Disyuntores (1)

Diseo y Clculo de Centros de Transformacin y Subestaciones Tema 2.- Aparamenta y Elementos de Proteccin en Alta Tensin

TEMA 2: APARAMENTA Y ELEMENTOS DE PROTECCIN EN ALTA TENSIN

TEMA 2: APARAMENTA Y ELEMENTOS DE PROTECCIN EN ALTA TENSIN

1.- DEFINICIN, CARACTERSTICAS Y CLASIFICACIN.

Se designa como aparamenta elctrica de Alta Tensin a aquellos aparatos o dispositivos para maniobra, control, regulacin, seguridad y canalizacin en instalaciones elctricas, siendo considerados para Alta Tensin cuando trabajan con tensin alterna superior a 1 kV. No se incluyen en tal concepto los dispositivos o sistemas de generacin, transformacin, transporte y utilizacin de la energa elctrica.

Los aparatos que se destinan a tal fin son muy diferentes y variados, siendo necesario realizar una clasificacin de los mismos para una mejor visin de conjunto. 1.1.- CARACTERSTICAS GENERALES DE LA APARAMENTA DE ALTA TENSIN.

Las caractersticas generales de la aparamenta de Alta Tensin son los parmetros que determinan las condiciones de funcionamiento, tanto en situaciones normales como en situaciones anormales (sobreintensidades, sobretensiones, cortocircuitos). Estas caractersticas se deben ajustar a determinados valores de las magnitudes funcionales de la instalacin, como son: Tensin. Corriente. Potencia. Temperatura, presin baromtrica.

Resulta obligatorio que los valores caractersticos del aparato figuren en una placa

asociada al mismo y que se denomina placa de caractersticas. Las caractersticas nominales principales en la aparamenta son: Tensin nominal de sus circuitos principales: ste es un valor de tensin que sirve para

designarlo y que se refiere a sus condiciones de funcionamiento en caso de ruptura o cierre de la corriente.

Las tensiones por las que se designa un aparato son dos: la tensin nominal y la

tensin nominal ms elevada. La tensin nominal ms elevada corresponde a la mxima tensin que se puede dar en la lnea en condiciones normales de explotacin, y que por tanto debe ser capaz de soportar el aparato. A continuacin se facilita una relacin de las tensiones nominales normalizadas (MIERAT 04).

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Tensin nominal de la red

(kV) Tensin nominal ms elevada para el aparato

(kV) 3 3.6 6 7.2 10 12 15 17.5 20 24 30 36 45 52 66 72.5 110 123 132 145 220 245 380 420

Tabla 1.- Tensiones nominales de servicio normalizadas segn MIERAT 04.

Corriente nominal de sus circuitos principales: es la corriente que el aparato puede

soportar indefinidamente en condiciones nominales de servicio. Existe una serie de valores de corriente nominal en servicio permanente normalizados con el fin de unificar los aparatos que se hallan destinados a un mismo circuito. Estos valores de corriente son, segn las normas UNE 2038375 (interruptores diferenciales), UNE 2010080 (seccionadores) y UNE 2108575 (interruptores automticos) los siguientes: (6) - (10) - 16 - 25 - 32 - 40 - 63 - 80 - 100 - 125 - 160 - 200 - 250 - 315 - 400 - 630 - 800 - 1250 - 1600 - 2000 - 2500 - 3150 - 4000 - 5000 - 6300 A. Tales valores de corriente hacen referencia a una temperatura ambiente de 40 C. Cuando los aparatos se utilicen en ambientes de temperatura superior, se deber escoger aparatos de corriente nominal superior.

Nivel de aislamiento: representa la aptitud del aparato para soportar las sobretensiones

a frecuencia industrial, las sobretensiones de origen atmosfrico y las sobretensiones de maniobra de frente escarpado. Esta aptitud o nivel de aislamiento viene definida por los valores de: tensin de ensayo a la frecuencia industrial, tensin de ensayo de impulso tipo rayo y tensin de ensayo de impulso tipo maniobra.

Onda de sobretensin tipo rayo: las ondas de sobretensin en las lneas areas

elctricas debidas al impacto del rayo son de forma muy variable, pero los registros en osciloscopios obtenidos durante las tormentas han mostrado que en conjunto pueden ser representados por una onda unidireccional aperidica de frente abrupto o escarpado amortiguada, que a efectos de caracterizar el aislamiento de un aparato con relacin a la solicitud del rayo puede ser normalizada por una onda 1.2/50, es decir, una onda cuya duracin convencional de frente, T1, es de 1.2 s y la duracin convencional hasta el semivalor de su amplitud en la cola es de 50 s, conforme a la norma UNE 21308 y que se muestra en la Fig. 1.

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Figura 1.- Onda de sobretensin tipo rayo 1.2/50 (normalizada segn UNE 21308).

Onda de sobretensin tipo maniobra: en lneas de Alta Tensin y Muy Alta Tensin, las maniobras de ruptura del circuito son fuente de sobretensiones unidireccionales de frente abrupto amortiguadas que pueden y son modelizadas a efectos de ensayos por una onda de choque 250/2500 s, es decir, por una onda de valores T1 = 250 s y T2 = 2500 s (Fig. 2).

Estas tensiones de choque son generalmente producidas por un montaje en el que un

cierto nmero de condensadores son cargados en paralelo por una fuente de corriente continua de Alta Tensin y luego descargados en serie sobre un circuito que comprende el objeto de ensayo con una resistencia pura R y una inductancia lineal L en paralelo.

En la norma UNE 21062 se especifican unos valores normalizados de tensiones de ensayo, que resultan de obligado cumplimiento para todos aquellos equipos que se empleen en instalaciones de Alta Tensin segn la Instruccin Tcnica Complementaria MIERAT 12. Estos valores de tensin se renen en tres grupos: Grupo A (de 1 a 52 kV), Grupo B (de 52 a 300 kV) y Grupo C (ms de 300 kV). A continuacin se especifican tales valores.

Fig. 2.- Onda de sobretensin tipo maniobra 250/2500 s normalizada segn UNE 21308.

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NIVELES DE AISLAMIENTO PARA APARATOS DEL GRUPO A

Tensin de impulso tipo rayo en kV de cresta


Tensin ms elevada para el aparato en kV

eficaces (Um)

Tensin de corta duracin a frecuencia industrial en

kV eficaces Lista 1 Lista 2 3.6 10 20 40 7.2 20 40 60 12 28 60 75

17.5 38 75 95 24 50 95 125 36 70 145 170

- Lista 1: se utilizar en instalaciones con el neutro a tierra o cuando el neutro est puesto a travs de una bobina de extincin o en redes equipadas con una proteccin suficiente contra sobretensiones.

- Lista 2: se utilizar en los dems casos o cuando sea necesario un alto grado de seguridad.

Tabla 2.- Tensiones nominales de ensayo de aparatos del Grupo A segn UNE21062.

NIVELES DE AISLAMIENTO PARA APARATOS DEL GRUPO B

Tensin ms elevada para el aparato en kV eficaces (Um)

Tensin de corta duracin a frecuencia industrial en kV

eficaces


52 95 250 72.5 140 325 123 185 450

230 550 145 275 650

325 750 170 360 850

395 950 245 460 1050

Tabla 3.- Tensiones nominales de ensayo de aparatos del Grupo B segn UNE21062.

NIVELES DE AISLAMIENTO PARA APARATOS DEL

GRUPO C Tensin ms elevada para el aparato en kV eficaces (Um)


Tensin de impulso tipo maniobra en kV de cresta

750 850 950

300 850 1050 362 950 1175 420 1050 1300 525 1175 1425

1550 765 1300 1800

1950 1425 2100 1550 2400

Tabla 4.- Tensiones nominales de ensayo de aparatos del Grupo C segn UNE21062.

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En el Grupo B, la eleccin en la gama de los valores de tensin de ensayo debe

realizarse en funcin de las sobretensiones de onda de rayo que se puedan presentar (MIERAT 12).

En el Grupo C, la eleccin en la gama de los valores de tensin de ensayo debe realizarse en funcin de las sobretensiones de maniobra que se esperen de la red, y el nivel de aislamiento se caracteriza por las tensiones soportadas de impulso tipo rayo y tipo maniobra (MIERAT 12).

Adems de estas caractersticas principales comunes a toda la aparamenta elctrica, hay que aadir las siguientes caractersticas principales para aparatos de maniobra o corte: Poder de ruptura o corte: tambin se denomina poder de desconexin, y representa el

valor eficaz mximo de corriente que puede cortar un interruptor automtico o disyuntor con toda seguridad, y con slo un ligero deterioro de sus contactos, cuando se emplea en una instalacin cuya tensin de servicio es igual o muy prxima a la tensin nominal de servicio asignada al disyuntor. Esta caracterstica se puede expresar en kA o kVA cuando se expresa en trminos de potencia de ruptura, cuya expresin es:

dr IUP = 3 donde Pr es la potencia de ruptura en kVA, U la tensin nominal de servicio en V e Id la corriente de corte en kA. Poder de conexin nominal: es el valor instantneo mximo que puede alcanzar la

corriente de cortocircuito en el momento de cierre de un disyuntor con todas las garantas de seguridad.

Corriente de corta duracin admisible: es el valor mximo de corriente que puede soportar el aparato durante un tiempo especificado.

