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Interruptores de Potencia_subestaciones eléctricas

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Susana Rodríguez G.

on 24 February 2014

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Transcript of Interruptores de Potencia_subestaciones eléctricas

Interruptores de Potencia
Subestaciones Eléctricas
Un interruptor es un dispositivo cuya función es interrumpir y restablecer la continuidad en un circuito eléctrico.
Si la operación se efectúa sin carga (corriente), el interruptor recibe el nombre de desconectador o cuchilla desconectadora.
Si la operación de apertura o de cierre la efectúa con carga(corriente nominal), o con corriente de corto circuito (en caso de alguna perturbación), el interruptor recibe el nombre de disyuntor o interruptor de potencia.
Existen distintas formas de clasificar a los interruptores, una de ellas, es por medio de extinción, pudiendo ser: interruptores en aceite (que ya no se utilizan), interruptores neumáticos, interruptores en vacío e interruptores en hexafloruro de azufre.

También se clasifican los interruptores como de construcción de "Tanque muerto" o de "Tanque vivo".
De tanque muerto significa que el tanque del interruptor y todos sus accesorios se mantienen al potencial de tierra y que la fuente externa y conexiones a la carga se hacen por medio de boquillas convencionales.
De tanque vivo significa que las partes metálicas y de porcelana que contienen el mecanismo de interrupción se encuentran montadas sobre columnas de porcelana aislante y están, por lo tanto, al potencial de línea.
Tipos de Interruptores
Los interruptores se pueden clasificar de acuerdo a sus características constructivas. Las principales características constructivas de los interruptores consisten en la forma en que se extingue el arco y a la habilidad mostrada para establecer la rigidez dieléctrica entre los contactos para soportar en buena forma (sin reencendido del arco) las tensiones de reignición.
Interruptores de Aceite
Interruptores de
gran volumen de
aceite
Interruptores de pequeño volumen de
aceite
Interruptores de Gran Volumen de Aceite
Generalmente se constituyen de tanques cilíndricos y pueden ser monofásicos. Los trifásicos son para operar a voltajes relativamente pequeños y sus contactos se encuentran contenidos en un recipiente común, separados entre sí por separadores (aislante). Por razones de seguridad, en tensiones elevadas se emplean interruptores monofásicos (uno por base de circuitos trifásicos.
Partes fundamentales de los interruptores de Gran volumen de aceite.
Tanque o recipientes, 1.
Boquillas y contactos fijos, 2-5.
Conectores (elementos de conexión
al circuito), 3.
Vástago y contactos móviles, 4-6.
Aceite de refrigeración, 7.

Cuando opera el interruptor debido a una falla, los contactos móviles se desplazan hacia abajo, separándose de los contactos fijos.
Al alejarse los contactos móviles de los fijos, se va creando una cierta distancia entre ellos, y en función de esta distancia está la longitud del arco eléctrico.
El arco da lugar a la formación de gases, de tal manera que se crea una burbuja de gas alrededor de los contactos, que desplaza una determinada cantidad de aceite. En la siguiente figura, se aprecia el proceso de interrupción.
Los interruptores de grandes capacidades con gran volumen de aceite originan fuertes presiones internas que en algunas ocasiones pueden explosiones. Para disminuir estos riesgos se idearon dispositivos donde se forman las burbujas de gas, reduciendo las presiones a un volumen menor. Estos dispositivos reciben el nombre de "cámaras de extracción" y dentro de estas cámaras se extingue el arco. El procedimiento de extinción es el siguiente:
1. Al ocurrir una falla se separan los contactos que se encuentran dentro de la cámara de extinción.
2. Los gases que se producen tienden a escapar, pero como se hallan dentro de la cámara que contiene aceite, originan una violenta circulación de aceite que extingue el arco.
3. Cuando el contacto móvil sale de la cámara, el arco residual se acaba de extinguir, entrando nuevamente aceite frío a la cámara.
4. Cuando los arcos se han extinguido, se cierran los elementos de admisión de la cámara.

