dos partes fijas en la coraza De gran volumen
de aceite Parte movil en la armadura Contactos principales Contactos auxiliares Soporte fabricado en material no conductor Pequeño volumen
de aceite Elemento motor del contactor compuesto por una serie de dispositivos Neumáticos En vacío Circuito electrico y bobina Transforman la energía eléctrica en magnetismo que provoca el movimiento mecanico Arrollamiento de alambre de cobre Produce un campo electromagnetico Hexafluoruro
de azufre Nucleo atrae la armadura y cierra el circuito Parte metalica de material ferromagnetico en forma de E Concentra y aumenta el flujo magnetico Forma parte del circuito magnético, situado en el nucleo de la bobina Crea un flujo magnetico auxiliar desfasado 120º Evita ruidos y vibraciones Cuando deja de ser alimentada, abre los contactos y vuelve a su posición original Especificaciones técnicas Tensión nominal Elementos de proteccion contra sobreintensidades Sobreintensidad : Toda corriente superior a la admisible Frecuencia nominal Sobrecarga Circula por una linea mas intensidad de la corriente nominal durante un largo tiempo. Provienen de un mal dimesionamiento de la instalacion Producen aunmento de perdidas y temperatura Corriente nominal Rigidez dieléctrica Ciclo de trabajo Habituales en motores y transformadores Cortocircuitos Corriente de cortocircuito
de momentánea Se unen dos puntos a diferente potencial por una union conductora. Corriente de cortocircuito
de interrupción Se presentan corrientes muy elevadas. Producen maximos esfuerzos termicos y electrodinamicos Relés termicos Baja tensión Relé
Térmico Lamina de dos metales de diferente coeficiente de dilatacion Incremento de corriente Calentamiento de bimetalicos Relé
Magnético Deformacion de las mismas Relé
Electromagnetico Apertura de contactos Reles termicos enchufados a un contactor Proteccion de motores Necesitan proteccion frente a cortocircuitos No tienen contactos de fuerza Ejemplos de fusibles Cilindros con capuchon Fusible de cuchillas Clasificacion Funcion De maniobra
De proteccion
De medida
De regulacion
De control
Bobinas de reactancia y condensadores Tension Baja tension
Media tension
Alta tension
Muy alta tension Emplazamiento Montaje interior
Montaje exterior o intemperie Tipo de proteccion No protegidos o abiertos
Protegidos con envolvente metalica Domesticas
Industriales
Redes electricas de produccion, transporte y distribucion Utilizacion En CA, la corriente de llamada es relativamente alta Genera un campo magnetico intenso y cierra el circuito Aumenta la impedancia de la bobina Corriente de llamada Corriente de trabajo NA NC Proteccion de maquinas frente a sobrecargas Carecen de contactos de fuerza Establecer o interrumpir la corriente Conexion o desconexion de los consumidores En carga En vacio Interruptor automático o disyuntor mas comunes Pequeño interruptor automático Interruptor con fusible Otro tipo de interruptores Interruptor diferencial Reed switch Interruptor centrifugo Interruptor de transferencia Interruptor DIP Hall-effect switch Interruptor inercial Interruptor de membrana Interruptor de nivel Sensor de flujo Interruptor de mercurio Efecto magnetico Efecto termico Funcionamiento Corriente por electroiman Fuerza Abre el contacto Lamina bimetalica Deformacion por temperatura Apertura del contacto Abrir y cerrar un circuito electrico Directa Mando electromagnetico Contactos confeccionados de aleaciones de cobre o metales mas valiosos Aleacion de laton Cobre puro Cobre con baño y aleaciones Desconecta una carga o parte del sistema eléctrico Operación normal o cortocircuito Manual o por señal de un rele Arco Electrico Inevitable al abrir el circuito Mantiene la circulación de corriente • Medio Ambiente.
• Agentes ionizantes o des ionizantes.
• La tensión entre los contactos.
• Contactos
• Cámara apaga chispa.