Secuencia de maniobra: representa la sucesin de maniobras de apertura y cierre, en condiciones de cortocircuito que el aparato es capaz de realizar sin que se produzcan deterioros en el mismo.

Intensidad lmite trmica: es el valor mximo de corriente a partir del cual los esfuerzos trmicos adicionales ocasionados en el aparato no resultan admisibles para el mismo.

Intensidad lmite dinmica: es el valor mximo de corriente a partir del cual los esfuerzos electrodinmicos ocasionados en el aparato no resultan admisibles para el mismo.

1.2.- CLASIFICACIN DE LA APARAMENTA DE ALTA TENSIN.

En realidad no se puede hablar de una clasificacin nica de la aparamenta, sino que existen diversos criterios de clasificacin de tales aparatos. A continuacin se ofrece una visin global de tal clasificacin, para despus analizar cada uno de los grupos de aparatos que conforman la aparamenta de Alta Tensin.

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CLASIFICACIN SEGN LA FUNCIN DEL APARATO

Tipo de aparato Ejemplo o descripcin

Maniobra o corte Aparatos de corte en general: seccionadores, interruptores, disyuntores Proteccin Rels de proteccin, pararrayos, autovlvulas

Medida Transformadores de medida, aparatos de medida en general Regulacin Reguladores de tensin para transformadores

Control Cuadros de mando directo, cuadros de telemando Bobinas de reactancia y

condensadores Reactancias de choque, condensadores para compensacin de

energa reactiva y regulacin de tensin

CLASIFICACIN SEGN LA TENSIN DE UTILIZACIN Tipo de aparato Valores de tensin

Baja Tensin 1000 V en corriente alterna y 1500 V en corriente continua Media Tensin de 3 a 36 KV (52 y 72 kV) Alta Tensin de 45 a 220 KV (80 a 220 kV)

Muy Alta Tensin de 250 a 800 kV

CLASIFICACIN SEGN SU EMPLAZAMIENTO Para montaje en intemperie

Para montaje en interior

CLASIFICACIN SEGN SU TIPO DE PROTECCIN No protegidos o abiertos

Protegidos: Cuando una envolvente metlica unida a tierra impide todo contacto accidental con partes en tensin y limita a valores no peligrosos la tensin de contacto

CLASIFICACIN SEGN SU UTILIZACIN Instalaciones domsticas y similares

Instalaciones industriales Redes elctricas de empresas, de produccin y distribucin de energa elctrica en B.T., M.T.,

A.T. y M.A.T. 2.- PROBLEMAS FUNDAMENTALES DE LA APARAMENTA.

Los problemas que van a afectar a cualquier tipo de aparamenta van a ser, principalmente, los siguientes: calentamiento, aislamiento y esfuerzos mecnicos. stos no se pueden reflejar en frmulas matemticas que nos pudieran determinar a priori, de un modo bastante fiable, los resultados de estos problemas sobre la aparamenta.

En realidad se debe contar en estos casos con la experiencia del constructor, con ensayos de laboratorio y con la experimentacin en servicio como medios para predeterminar el comportamiento de los aparatos frente a los fenmenos adversos.

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2.1.- CALENTAMIENTO.

El problema del calentamiento comporta el estudio de los fenmenos que dan lugar en la aparamenta a la produccin de calor: efecto Joule, imantacin alternativa, corrientes de Foucault, prdidas dielctricas, etc, as como de los medios de evacuacin del mismo. 2.2.- AISLAMIENTO.

El problema del aislamiento es ya de un orden ms elevado, particularmente si se trata de Altas y Muy Altas Tensiones. Este problema comprende el estudio previo del campo elctrico, la influencia del medio ambiente y la alteracin con el tiempo de las propiedades dielctricas de los aislantes, as como el conocimiento y la aplicacin de nuevos aislantes gaseosos, lquidos y slidos.

En este campo, pese a lo mucho que se ha logrado, la investigacin es incesante y an hay mucho camino por andar. No en vano se ha dicho que el progreso de las mquinas y aparatos elctricos est ntimamente ligado al desarrollo de nuevos materiales aislantes. 2.3.- ESFUERZOS MECNICOS.

El problema de los esfuerzos mecnicos tiene su origen, por una parte, en las fuerzas electrodinmicas que se manifiestan entre conductores prximos cuando son recorridos por corrientes elctricas, y por otra en las dilataciones que los mismos experimentan al calentarse.

De estas dos fuerzas, la ms importante es, en la aparamenta de maniobra de Baja y Media Tensin, la electrodinmica, por los elevados valores que en unos instantes pueden alcanzar las corrientes.

Adems, los esfuerzos electrodinmicos, en corriente alterna, vienen expresados por funciones senoidales de pulsacin 2, y si las frecuencias naturales de oscilacin de los conductores tienen la misma pulsacin, pueden entrar en resonancia y dar origen a vibraciones peligrosas para el aparato que, como es lgico, debern evitarse. 2.4.- PROBLEMAS ADICIONALES EN LA APARAMENTA DE CORTE.

Aparte de los problemas generales de la aparamenta, hay que aadir dos ms en la aparamenta de corte que son: el problema de los contactos principales y el problema de los fenmenos derivados del arco elctrico. El problema de los contactos principales: el problema estriba en que la superficie de

contacto de los contactos principales es muy pequea, puesto que son solamente unos pocos puntos de la superficie de dichos contactos los que se encuentran realmente apoyados entre s y a travs de los cuales debe pasar la totalidad de la corriente. A esto hay que aadir que la dureza superficial y las pelculas aislantes interpuestas (que pueden ser de dcimas de micra) implican nuevas dificultades e incrementan considerablemente la resistencia de contacto, por lo que el calentamiento debido a esta resistencia de contacto no debe ser obviado.

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El problema de los fenmenos derivados del arco elctrico: el problema de la ruptura

del circuito pasa por la formacin de un arco elctrico entre los contactos principales, fenmeno que de por s constituye un amplio campo de estudio, ocasionndoles una serie de problemas como fusin y desintegracin del metal de los contactos debido a las elevadsimas temperaturas alcanzadas en el arco, cadas de tensin, etc.

2.5.- PROBLEMA DEL ARCO ELCTRICO. 2.5.1.- GENERALIDADES SOBRE LOS ARCOS ELCTRICOS.

Durante la ruptura de un aparato de corte por el que circula una corriente, se comprueba la produccin de una chispa o un arco entre las piezas en contacto.

Si la potencia cortada es pequea se obtiene una chispa, es decir, un destello o resplandor azulado muy brillante que no daa las piezas en contacto. Si la potencia alcanza una cierta importancia se produce un arco, es decir, una llama de un color diferente del de la chispa; adems, despus de la ruptura se observa que los contactos estn desgastados en las zonas en que se origin el arco.

El arco se manifiesta como una columna gaseosa incandescente segn una trayectoria ms o menos rectilnea entre los electrodos, cuyo ncleo alcanza temperaturas comprendidas entre los 6000 y los 10000 C. La mancha catdica es fija o se desplaza lentamente, en tanto que el contacto del arco con el nodo puede desplazarse bruscamente y de una manera discontinua.

El papel del nodo es secundario, pues el arco puede mantenerse cualquiera que sea su temperatura, lo que no ocurre con el ctodo que debe mantenerse por encima de una temperatura para que se mantenga cebado el arco.

Los iones de la columna del arco son producidos por choque de las molculas con los electrones que emite el ctodo. Esta ionizacin por choque que tiene lugar durante todo el tiempo que dura el arco, equilibra las recombinaciones de iones y electrones que se tienen constantemente a lo largo y en el interior del plasma inicoelectrnico.

Los arcos elctricos son conductores extremadamente mviles que se desplazan fcilmente bajo el efecto de corrientes de aire, de campos magnticos, y si en sus desplazamientos se encuentran con piezas metlicas a distinta tensin, se ceban en ellas, pudiendo provocar arcos permanentes de cortocircuito. 2.5.2.- LA CADA DE TENSIN EN EL ARCO.

Cabe distinguir tres zonas bien diferenciadas dentro de la cada de tensin a lo largo del arco elctrico (Fig. 3). Dos zonas de muy corta longitud y elevados gradientes con cadas de tensin bien acusadas, UA andica y UC catdica, en las proximidades de los electrodos. La otra zona comprende el resto de espacio entre los electrodos en la que se da una cada de tensin ms reducida, UL, sensiblemente proporcional a la longitud de dicho espacio.

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Por lo tanto, la cada de tensin total vendr dada por la siguiente expresin:

(1) CLAa UUUU ++=

Figura 3.- Distribucin de tensiones en la cada de tensin del arco elctrico entre electrodos.

El valor de UA como de UC depende de la intensidad de corriente. Con intensidades

fuertes las zonas de cada de tensin prximas a los electrodos equivalen a unos 3 cm.

La energa absorbida por el arco durante la ruptura del mismo viene expresada por la siguiente frmula:

(2) tUiW La = donde ia es la corriente del arco, UL la cada de tensin en la columna del arco y t el tiempo. Esta energa se disipa por conveccin, por radiacin y por conduccin calorfica, as como por descomposicin del medio que rodea al arco, como aceite, agua, SF6, etc.

La disociacin molecular o descomposicin del medio, la conductividad trmica de los electrodos y la naturaleza y condiciones fsicas del medio que rodea al arco tienen gran influencia sobre la intensidad de disipacin del calor, y en consecuencia sobre la temperatura y presin de la columna del arco.