El elemento de desconexión en los interruptores de gran volumen de aceite lo constituyen los contactos móviles. Estos contactos se pueden accionar en general de 3 maneras distintas
Mecánicamente, por medio de sistemas volante-bielas o engrane-bielas.
Magnéticamente, por medio de un electroimán conocido como bobina de disparo que acciona el trinquete de retención de los contactos móviles al ser energizado; se puede energizar manualmente (por medio de botón) o automáticamente (por medio de relevador).
La acción de conexión o desconexión se puede efectuar substituyendo el volante o los engranes con un motor eléctrico que puede operarse a control remoto.
Partes de un interruptor de gran volumen de aceite
Interruptores con pequeño volumen de aceite
Los interruptores de reducido volumen de aceite reciben este nombre debido a que su cantidad de aceite es pequeña en comparación con los de gran volumen. (Su contenido varía entre 1.5 y 2.5% del que contiene los de gran volumen.)
Se constituyen para diferentes capacidades y voltajes de operación y su construcción es básicamente una cámara de extinción modificada que permite mayor flexibilidad de operación.
El funcionamiento de este interruptor es el siguiente:
1. Al ocurrir una falla se desconecta el contacto móvil 3 originándose un arco eléctrico.
2. A medida que sale el contacto móvil, se va creando una circulación de aceite entre las diferentes cámaras que constituyen el cuerpo.
3. Al alcanzar el contacto móvil su máxima carrera al aceite que circula, violentamente extingue el arco por completo.
4. Los gases que se producen escapan por la parte superior del interruptor.
Cámara de interrupción
Interruptores de aire
Debido al peligro de explosión e incendio que representan los interruptores en aceite, se fabrican los interruptores neumáticos, en los cuales la extinción del arco se efectúa por medio de un chorro de aire a presión.
El aire a presión se obtiene por un sistema de aire comprimido que incluye una o varias impresoras, un tanque principal, un tanque de reserva y un sistema de distribución en caso de que sean varios interruptor.
El proceso general es el siguiente:
1. Cuando ocurre una falla la detecta el dispositivo de control, de tal manera que una válvula de solenoide acciona a la válvula principal (2), ésta se abre, permitiendo el acceso de aire a los aisladores huecos (1).
2. El aire a presión que entra en los aisladores huecos presiona por medio de un embolo a los contactos (5).
3. Los contactos (5) accionan a los contactos (6) que operan simultáneamente abriendo el circuito.
4. Como los aisladores huecos (1) se encuentran conectados directamente a las cámaras de extinción (3), al bajar los contactos (5) para accionar a los contactos (6) el aire a presión que se encuentra en los aisladores entra violentamente a la cámara de extinción (3) extinguiéndose el arco.
Interruptores de vacío
Los mejores conductores de electricidad, son aquellos materiales que ofrecen la mayoría de electrones libres y, por el contrario, los mejores aisladores o dieléctricos ofrecen el mínimo número de electrones libres. Debido a que el vacío constituye una ausencia de cualquier substancia y, por lo tanto, una ausencia de electrones, en teoría, representa el mejor dieléctrico.
La mayoría de los fabricantes han sido capaces de construir tales dispositivos para su uso en alta tensión. Dentro de las ventajas que se tienen, se pueden mencionar los siguientes: son más rápidos para extinguir el arco eléctrico, producen menor ruido durante la operación, el tiempo de vida de los contactos es mayor y elimina o reduce sensiblemente el riesgo de explosiones potenciales por presencia de gases o líquidos.
El mantenimiento de estos interruptores es reducido y se pueden usar en casi cualquier lugar, debido a que no son afectados por la temperatura ambiente u otras condiciones atmosféricas. En la siguiente figura se muestran las partes principales de tal interruptor.
Interruptores en hexafloruro de azufre (SF6).
El SF6 tiene excelentes propiedades aislantes y para extinguir arcos eléctricos, razón por la que ha sido usado exitosamente, por más de veinte años en la construcción de equipo en alta tensión. En el caso de los interruptores, el uso del SF6 representa una solución ventajosa, funcional y económica.
Otra ventaja es el mantenimiento reducido en comparación con los demás. Se fabrican en tensiones de hasta 800 kV y corrientes de corto circuito de hasta 63 kA con dos cámaras de interrupción por polo; dependiendo del voltaje y de la capacidad interruptiva, se encuentran distintas versiones:
Como cámara sencilla hasta 245 kV y 50 kA.
Como dos cámaras y columnas sencillas entre 245-550 kV y 63 kA.
Como cuatro cámaras y dos columnas hasta 800 kV y 63 kA.
Cada polo de un interruptor consiste ya sea de una, dos o cuatro cámaras interruptivas arregladas en serie.
Especificaciones para interruptores de potencia.
Existe una gran diversidad y al igual que en los transformadores se deben especificar generalidades, función del interruptor en la subestación, si la subestación es de tipo interior o intemperie, si es de accionamiento manual o automático.
Entre los datos técnicos que se deben proporcionar se pueden mencionar como funcionamiento los siguientes:
a) Tensión normal de operación.
b) Corriente nominal.
c) Corriente de ruptura en KA.
d) Capacidad de ruptura en MVA.
e) Capacidad de ruptura para S SRG, de duración de falla.
Algunas capacidades comerciales de interruptores son:
Tipo "GC" Un solo tanque.
Características. 14.4 KV 100, 250, 500 MVA.
TIPO "G" Tres tanques.
Características. 14.4 hasta 69 KV, -500 hasta 2500 MVA. Usado en transmisiones de potencia.
TIPO "GM" Montado sobre el piso.
Características. 69 hasta 1614 KV, -1500 hasta 1500 MVA. Empleando en sistemas de trasmisión.
TIPO "GW" 230 KV a 345 KV 1200 a 1600 Amp.
Este interruptor se emplea para circuitos de líneas de alto voltaje en que se requiere una capacidad de interrupción muy rápida, y con características de reenganche rápido efectivo.
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