• Sistema de extinción. Extincion del arco Incremento de resistencia Enfriamiento, alargamiento o division Ventajas:
- Construcción sencilla,
- Alta capacidad de ruptura,
- Pueden usarse en operación manual y automática,

Desventajas:
- Posibilidad de incendio o explosión.
- Necesidad de inspección periódica de la calidad y cantidad de aceite en el estanque.
- Ocupan una gran cantidad de aceite mineral de alto costo.
- No pueden usarse en interiores.
- No pueden emplearse en conexión automática.
- Los contactos son grandes y pesados y requieren de frecuentes cambios.
- Son grandes y pesados. Ventajas:

- Comparativamente usan una menor cantidad de aceite.
- Menor tamaño y peso en comparación a los de gran volumen.
- Menor costo.
- Pueden emplearse tanto en forma manual como automática.
- Fácil acceso a los contactos.
Desventajas:
- Peligro de incendio y explosión aunque en menor grado comparados a los de gran volumen.
- No pueden usarse con reconexión automática.
- Requieren una mantención frecuente y reemplazos periódicos de aceite.
- Sufren de mayor daño los contactos principales. Ventajas:
- No hay riesgos de incendio o explosión.
- Operación muy rápida.
- Pueden emplearse en sistemas con reconexión automática.
- Alta capacidad de ruptura.
- La interrupción de corrientes altamente capacitivas no presenta mayores dificultades.
- Menor daño a los contactos.
- Fácil acceso a los contactos.
- Comparativamente menor peso.
Desventajas:
- Poseen una compleja instalación debido a la red de aire comprimido, que incluye motor, compresor, cañerías, etc.,
- Construcción más compleja,
- Mayor costo, Ventajas
- Tiempo de operación muy rápidos, en general la corriente se anula a la primera pasada por cero.
- Rigidez dieléctrica entre los contactos se restablece rápidamente impidiendo la reignición del arco.
- Son menos pesados y más baratos.
- Prácticamente no requieren mantención y tienen una vida útil mucho mayor a los interruptores convencionales.
- Especial para uso en sistemas de baja y media tensión.
Desventajas:
- Dificultad para mantener la condición de vacio.
- Generan sobre-tensiones SF 6 Material aislante Gas pesado, estable, inerte, inodoro e inflamable Características comparativas Constructivas Forma de extincion de arco Rigidez dielectrica entre contactos Aislan tramos de circuitos de forma visible Maniobran en vacio Capaces de soportar corrientes nominales, sobreintensidades y corrientes de cortocircuito durante un tiempo especificado. Asegura que no haya tension en el tramo Seguridad del operario Deben permitir la observación clara y precisa de la distancia de aislamiento en aire. Tipo de apertura en funcion de las distancias Los seccionadores estan situados tanto en interiores como en la intemperie Instalados en posiciones intermedias de líneas aéreas.
Instalados en algunas derivaciones de la red de distribución.
Instalados en celdas de obra civil con alimentación aérea.