Si la energa desarrollada por el arco no se elimina, la temperatura del medio ambiente aumentar, y si se trata de un medio de capacidad fija, tambin crecer la presin en l, lo que puede producir fenmenos de descomposicin de dicho medio con la consiguiente produccin de gases, que pueden llegar a provocar la explosin de la cmara de ruptura del arco.

Para valores moderados de corriente y tensin se puede expresar la cada de tensin en el arco por la frmula de Ayrton:

iBAUa += (3)

Si se hace variar la longitud del arco se comprueba que los coeficientes A y B son

funciones lineales de dicha longitud:

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lbBlaA

+=+=

(4)

que sustituyendo en la frmula de Ayrton, se obtiene la siguiente expresin:

(5) CLAa UUUi

lblaU ++=+++= donde los parmetros a, b, y son funciones de la naturaleza de los electrodos y del medio en el que se tiene el arco, as como de la presin de este medio.

Para un arco en el aire entre electrodos de cobre, los valores medios a, b, y son:

a = 30 V b = 10 VA = 10 cmV = 30 cmVA

Se observa que la frmula de Ayrton da para UC un valor infinito cuando i tiende a cero, lo cual no es exacto. El valor mximo de Ua al reducirse i a cero se conoce como valor de extincin Ue.

Para fuertes intensidades de corriente, se puede expresar la tensin del arco por la frmula:

laUa += (6) en la que a representar las cadas de tensin catdica y andica, y la cada de tensin por unidad de longitud de arco.

Para electrodos de una determinada naturaleza, los valores de a y son independientes de la corriente del arco, cuando las condiciones del medio ambiente, presin y temperatura son idnticas.

Si la temperatura del medio ambiente disminuye, aumenta. Si la presin del medio en el que se desarrolla el arco aumenta, lo que equivale a reducir la seccin natural del arco, la cada de tensin tambin aumenta. La naturaleza del medio en que se produce el arco, y ms concretamente, la conductividad trmica del gas que rodea el arco tiene una influencia primordial en el valor de cada de tensin unitaria, resultando sta aproximadamente proporcional a la conductividad trmica del gas. 2.5.3.- TEMPERATURA DEL ARCO.

En el ncleo de la columna gaseosa incandescente del arco, cuya trayectoria es aproximadamente rectilnea entre los dos electrodos, se alcanzan temperaturas muy elevadas. La temperatura en la superficie de los electrodos es igualmente elevada, de forma que sta aparece incandescente. El reparto de la temperatura del arco se contempla en la Fig. 4.

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Se observan corrientemente en los arcos temperaturas de 2000 a 3000 C con

electrodos metlicos y de 3000 a 4000 C con electrodos de carbn. Sin embargo, en puntos del ncleo se pueden alcanzar de 5000 a 10000 C, segn la intensidad de corriente.

Figura 4.- Reparto de la temperatura a lo largo del arco.

Si se realiza un corte transversal en la columna gaseosa del arco, se tiene que la

temperatura mxima se alcanza en el centro de la seccin, mientras que la temperatura disminuye a medida que nos alejamos de dicho centro, lo cual queda reflejado en la Fig. 5.

Figura 5.- Grfica de distribucin de temperatura a lo largo de la seccin de la columna gaseosa del arco.

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2.5.4.- POTENCIA Y ENERGA DEL ARCO.

La potencia absorbida por el arco es evidentemente igual al producto de la corriente del arco i por la cada de tensin total del mismo Ua y la energa absorbida por el arco ser la integral de este producto por dt extendida a todo el tiempo de duracin del arco, Ta:

(7) == T aT a dtiUdtPW 00

Es esta energa la que determina la fatiga principal de muchos de los aparatos de ruptura. Si la energa desarrollada por el arco no se disipa convenientemente, la temperatura del medio se incrementar, y si se trata de un medio confinado se elevar la presin en su interior, lo que puede dar lugar a nuevos fenmenos de descomposicin, e incluso a la explosin del recinto. La energa calorfica de la columna del arco en los interruptores se cede al medio ambiente por conduccin y conveccin principalmente, pues la prdida por radiacin es relativamente pequea, as como por disociacin del medio ambiente. 2.5.5.- CARACTERSTICAS DEL ARCO.

El arco elctrico se caracteriza por poseer una relacin tensin/corriente decreciente, la cual resulta totalmente distinta de la que se tiene en los conductores metlicos. En conductores metlicos la tensin es proporcional a la corriente, siendo su caracterstica una recta, mientras que la tensin que cae entre los electrodos Ua, cuando se establece el arco, decrece mientras aumenta la corriente hasta un valor lmite.

Se define como caracterstica esttica del arco a la funcin Ua = f(i), para una longitud de arco determinada y con electrodos concretos. Esta curva parte para el valor inicial de Ua, cuando la corriente vale 0, hasta el valor lmite de corriente donde la tensin alcanza su valor ms bajo.

Se define como caracterstica dinmica del arco a la misma funcin Ua = f(i), para una longitud de arco determinada y con electrodos concretos, cuando una vez alcanzado el valor mnimo de tensin entre los electrodos, se hace disminuir la corriente obteniendo unos valores de tensin inferiores a los de la caracterstica esttica, es decir, la caracterstica dinmica queda por debajo de la caracterstica esttica del arco como se puede apreciar en la Fig. 6.

Figura 6.- (I) Caracterstica esttica del arco. (II) Caracterstica dinmica del arco. (III) Grfica tensin/corriente

en un conductor metlico.

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2.5.6.- EL ARCO EN UN CIRCUITO DE CORRIENTE ALTERNA.

La interrupcin de corriente se hace a travs de un arco elctrico, salvo en el caso de dbiles intensidades, por lo que se hace imprescindible el estudio del fenmeno de la interrupcin de la corriente alterna, dado que se tiene un arco cuya corriente de alimentacin pasa 2 veces por cero en cada perodo.

En la Fig. 7 se muestra la relacin tensin y corriente con respecto al tiempo para electrodos de carbn y electrodos de cobre. Si ahora que el arco se halla alimentado por corriente alterna, se realiza una representacin grfica de la relacin tensin/corriente, se obtendra la Fig. 8 o ciclo de histresis del arco.

Figura 7.- Grficas de tensin y corriente, con respecto al tiempo, del arco que se establece entre electrodos

alimentado con corriente alterna. (a) Grfico correspondiente a electrodos de carbn. (b) Grfico correspondiente a electrodos de cobre.

Figura 8.- Grfico del ciclo de hisiresis del arco. (I) Tensin de reencendido. (II) Tensin de extincin.

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En estos grficos cabe distinguir tres tensiones caractersticas del arco:

Tensin de reencendido Ur: es la tensin entre electrodos necesaria para reencender el

arco al extinguirse ste por el paso de la corriente por cero. Si la tensin disponible en el circuito aplicada entre los electrodos fuera inferior a la tensin de reencendido, el arco no se reencendera y el circuito quedara definitivamente abierto.

Tensin permanente de arco Ua: es la tensin entre electrodos durante el tiempo de

permanencia estable del arco. Esta tensin que vara entre lmites muy prximos es la que condiciona la energa que se desarrolla en el arco.

Tensin de extincin Ue: se denomina as el pico de la tensin del arco que se tiene al

aproximarse la intensidad a su valor nulo. La forma decreciente de la caracterstica del arco y la menor concentracin de portadores de carga que al reducirse la corriente se tiene, justifican el aumento de la tensin del arco cuya punta de extincin es Ue.

La tensin de extincin es menor que la de reencendido, porque al tener lugar la

extincin a continuacin de un tiempo de fuerte disipacin de calor, por el fenmeno de inercia trmica, la columna del arco tiene unas condiciones termodinmicas y conductoras muy superiores a las que preceden al reencendido. ste tiene lugar despus de un brevsimo tiempo sin arco, durante el cual se produce un enfriamiento y una intensa desionizacin de la zona del arco.

El reencendido del arco, con la corriente en sentido contrario, se produce cuando la tensin inversa de reestablecimiento aplicada entre los electrodos excede de la tensin disruptiva de columna, o tensin de reencendido Ur, cuyo valor depende de la separacin entre electrodos, de la presin del medio y de la concentracin de los portadores de carga, concentracin muy influenciada por la refrigeracin y la conductividad trmica del medio y los electrodos.

Cabe destacar, y a la vista de las grficas de la Fig. 7, que el electrodo de cobre es ms utilizado que el electrodo de carbn, pues la diferencia entre las tensiones de reencendido (Ur) y extincin (Ue) con los electrodos de cobre es mayor que con los electrodos de carbn. Con esta mayor diferencia de tensin entre el reencendido y la extincin del arco se garantiza que, una vez extinguido el arco, la posibilidad de reencendido sea prcticamente nula dado el elevado valor adicional de tensin requerido. 3.- TCNICAS DE RUPTURA DE CIRCUITOS.

Un interruptor automtico, para realizar el corte de corriente elctrica, debe pasar de tener una impedancia prcticamente nula a una impedancia infinita. Al conseguir esto el aparato se ha convertido en un aislante y no lo recorre ninguna corriente. Pero este cambio no se produce sin un gasto de energa. En corriente alterna el menor gasto de corriente lo obtendramos al aprovechar un paso por cero de corriente para pasar del estado de conductor al de aislante; de hecho, un interruptor ideal no consumira energa por disipacin si eliminara totalmente el paso de corriente elctrica cuando sta tuviera valor cero.