Instalados en celdas metálicas. Manual Telemandado Cuchillas o polos principales Aisladores soporte Dotan del aislamiento necesario Tensiones medias Interiores Exteriores Unipolares Tripolares Base o armazon metalico rigido Aisladores Contacto fijo o pinza de contacto Contacto movil o cuchilla giratoria Seccionadores unipolares pueden provocar desequilibrios Preferibles los tripolares Tamaño y forma de los aisladores Es conveniente la puesta a tierra Palancas auxiliares Están construidos de forma que cuando están conectadas las cuchillas del seccionador resulte imposible conectar las cuchillas de puesta a tierra Similares a los de cuchillas giratorias, pero requieren menos espacio Cuchillas se desplazan longitudinalmente Capacidad de desconexion mucho menor que los de cuchillas deslizantes Instalaciones a la intemperie para media y alta tension Cuchilla fijada sobre una columna central giratoria Interrupcion doble Columnas exteriores están montadas rígidamente sobre un soporte metálico de perfiles de acero Simplificar la concepción y la realización de las instalaciones de distribución de alta tensión en intemperie Conexion entre lineas y barras a distinta altura y cruzadas entre si Conexión del contacto móvil directamente sobre la línea Seccionadores de un solo poste aislante Sistema mecanico de barras conductoras de forma de pantografos La parte fija, llamada trapecio, está colgada de un cable o de un tubo que constituyen las barras, exactamente sobre el pantógrafo de tal manera que al elevarse el contacto móvil, éste se conecta con la mordaza fija cerrando el circuito. Carrera de cierre se efectua sin ayuda del mando Contacto es totalmente independiente de la posición final de los elementos de mando Seccionadores de palanca Brazo del seccionador se mueve en plano vertical y abierto que genera un espacio de aislamiento horizontal Alta confiabilidad y diseño simple Identicos al tipo pantografo Brazos paralelos unidos entre si, articulados Conducido en uno de sus extremos El extremo libre se introduce casi horizontalmente en el contacto fijo El cierre confiable está garantizado incluso si el tiro de los conductores cambia como resultado de fluctuaciones de la temperatura o de cortocircuitos. Mecanismo de giro acomoda el sistema de palanca Sistema de palanca alcanza posicion central en ambas posiciones y el seccionador es bloqueado • Mecanismos de biela y manivela.
• Mecanismos por árbol y transmisión.
• Mecanismos por cadena y piñones. • Motor eléctrico con reducción.
• Grupo motor-bomba y transmisión hidráulica.
• Grupo motor-compresor y transmisión neumática. Mandos por pertiga y mecanico a distancia son los mas utilizados en media tension Mandos por servomotor principalmente en seccionadores de columnas giratorias y de pantografo. Requieren que esten dotados contactos auxiliares y dispositivos de interrupcion de fin de carrera Sin distancia de seccionamiento La duración de los contactos limitan la cantidad de maniobras que pueden hacerse en distintas condiciones, sin mantenimiento (desgaste de los contactos) Tipo de interrupcion en funcion del principio de funcionamiento del interruptor Aquellos que no pueden llegar a interrumpir cortocircuitos Interruptores de maniobra Si comparamos las características de aislacion que fijan las normas para interruptores y seccionadores, notaremos diferencias en la aislacion entre contactos abiertos, en alta tensión en particular el interruptor siempre se encuentra asociado a seccionadores por lo que la función de seguridad de la aislacion se ha asignado a estos últimos. Dos posiciones Abiertos Cerrados Poder de interrupcion Desde 1 kA hasta varias decenas En un cortocircuito la corriente debe ser interrumpida en un tiempo breve para proteger el interruptor Un interruptor esta asociado a reles que censan la corriente que producen un disparo en un tiempo inversamente proporcional a la corriente Un relé magnético produce el disparo prácticamente instantáneo, la duración de la falla será mínima, sumándose al tiempo del relé la breve duración del arco Aparato mecánico de conexión capaz de establecer, soportar e interrumpir la corriente en las condiciones normales del circuito y de interrumpir o establecer corrientes anormales como las de cortocircuito. Aparato mecanico de conexión destinado a abrir y cerrar manualmente un circuito y abrirlo en funcionamiento automatico cuando la intensidad exceda un valor determinado. (Aplicable cuando V es menor a 415 V e I es menor a 82 A: instalaciones BT). Es la combinación en un solo conjunto de los elementos definidos en 6.2 y 6.3. deberá poseer un enclavamiento tal que para acceder a la reposición de los fusibles, se deba previamente seccionar la alimentación. Este enclavamiento podrá lograrse mediante traba de puerta, obstáculo de acceso a los fusibles cuando el interruptor se encuentre cerrado, etc. Magneticos Termicos Complemento Ademas de la desconexion automatica, esta provisto de palanca para desconexion manual Interruptor magnetotermico
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