Pero en la prctica, ningn dispositivo es lo suficientemente rpido para lograr esto, con lo que la interrupcin de la corriente se hace siempre a travs del arco elctrico.

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Para eliminar el arco elctrico lo antes posible deberemos proporcionar una rpida

desionizacin del medio, para eliminar las partculas conductoras existentes, y un aumento de la tensin de restablecimiento del arco, valor que en rgimen permanente alcanzar el correspondiente a la tensin de la red a la que est acoplado el interruptor, y todo esto con el menor consumo de energa posible.

Las formas existentes de eliminar un arco elctrico reciben el nombre de tcnicas de ruptura, y se basan en el agente extintor del arco, por lo que las podemos clasificar en: Tcnicas de ruptura en aire. Tcnicas de ruptura en aceite. Tcnicas de ruptura en SF6. Tcnicas de ruptura en vaco. Tcnicas de ruptura mediante semiconductores o esttica.

La eleccin de una de estas tcnicas es determinante para un interruptor automtico en

cuanto a coste, tamao y solicitaciones elctricas generadas, por lo que vamos a estudiar cada una de ellas en cuanto a su principio de funcionamiento, historia, evolucin, expectativas de futuro y campos de aplicacin. 3.1.- RUPTURA EN AIRE.

La extincin de los arcos elctricos con aire atmosfrico, el aislante gaseoso ms empleado, es la ms simple e histricamente fue la primera tcnica utilizada. Las ventajas son: mantiene sus propiedades dielctricas, tiene una alta constante de ionizacin, se renueva constantemente y no cuesta nada.

La rigidez dielctrica del aire a la presin de una atmsfera y una temperatura de 25 C es de 30 cm

kV , valor que corresponde a un valor eficaz de 21 cmkV , de una tensin alterna

senoidal. Esta rigidez se mantiene entre ciertos lmites, ya que sta es proporcional a su densidad volumtrica, con lo que cuando un interruptor de este tipo tenga que ser instalado a elevadas alturas, se tendr que tener en cuenta la disminucin de la rigidez dielctrica del medio.

El proceso de interrupcin de corriente en los interruptores con corte al aire se basa en la desionizacin natural de los gases por una accin enfriadora. Ya conocemos que la resistencia del arco puede aumentar tanto por alargamiento como por confinamiento del mismo. Este aumento ser aprovechado para reducir la intensidad y reducir el desfase entre sta y la tensin de restablecimiento del arco, con lo que cuando el valor de la corriente pasa por cero, la tensin de restablecimiento es muy pequea, por supuesto menor que la tensin del sistema, lo que impide su nuevo cebado.

Este sistema tiene el inconveniente de la alta disipacin de energa en el momento del corte de arco, el tamao de las cmaras de corte necesarias y unas distancias de aislamiento en el aire mucho ms elevadas que en el resto de las tcnicas, lo que limita su utilizacin a tensiones en Media Tensin y ser sus aplicaciones habituales las redes rurales y Centros de Transformacin.

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Dentro de los interruptores de corte al aire, se pueden emplear distintos mtodos para

aumentar la resistencia del arco: Alargamiento del arco: ya que la resistencia es aproximadamente proporcional a la

longitud del arco. Confinamiento del arco: si el arco est encerrado en un canal reducido, aumenta la

tensin necesaria para su mantenimiento. A mayor presin, mayor tensin necesaria para el mantenimiento del arco.

Enfriamiento del arco: al disminuir la temperatura, la tensin necesaria para mantener la ionizacin de los gases que conforman el arco aumenta.

Divisin del arco: en las superficies de contacto del arco existe una tensin apreciable, con lo que si conseguimos dividir a sta en pequeos arcos en serie, la tensin para mantener la columna ionizada aumenta.

Todas estas aplicaciones, destinadas a reforzar la accin desionizante y refrigerante

natural del aire, hacen que existan distintas modalidades de ruptura en el aire, como son: Ruptura brusca. Soplado magntico. Autoformacin de gases extintores. Soplado autoneumtico.

3.1.1.- RUPTURA BRUSCA EN EL AIRE.

sta fue la primera tcnica empleada en los interruptores de circuitos elctricos. El proceso de ruptura se basa en la desionizacin del plasma de gases por enfriamiento del aire.

Si se consigue dar a los contactos mviles del interruptor una elevada velocidad, se logra reducir la ionizacin del aire, con lo que aumenta su regeneracin dielctrica y el poder de corte del aparato. Por tanto, se denominan interruptores de ruptura brusca a aquellos dotados de un dispositivo que permita transmitir una alta velocidad a los contactos mviles, independientemente de la maniobra del operario. Van equipados con un segundo contacto auxiliar que permanece cerrando el circuito, mientras el principal comienza la apertura del mismo, hasta que por la tensin a la que son sometidos los muelles que unen a la cuchilla auxiliar provocan su rpida apertura. Con esto conseguimos la apertura a una velocidad elevada e independiente del operario, y por otra parte los contactos principales no son los que sufren el apagado del arco.

Al producirse el arco, ste se desplaza a lo largo de los contactos, como consecuencia de las corrientes de conveccin que se producen y a la interaccin de los campos elctrico y magntico, con lo que se produce el alargamiento y enfriamiento del mismo, consiguiendo de esta forma apagar el arco.

La lentitud del proceso y la posibilidad de que el arco se cebe con las partes metlicas adyacentes, hace que el uso de este tipo de tcnica sea muy limitado en Alta Tensin, usndose prcticamente para proteccin de pequeos transformadores de distribucin en reas rurales.

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3.1.2.- RUPTURA EN EL AIRE CON SOPLADO MAGNTICO.

Esta tcnica consiste en producir, por la accin de un campo magntico excitado por la propia corriente a cortar, un rpido alargamiento del arco, siendo conducido al interior de una cmara de extincin de material aislante, refractario y de gran capacidad de absorcin calorfica.

En serie con los contactos del interruptor, se conecta una bobina de soplado, constituida por un ncleo de hierro e hilo o pletina de cobre. La corriente que circula por esta bobina produce un flujo magntico que circula por el ncleo. Al formarse un arco elctrico, ste produce un campo magntico alrededor, y se repele con el de la bobina, con lo que el arco sufre un empuje hacia arriba, hacindose cada vez ms largo hasta que se corta.

Es condicin fundamental que el arco se extinga en el interior de la cmara de extincin sin salirse de ella. La misin de esta cmara es laminar el arco y enfriar enrgicamente el plasma de gases ionizados, al paso por cero de la corriente.

Para conducir el arco a esta cmara, se ha de servir de unas piezas metlicas (cuernos de soplado) sobre las que se desplaza. El mejor material para la construccin de estas piezas es el cobre, por su reducida resistividad y su elevada conductividad trmica.

Segn este principio es posible lograr la ruptura de elevadas corrientes, siempre y cuando se pueda refrigerar convenientemente la zona del arco, para evitar el embalamiento postarco.

Las ventajas de este tipo de interruptores son las siguientes: Robustez de los equipos. Facilidad de mantenimiento. Elevado nmero de maniobras. Limitadas sobretensiones de corte respecto al caso anterior. Mayor seguridad de empleo al permanecer el arco confinado.

Figura 9.- Interruptor por soplado magntico de 17.5 kV de la firma ABB.

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Como inconvenientes figuran los conocidos para las tcnicas de ruptura en el aire:

Desproporcionadas dimensiones para su uso en altas tensiones, debido al tamao

necesario de las cmaras de corte y las distancias de aislamiento en el aire. Soplado magntico nulo al paso por cero de la corriente alterna. Esto adems impide

su uso en circuitos de corriente continua. 3.1.3.- RUPTURA EN EL AIRE CON AUTOFORMACIN DE GASES EXTINTORES.

En esta tcnica de ruptura, el mtodo de desionizar el aire y de incrementar su regeneracin dielctrica al extinguirse el arco es laminarlo entre dos placas gasgenas, que al ser barridas por el arco, y debido a la elevada temperatura de este, se descomponen, dando origen a una gran cantidad de gases que absorben el calor del arco y adems incrementan la presin del medio, lo que motiva un aumento de la tensin necesaria para el mantenimiento del arco. Esta sobrepresin tambin contribuye a la separacin de los contactos.

Lgicamente, las superficies del material gasgeno, que constituyen las placas, no deben hacerse conductoras al ser laminadas por el arco. Los materiales idneos son las resinas a base de urea, como la melamina y el metacrilato de metilo (plexigls).

Este interruptor no precisa de sistemas auxiliares y adems requiere un mantenimiento mnimo, por lo que resulta muy adecuado para montajes individuales, as como para instalaciones de mediana potencia, maniobra y distribucin en las cuales no est prevista una vigilancia continuada.

Esta tcnica es aplicable en interruptores de hasta 24 kV con unas potencias de ruptura del orden de 200 kVA.

Figura 10.- Interruptor con autoformacin de gases extintores para 24 kV de la firma Electrotaz S.A.

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3.1.4.- RUPTURA EN EL AIRE CON SOPLADO AUTONEUMTICO.

Se basa en el soplado de la zona del arco con un volumen de aire contenido en un cilindro, impulsndolo con un pistn. La energa necesaria para empujar el pistn se obtiene del propio interruptor durante la maniobra de apertura, por lo que no se necesita ninguna instalacin auxiliar.

En el momento de la apertura, el aire comprimido escapa del cilindro que lo contena empujado por el pistn y provoca un soplado longitudinal del arco. Gracias al flujo de aire se produce una rpida desionizacin del espacio entre los contactos, que junto a la rpida velocidad de aperturas de que estn dotados estos aparatos, impiden el reencendido del arco.

Se construyen para tensiones de hasta 24 kV y tienen una capacidad de corte de 1 kA.

Figura 11.- Interruptor autoneumtico para 36 kV de la firma Electrotaz S.A.

Figura 12.- Interruptor autoneumtico para 24 kV equipado con fusibles. Cortesa de Sprecher.

Este es el principal inconveniente de estos interruptores, por lo que en muchos casos

se instalan fusibles de alto poder de ruptura conjuntamente con el interruptor. En caso de sobrecarga un rel da seal de apertura al interruptor; en cambio, en presencia de un cortocircuito la fusin del fusible provoca la eliminacin de la falta. Es la tcnica de apertura en el aire ms utilizada, siendo muy utilizado en los pequeos Centros de Transformacin.

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3.2.- RUPTURA EN EL ACEITE.

Este tipo de ruptura apareci como consecuencia de la necesidad de poder interrumpir el servicio de redes elctricas que trabajaban a mayores tensiones y que transportaban potencias superiores, lo que supona que los interruptores de ruptura al aire no podan admitir estas solicitaciones sino a costa de unos volmenes enormes. La idea que surgi fue la de sumergir los contactos en aceite mineral.

La inmersin de los contactos del interruptor en aceite, u otro lquido, no evita la formacin del arco durante la separacin de aquellos, pero en cambio consigue por la energa absorbida por la vaporizacin y descomposicin del aceite, enfriar enrgicamente la columna del arco y los propios contactos, con lo que para la misma distancia de separacin, la tensin del arco es mucho ms alta en el aceite que en el aire. Adems las tensiones de extincin y reencendido, al formarse el arco en el seno de aceite, son muy superiores a las correspondientes en aire.

Este tipo de tcnica de ruptura fue estudiado desde el inicio de las redes de transporte en Alta Tensin, a finales del siglo pasado, y los disyuntores en bao de aceite fueron prcticamente los nicos utilizados en Alta Tensin en el primer tercio de siglo XX.

El aceite mineral procede de la destilacin del petrleo, y posee unas extraordinarias cualidades dielctricas, sobre todo en estado muy puro. La presencia de humedad y pequeas partculas reducen considerablemente su rigidez. La razn de esto estriba en que, cuando existe una pequea separacin entre contactos, las partculas slidas y las gotitas de agua, por la accin de un campo magntico, forman cadenas conductoras favoreciendo las condiciones para un cebado de arco. Si la distancia entre contactos es grande, estas partculas son atradas hacia los electrodos metlicos, limpindose progresivamente el aceite de los mismos.

Las caractersticas principales del aceite mineral son las siguientes: Rigidez dielctrica: 125 cmkV (nuevo) y 90 cmkV (usado). Peso especfico: de 0.85 a 0.95 3cm

gr a 20 C.

Punto de inflamacin: 140 C (transformador), 180 C (interruptor).

Pero no son slo stas las que dan a esta tcnica de ruptura unas excelentes cualidades en la extincin del arco elctrico. En el proceso de ruptura, al separarse los contactos y producirse el arco, la alta temperatura de ste (60008000 C) disocia el aceite liberando una gran cantidad de gases, hidrgeno (70%), metano (10%), etileno (20%) y carbn libre. Estos gases altamente ionizados, forman una bolsa en cuyo interior est confinado el arco. El ncleo del arco a muy alta temperatura, queda rodeado por una capa de hidrgeno a unos 500800 C, a la vez rodeado de capas de vapor sobrecalentado y vapor saturado.

El proceso de desionizacin del arco, al paso por cero de la corriente, es debido en gran manera a la presencia del hidrgeno, que por sus caractersticas de baja constante de tiempo de desionizacin y su elevada conductividad trmica, le revelaron como un excelente agente extintor. En estas condiciones la tensin requerida para la reignicin del arco es de 5 a 10 veces mayor que el requerido para el aire.

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En resumen se puede decir que los interruptores de aceite, respecto a los de corte al

aire, presentan las siguientes ventajas: menor separacin de contactos necesaria y mejor aislamiento entre piezas en tensin y entre stas y masa. Como inconvenientes aparece el riesgo de inflamabilidad del aceite, la posibilidad de que llegue a ocurrir una explosin en el disyuntor como consecuencia de la ignicin de la mezcla de aire con los gases producidos en la apertura, y el mantenimiento riguroso a que deben ser sometidos los interruptores como consecuencia de la polucin producida por el carbn que aparece como consecuencia del corte del arco. Tampoco son adecuados para la interrupcin de corriente continua, ya que la no existencia de pasos por cero de corriente, inhabilita la posibilidad de que la zona del arco se desionice y se enfre, obligando a mayores longitudes necesarias de arco y causando un pronto envejecimiento del aceite.

En cuanto a procesos constructivos, con este tipo de tcnica, se han desarrollado la ruptura libre en aceite y la ruptura controlada en aceite. 3.2.1.- RUPTURA LIBRE EN ACEITE.

En los interruptores de bao de aceite, durante el proceso de ruptura, la presin en el interior del recipiente cerrado que contiene al aceite aumenta. El incremento de la longitud del arco implica un incremento de la energa desarrollada, con lo que la bolsa de gases crece, y el aceite empujado por la misma puede llegar a alcanzar la cubierta de la cuba. La presin en el interior de la cuba ser mayor cuanto menor sea el colchn de aire existente sobre el aceite, y ms pequeos sean los agujeros de salida de gases.

La cuba en un principio se fabricaba de forma rectangular, y se cerraba por medio de una tapa. El nivel de aceite no llegaba hasta esta ltima, dejando un colchn de aire con la funcin de amortiguar los esfuerzos que se producan en la ruptura.

Al producirse la separacin de contactos, el arco se formaba entre la separacin de stos sin estar confinado en ningn tipo de cmara de ruptura. Esto supona que para lograr unas mayores capacidades de ruptura se tena que aumentar la separacin entre contactos, con el consiguiente incremento del volumen de la cuba y la sustitucin de stas por otras de forma cilndrica que soportaban mejor las presiones realizadas por la bolsa de gases formada. 3.2.2.- RUPTURA CONTROLADA EN ACEITE.

Las mayores necesidades de poder de ruptura en las instalaciones llevaron a los fabricantes de interruptores en bao de aceite a investigar las distintas soluciones existentes para ello: Aumentar el volumen del colchn o cmara de aire. Aumentar la rigidez mecnica de las paredes y tapa de la cuba. Utilizar dispositivos de ruptura que favorezcan la ms rpida desionizacin del medio

del arco. Aumentar la velocidad de separacin de contactos. Aumentar el nmero de rupturas en serie.

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La primera solucin adoptada fue aumentar el volumen del colchn de aire, lo que

llev a un aumento del volumen de la cuba.

En Estados Unidos e Inglaterra se busc incrementar la potencia de ruptura, utilizando cubas y tapas ms robustas para resistir ms elevadas presiones. As la cuba rectangular fue sustituida por otra cilndrica, ms resistente mecnicamente, y se dot a los mecanismos de una mayor velocidad de apertura. Adems, se ide el encerrar el arco en una pequea cmara aislante, resistente a las altas presiones, con una apertura para el paso del vstago mvil. ste fue el punto de partida para los actuales interruptores de aceite.

Al producirse el arco, se crea una bolsa de gases a elevadas presiones, que en el momento en que el contacto mvil sale de la cmara, fluyen por la abertura que deja ste a una velocidad considerable, arrastrando partculas de aceite fresco que se proyectan contra el arco, provocando una ms rpida desionizacin e incrementando la velocidad de regeneracin dielctrica del medio.

Este fenmeno producido en estas cmaras de ruptura ha permitido incrementar considerablemente la potencia de ruptura y reducir el volumen de la cuba de aceite. Y como ventaja principal, con este dispositivo, la ruptura libre en el aceite que antes se produca de un modo arbitrario, pasa a estar dirigida y controlada. 3.2.3.- INTERRUPTORES DE GRAN VOLUMEN DE ACEITE.

Fueron los primeros desarrollados, y dada la eficacia largamente probada de estos interruptores en bao de aceite con cmaras de control, se siguen utilizando incluso en muy altas tensiones y a la intemperie.

Para grandes tensiones y capacidades de ruptura, cada polo del interruptor va dentro de una cuba separada, aunque el accionamiento de los polos es simultneo, mediante los mecanismos adecuados. Cada polo tiene doble cmara interruptiva, conectadas en serie, lo cual facilita la ruptura del arco al repartirse la cada de tensin en las mismas.

Figura 13.- Interruptor gran volumen de aceite en una estacin elevadora de 110 kV.

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3.2.4.- INTERRUPTORES DE PEQUEO VOLUMEN DE ACEITE.

En estos interruptores los polos estn separados y las cmaras de ruptura se disponen en el interior de tubos cilndricos aislantes, de porcelana o resina sinttica, cerrados los extremos por piezas metlicas. As prescindimos del aceite como aislante y lo sustituimos por un material aislante, limitando el volumen de aceite al necesario para llenar la cmara de ruptura, ms una reserva para renovar el que se consuma. La cantidad de aceite necesario es del orden de unas 20 veces inferior al necesario en un interruptor de gran volumen de aceite de las mismas caractersticas. Estos interruptores han ido sustituyendo a los de gran volumen, no quedando prcticamente ninguno en servicio en la actualidad.

Se comenz utilizndolos para altas tensiones, ya que interruptores de 220 kV en bao de aceite podan contener del orden de 50 toneladas de ste, aunque ms tarde esta tcnica se empleo para tensiones menores. En la actualidad, la gama de tensiones nominales va de 7.2 kV a 525 kV, con capacidad de ruptura del orden de 2500 MVA y poderes de corte de 50 kA.

El nmero de cmaras de corte por fase es funcin de la tensin. La tensin nominal por cmara vara entre 70 y 145 kV. Para conseguir un reparto correcto de la tensin en las mismas se utilizan condensadores.

Figura 14.- Interruptor pequeo volumen de aceite 24 kV. Cortesa ABB Metrn.

A las cmaras de extincin, se las denomina tambin de autosoplado, porque es el

propio arco el que suministra la energa necesaria para su extincin. Esta energa crece con la corriente a interrumpir, y est limitada a la robustez mecnica de las envolturas para resistir la presin interna de los gases, y por la cantidad de aceite disponible en la inmediata proximidad de arco. Eso ha llevado en los ltimos aos a realizar estudios para la mejora de estas envolturas, empleando resinas armadas con fibras, tejidos o arrollamiento de vidrio.

Hay variantes constructivas (de soplado axial, transversal, mixto) para estas cmaras, pero en todas ellas se trata de acelerar la desionizacin del arco a cada paso de corriente por cero, utilizando para ello la energa liberada por el arco, provocando un rpido desplazamiento del fluido extintor a lo largo del trayecto del arco. Esta reduccin del tiempo de ruptura determina una mayor vida de los contactos y una menor carbonizacin del aceite, lo que determina una mayor vida media de los aparatos y un menor mantenimiento.

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Las ventajas de estos aparatos sobre los de bao en aceite son los siguientes:

Desionizacin rpida del trayecto del arco (del orden de 0.002 s). Cada de tensin en el arco muy baja, lo que elimina el riesgo de fuertes

sobretensiones en la extincin. Mnima disipacin de energa. Limitada carbonizacin del aceite. Reducido deterioro de los contactos como consecuencia de la poca disipacin de

energa. Elevada vida media.

Actualmente se utilizan en tensiones y potencias medianas. Han sido sustituidos en

Muy Altas Tensiones por los interruptores de SF6, que disponen de mejores cualidades dielctricas, y en el rango de uso actual sus perspectivas son de una progresiva desaparicin de este tipo de ruptura a favor de los interruptores equipados con corte en atmsfera de hexafluoruro o interruptores al vaco. 3.3.- RUPTURA MEDIANTE AIRE COMPRIMIDO.

La utilizacin del aire comprimido, almacenado previamente en un depsito, como agente extintor del arco elctrico, se inicio en la dcada de los treinta, como consecuencia de una serie de accidentes graves provocados por la explosin y posterior incendio de interruptores automticos en bao de aceite de ruptura libre.

La tensin disruptiva del aire comprimido, como en todos los gases, crece sensiblemente con la presin. As, a la presin de 10 bar la tensin disruptiva del aire es del orden de 90 cm

kV y de 135 cmkV a los 20 bar. Esta elevada rigidez del aire unida a la gran

velocidad de desplazamiento son factores muy favorables para la rpida extincin del arco. Es suficiente que la presin del aire a la entrada de la cmara de extincin sea superior a 1.8 veces la presin de la salida, para que el aire alcance en la zona del arco la velocidad del sonido. Siendo ste el principio de funcionamiento de estos interruptores neumticos.

En este tipo de interruptores el apagado del arco se efecta por la accin de un chorro de aire que barre el aire ionizado por efecto del arco. El poder de ruptura aumenta proporcionalmente a la presin del aire inyectado, variando sta segn la capacidad del interruptor entre 10 y 14 bar para Media Tensin, y de 30 a 50 bar en Muy Alta Tensin.

Las cmaras de extincin de estos interruptores son de forma modular, y de acuerdo con la capacidad y tensin de la instalacin se usan: 2 cmaras para valores de tensin hasta 80 kV, 4 cmaras para 150 kV y 6 cmaras en el rango de 220 kV. Se suelen insertar en paralelo, con las cmaras de corte, resistencias amortiguadoras y capacitancias que producen altas impedancias y reparten las tensiones entre las mismas. Adems, estas impedancias limitan los valores de sobretensin en las maniobra de apertura de estos interruptores.

Las ventajas de este tipo de apertura son las siguientes: Bajo costo y disponibilidad del aire. Rapidez de operacin. Aumento de la capacidad de ruptura en proporcin a la presin del aire.

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Pocas probabilidades de incendio. Ruptura definitiva a menudo en el primer paso de la corriente por cero con arcos muy

cortos. Se puede utilizar para todas las tensiones y todas las potencias de ruptura, gracias al

uso de varias cmaras de corte en serie, con la reparticin equitativa entre ellas de la tensin de restablecimiento, a base de conectar en paralelo con los puntos de ruptura, resistencias o condensadores.

Los inconvenientes de este tipo de apertura son los siguientes:

Menor rigidez dielctrica que el SF6. Mayor presin de trabajo. La constante trmica es de unas 100 veces la del SF6 a la misma presin. En fallas prximas al interruptor aparecen sobretensiones muy altas, por lo que hay

que intercalar resistencias de apertura. Despus de la apertura el gas ionizado debe ser ventilado. Necesidad de un equipo exterior que aporte el aire comprimido. Esto adems implica

la necesidad de un riguroso programa de mantenimiento de este equipo. Ruidosos en el momento de las maniobras de apertura y cierre, como consecuencia de

los gases expulsados por las toberas.

Por todos estos inconvenientes su utilizacin es escasa, siendo sustituidos por los de SF6 en Muy Altas Tensiones. 3.4.- RUPTURA MEDIANTE SF6.

Son interruptores desarrollados a finales de los aos 60 y cuyas cmaras de extincin operan dentro de hexafluoruro de azufre (SF6), gas cuyas propiedades dielctricas son superiores a otros aislantes conocidos.

Es un gas halgeno cuya estructura molecular est formada por un tomo de azufre central, unido a seis de fluor dispuestos en los vrtices de un octaedro mediante enlaces covalentes. Su molcula es simtrica e inerte qumicamente, presentando adems una gran estabilidad debida a la elevada energa de formacin (262 kmol

kcal ).

A temperatura ambiente es un gas pesado, inodoro, incoloro, ininflamable y no txico.

Es muy estable y no ataca a ningn material a temperaturas inferiores a 500 C, temperatura a partir de la cual se descompone por calor. Su coeficiente de transmisin del calor, a presin atmosfrica, es de 1.6 veces el del aire, y a una presin de 2 atmsferas aumenta en un orden de 25 veces el del aire. Esta propiedad es muy importante ya que permite una rpida disipacin del calor, reduciendo el aumento de temperatura del equipo. A presin atmosfrica, la rigidez dielctrica del SF6 es el triple que la del aire.

En la apertura, el arco generado entre los contactos se estira a la vez que stos se separan. El gas SF6 contenido en el interior de la cmara de ruptura, pasando por una boquilla de soplado, es empujado a una presin considerable sobre el arco por la accin combinada del pistn y del arco. Este chorro de gas enfra e interrumpe el arco, restableciendo el aislamiento entre los contactos y evitando, por tanto, un nuevo cebado (Fig. 15).

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Figura 15.- Esquema interrupcin en hexafluoruro de azufre.

Figura 16.- Interruptor de SF6 de 220 kV.

Las ventajas ms sobresalientes de este tipo de ruptura son:

Gran capacidad de evacuacin del calor producido por el arco. El arco queda

encerrado por un estrecho conducto, de dimetro reducido, que es conductor y se halla envuelto por una corona de gas no conductora de la electricidad, pero si del calor.

Disociacin perfectamente reversible sin prdida de gas. Bajo el efecto del arco

elctrico, el gas sufre una disociacin parcial en tomos de azufre y flor. Los electrones liberados son captados por tomos electronegativos de flor, formndose iones negativos que por su gran peso influyen poco en la conduccin del plasma. Al reducirse la corriente y descender la temperatura por debajo de 6000 K, todos los electrones libres que quedan son absorbidos por el flor. De esta forma la conductancia del camino del arco al cesar la corriente es prcticamente nula. La cantidad de gas que se descompone en cada ruptura es muy pequea (unos 3 cm3 por kJ de energa del arco), y no es necesaria su reposicin ya que se vuelve a recomponer al cesar el arco y descender la temperatura por debajo de 3000 K. Pueden formarse

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compuestos, en cantidad despreciable, resultado de la reaccin de la descomposicin del gas con partculas arrancadas de los contactos o materiales aislantes en el interior. Aunque algunos son txicos, son fcilmente absorbidos por filtros de almina activa colocada en el interior del disyuntor para este fin.

Para intensidades prximas a valor cero, y gracias a sus caractersticas extraordinarias

de conductividad trmica, es posible el enfriamiento del arco radialmente (la conduccin del calor va del centro del arco a la periferia).

Es el mejor gas agente extintor y aislante conocido.

El desgaste de los contactos es muy pequeo. Larga vida media del interruptor.

No es necesario recurrir a resistencias de ruptura para evitar un posible recebado del

arco, debido a la rpida regeneracin dielctrica del plasma postarco. Esto implica una simplificacin constructiva de los interruptores.

Figura 17.- Seccin interruptor SF6: (1) Tomas de corriente; (2) Envolvente resina; (3) Varilla mvil de contacto; (4) Contacto principal fijo; (5) Contacto principal mvil; (6) Contacto deslizante fijo; (7) Contacto parachispas;

(8) Tobera; (9) Tamiz molecular absorbente; (10) Membrana de seguridad; (11) Vlvula de llenado.

El campo de aplicacin abarca toda gama de tensiones, principalmente a partir de los 400 kV, y con unas perspectivas en auge en Media Tensin donde est desbancando a interruptores de aceite o aire comprimido. Podemos encontrar estos aparatos instalados en: Estaciones primarias y secundarias de distribucin, donde es necesario realizar ciclos

de cierre rpidos en condiciones de defecto y maniobrar lneas con corrientes inducidas.

Plantas petroqumicas, donde los efectos producidos por un incendio (interruptores de aceite) seran muy peligrosos.

Subestaciones en centros urbanos. Para la maniobra de equipos de mejora del factor de potencia. Industrias de proceso continuo que requieren interruptores fiables y de larga duracin. Centros de transformacin y distribucin sin asistencia personal.

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3.5.- RUPTURA EN EL VACO.

Existen una serie de condiciones en una atmsfera en la que se ha practicado el vaco, que la hacen muy interesante para realizar la extincin de arcos elctricos en su interior.

El aire a un grado de vaco del orden de 10-6 a 10-7 mm de Hg, alcanza una rigidez superior a los 199 cm

kV . Este valor de rigidez dielctrica viene complementado por la muy

Baja Tensin de arco en el vaco, motivada por el hecho de que los electrones desprendidos por el ctodo no encuentran ningn obstculo hasta el nodo, y que la regeneracin dielctrica del medio, al anularse la corriente, es instantnea al no existir molculas de gas ionizadas.

En el proceso de apertura de contactos, la elevada densidad de corriente en el ltimo punto de contacto da lugar a la formacin de un nico arco muy energtico. Los vapores metlicos liberados de los contactos liberan vapores metlicos que constituyen el soporte del arco. La geometra de los contactos debe crear un campo magntico que hace girar el arco rpidamente alrededor del borde exterior del contacto, evitando el calentamiento excesivo y produciendo un desgaste uniforme en su superficie.

Por debajo de cierta intensidad, la columna de arco se divide en varias de reducidas dimensiones y con niveles energticos muy inferiores, con la consiguiente disminucin de vapores metlicos liberados. En el momento en que la intensidad pasa por cero, los electrones cesan de recorrer el espacio entre contactos y el vapor metlico residual se condensa rpidamente en unas placas diseadas para este fin. De esta forma las condiciones de vaco y rigidez dielctricas vuelven a los valores iniciales en pocos microsegundos.

Figura 18.- Seccin de un interruptor de vaco para Media Tensin: (1) Portatubo superior; (2) Terminal

superior; (3) Contacto fijo; (4) Contacto mvil; (5) Caja de tubo; (6) Fuelle; (7) Terminal inferior; (8) Portatubo inferior; (9) Palanca acodada; (10) Biela aislante; (11) Resorte de contacto; (12) Resorte de contacto y

desconexin.

Para resumir, se pueden citar las ventajas ms sobresalientes de la ruptura en vaco: Aislamiento e interrupcin garantizados por la ampolla de vaco. Rpida extincin del arco, del orden de 15 ms. Elevada rigidez dielctrica. Rpida desionizacin del espacio intercontactos. Reducido recorrido de los contactos mviles (15 a 25 mm). Esto indica una muy

pequea energa de maniobra.

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Debido a la alta conductividad de la columna de vapor metlico, las cadas de tensin

que se producen son pequeas, del orden de 20 a 200 V. Esto, unido a la rpida extincin del arco, hace que la energa liberada sea relativamente pequea. ste es el motivo de la larga vida til de estos aparatos.

Idneo para realizar reconexiones rpidas y repetitivas. Sistema muy simple. Aplicacin en Centros de Transformacin y Distribucin, tanto urbanos como

industriales.

Figura 19.- Interruptor de vaco extrable para cabina de 10 kV.

No obstante, como inconvenientes se pueden citar:

Su aplicacin est limitada a tensiones inferiores a 50 kV. Si se pierde el vaco en la cmara, el arco puede reventarla, ya que la separacin entre

contactos no permite su extincin en aire. Debido a la rapidez de ruptura, se producen elevadas sobretensiones entre sus

contactos, y stos emiten ligeras radiaciones de rayos X. 3.6.- RUPTURA ESTTICA.

Est tcnica se basa en las propiedades de los diodos semiconductores. No habra movimiento de partes metlicas (apertura de contactos), con lo que no se producira el arco. Se aproximara de alguna forma a lo que sera un interruptor ideal.

La apertura se basara en que la resistencia elctrica de un semiconductor es reducidsima, cuando la corriente circula en sentido convencional (del nodo al ctodo), y pasa a ser infinita al invertirse la polaridad de los electrodos (en tanto la tensin inversa no pase de unos lmites, lgicamente). Esto sucede en los instantes de paso por cero en un circuito de corriente alterna.

Las ventajas de esta tcnica de ruptura son las siguientes: Obtencin de rupturas ideales sin sobretensiones de maniobra. Ausencia de desgaste y de entretenimiento. Posibilidad de predeterminar las caractersticas del conductor. nfimo consumo de energa en la ruptura.

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Los inconvenientes de esta tcnica de ruptura son los siguientes:

La baja inercia trmica de los semiconductores los hace incapaces de soportar fuertes

sobrecargas, incluso en tiempos muy breves.

Esto hace imposible por el momento su aplicacin. De cualquier forma, las ventajas existentes hacen que se realicen importantes estudios, con lo que muy posiblemente dispondremos de interruptores de este tipo en un futuro no muy lejano. 4.- SECCIONADOR.

La misin de este aparato es unir o separar de una forma visible diferentes elementos, componentes o tramos de una instalacin o circuito.

Aunque los seccionadores han de maniobrarse normalmente sin carga, en determinadas circunstancias pueden conectarse y desconectarse con pequeas cargas. Por ejemplo, con una tensin de 6 a 10 kV se puede cortar una corriente de unos 2 A, y con una tensin nominal de 15 a 30 kV, una corriente de 1 A aproximadamente.

Cuando se trata de corrientes magnetizantes, como la corriente de vaco de los transformadores, y que tienen un carcter inductivo, la carga que pueden cortar los seccionadores es menor. En tales circunstancias, la potencia mxima que pueden cortar los seccionadores es de 50 kVA.

Los seccionadores utilizados en instalaciones elctricas tienen distintas formas constructivas, resultando de inters atender a una clasificacin segn su modo de accionamiento: Seccionadores de cuchillas giratorias. Seccionadores de cuchillas deslizantes. Seccionadores de columnas giratorias. Seccionadores de pantgrafo.

4.1.- SECCIONADOR DE CUCHILLAS GIRATORIAS.

Estos aparatos son los ms empleados para tensiones medias, tanto para interior como para exterior, pudiendo disponer tanto de seccionadores unipolares como tripolares (Fig. 20 y 21).

Figura 20.- Seccionador de cuchillas giratorias para instalacin en interior y tensin de servicio hasta 20 kV.

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Figura 21.- Seccionador de cuchillas giratorias para servicio de interior. En este modelo se dispone para

tensiones de 12 a 52 kV y desde 400 hasta 3000 A.

La constitucin de estos seccionadores es muy sencilla, componindose en una base o armazn metlico rgido (donde apoyarn el resto de los elementos), dos aisladores o apoyos de porcelana, un contacto fijo o pinza de contacto y un contacto mvil o cuchilla giratoria.

La utilizacin de seccionadores unipolares puede provocar desequilibrio entre las fases de una instalacin, por lo que resultan preferibles, aunque sean ms caros, los seccionadores tripolares donde las cuchillas giratorias de cada fase se hallan unidas entre s por un eje comn, lo que permite un accionamiento conjunto de todas ellas. Cuando la corriente nominal es elevada, los seccionadores estn provistos de dos o ms cuchillas por polo.

La principal diferencia entre los seccionadores de cuchillas giratorias para instalacin en interior y para instalacin en intemperie estriba en el tamao y forma de los aisladores que soportan los contactos, teniendo unos aisladores de mayor tamao y forma acampanada en los seccionadores de intemperie que en los de interior, consiguiendo de esta manera el aumento de las lneas de fuga en los aisladores y mayores tensiones de contorneo bajo lluvia.

En muchos casos resulta conveniente poner a tierra las instalaciones cuando se ha de trabajar en ellas, para lo cual se construyen seccionadores con cuchillas de puesta a tierra accionadas por medio de una palanca auxiliar maniobrada con la prtiga de accionamiento (Fig. 22). Estos seccionadores estn construidos de forma que cuando estn conectadas las cuchillas del seccionador resulte imposible conectar las cuchillas de puesta a tierra y, recprocamente, resulte imposible conectar las cuchillas del seccionador mientras est conectado el dispositivo de puesta a tierra.

Figura 22.- Seccionador de puesta a tierra para servicio interior.

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4.2.- SECCIONADOR DE CUCHILLAS DESLIZANTES.

Con una estructura muy similar a la de los seccionadores de cuchillas giratorias, poseen la ventaja de requerir menor espacio en sus maniobras dado que sus cuchillas se desplazan longitudinalmente, por lo que se puede instalar en lugares ms reducidos. No obstante, dado este tipo de desplazamiento de las cuchillas, estos seccionadores tienen una capacidad de desconexin inferior en un 70% a los anteriores (Fig. 23 y 24).

Figura 23.- Seccionador de cuchillas deslizantes para instalacin interior y tensiones no superiores a 20 kV.

Figura 24.- Seccionador de cuchillas deslizantes para servicio de interior. En este modelo se dispone para

tensiones de 12 a 36 kV y desde 400 hasta 630 A. 4.3.- SECCIONADOR DE COLUMNAS GIRATORIAS.

Este tipo de seccionadores se utiliza en instalaciones en intemperie y con tensiones de servicio superiores a 30 kV. Dentro de este tipo de seccionadores cabe distinguir dos construcciones diferentes: Seccionador de columna giratoria central: en este tipo de seccionador la cuchilla est

fijada sobre una columna aislante central que es giratoria. Con esta disposicin se tiene una interrupcin doble, de tal suerte que cada punto de interrupcin requiere una distancia de aire igual a la mitad de la total. Las dos columnas exteriores estn montadas rgidamente sobre un soporte metlico de perfiles laminados y son las encargadas de sostener los contactos fijos (Fig. 25).

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Figura 25.- Seccionador de columna giratoria central para 220 kV.

En caso de que se disponga de un seccionador de columna central giratoria trifsico, el

accionamiento de las tres columnas centrales giratorias se realiza mediante un juego de barras y bielas que permiten un accionamiento conjunto sobre las tres cuchillas giratorias.

Este seccionador puede montarse tambin con cuchilla de puesta a tierra, en cuyo caso se impide cualquier falsa maniobra por medio de un enclavamiento apropiado (Fig. 26). Se suelen utilizar en instalaciones con tensiones de servicio entre 45 y 400 kV y corrientes nominales comprendidas entre 630 A y 1250 A.

Figura 26.- Seccionador de columna giratoria central para 220 kV con cuchillas de puesta a tierra. En la imagen de la izquierda se puede apreciar el seccionador cerrado y las cuchillas de puesta a tierra abiertas, mientras que

en la imagen de la derecha se muestra el seccionador abierto y puesto a tierra.

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Seccionador de dos columnas giratorias: el seccionador dispone de dos columnas en

lugar de tres como el modelo de columna giratoria central, siendo estas dos columnas giratorias y portadoras de cuchillas solidarias que giran hacia el mismo costado. En este caso se obtiene slo un punto de interrupcin a mitad de recorrido entre las dos columnas. Se utiliza en instalaciones de intemperie con tensiones de servicio de hasta 110 kV y corrientes nominales comprendidas entre 800 A y 2000 A (Fig. 27). Este seccionador puede montarse con cuchilla de puesta a tierra, en cuyo caso se impide cualquier falsa maniobra por medio de un enclavamiento apropiado.

Figura 27.- Seccionadores unipolares de 2 columnas giratorias para servicio de intemperie en una subestacin de

132 kV.

El accionamiento de esta clase de seccionadores puede realizarse manualmente, por aire comprimido o por motor elctrico. Para accionar conjuntamente los polos del seccionador tripolar, se han acoplado stos entre s. El accionamiento va unido a los aisladores giratorios de un polo, desde donde parten las varillas de acoplamiento, con los otros polos. 4.4.- SECCIONADOR DE PANTGRAFO.

Los seccionadores de pantgrafo han sido creados para simplificar la concepcin y la realizacin de las instalaciones de distribucin de Alta Tensin en intemperie (se suelen utilizar para la conexin entre lneas y embarrados que se hallan a distinta altura y cruzados entre s) (Fig. 28). Conceptualmente, se distinguen de los anteriores seccionadores mencionados porque el contacto fijo de cada fase ha sido eliminado, realizando la conexin del contacto mvil directamente sobre la lnea.

Estos seccionadores se disponen para tensiones de servicio entre 132 y 400 kV en corrientes nominales entre 800 A y 1600 A cuyos componentes principales, por polo o fase, son por lo general los siguientes:

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El soporte inferior: en cuyo interior se sitan los resortes que aseguran la presin de

contacto, as como el eje de mando. La columna soporte: constituida por dos aisladores superpuestos y acoplados entre s

por fijacin mecnica. Esta columna contiene el eje aislante de resina sinttica que asegura el enlace entre el pantgrafo y el eje de mando.

El soporte superior: en cuyo interior est fijado el mecanismo que ataca los brazos inferiores del pantgrafo.

El pantgrafo propiamente dicho: constituido por cuatro brazos horizontales cruzados, dos a dos, por cuatro brazos verticales y por los contactos mviles.

El contacto de lnea: fijado a la lnea por una derivacin en forma de T.

Figura 28.- Aplicacin de los seccionadores de pantgrafo en un embarrado para 220 kV.

Figura 29.- Seccionador de pantgrafo para conexin entre embarrado y lnea a 220 kV en una subestacin

transformadora. En la imagen de la izquierda se muestra un seccionador abierto y en imagen de la derecha se muestra otro cerrado.

La cinemtica del pantgrafo ha sido estudiada de tal forma que la ltima parte de su

carrera de cierre se efecta sin la ayuda del mando. De esta forma, la presin del contacto es totalmente independiente de la posicin final de los elementos de mando.

Este seccionador se puede equipar tambin con cuchillas de puesta a tierra que, como caso general, suelen ir instaladas en los extremos del embarrado donde se hallen los pantgrafos (Fig. 30).

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Figura 30.- Cuchillas de puesta a tierra en un embarrado de 220 kV.

5.- INTERRUPTOR SECCIONADOR.

El interruptorseccionador es aparato mecnico de conexin capaz de establecer, soportar e interrumpir intensidades en condiciones normales del circuito, comprendiendo eventualmente condiciones especificadas de sobrecarga en servicio, as como soportar durante un tiempo especificado intensidades en condiciones anormales del circuito tales como de cortocircuito. Pueden tambin establecer pero no interrumpir intensidades de cortocircuito.

El interruptorseccionador en la posicin de abierto establece una distancia visible de seccionamiento que satisface las exigencias de seguridad especificadas para un seccionador.

Las principales aplicaciones del interruptorseccionador son las siguientes: Maniobra de redes de distribucin radiales y en anillo (lneas y cables). Maniobra de bateras nicas de condensadores. Asociados con fusibles, maniobra y proteccin de transformadores de distribucin

MT/BT.

En el esquema de la Fig. 31 se pueden ver ejemplos de la aplicacin en redes y en Centros de Transformacin.

Los interruptoresseccionadores tipo G para uso general tienen tambin un poder de corte especificado de transformadores en vaco y de lneas y cables en vaco. Por otra parte, los modelos actuales del mercado, tipo G, para uso general, tienen tambin muchos de ellos un poder de corte especificado de bateras nicas de condensadores, generalmente inferior a la intensidad nominal del aparato pero suficiente en muchos casos. Prcticamente todos los tipos actuales de mercado son tripolares, para lneas trifsicas sin neutro.

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Figura 31.- Ejemplo de aplicacin de seccionadores en redes de distribucin en anillo.

Las caractersticas nominales de los interruptoresseccionadores tipo G son las

siguientes: Poder de cierre nominal en cortocircuito, Ima: debe ser igual o superior al valor de

cresta de la intensidad asignada de corta duracin e igual o superior al mayor valor de cresta de la intensidad inicial de cortocircuito que pueda presentarse en aquel punto del circuito y circular por el aparato.

Poder de corte nominal de carga principalmente activa (cos 0.7 inductivo), I1: debe ser igual al valor de la intensidad nominal en servicio continuo del aparato.

Poder de corte nominal de carga en bucle, I2: es el poder de corte de una carga de cos 0.3 inductivo, en circuito de bucle cerrado, es decir, un circuito en el cual ambos lados del interruptorseccionador permanecen bajo tensin despus de la ruptura y en el que la tensin que aparece entre los bornes es menor que la tensin de la red, concretamente inferior o igual a 0.25 veces la tensin nominal del aparato. El poder de corte nominal de carga en bucle, debe ser tambin igual a la intensidad nominal en servicio continuo del aparato.

Poder de corte asignado de transformadores en vaco, I3.

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Poder de corte asignado de bateras nicas de condensadores, I4. Poder de corte asignado de lneas en vaco, I5. Poder de corte asignado de cables en vaco, I6.

Las intensidades I5 e I6 de lneas y cables en vaco son capacitivas como I4.

En los interruptoresseccionadores para uso general, los poderes de corte I3, I4, I5 e I6

acostumbran a ser de valor muy inferior al de la corriente nominal en servicio continuo del aparato.

Prcticamente todos los interruptoresseccionadores del mercado, son de intensidad nominal en servicio continuo igual a 400 A, valor suficiente para la aplicacin de estos aparatos a la maniobra de lneas as como para la maniobra y proteccin de transformadores MT/BT en los Centros de Transformacin. 5.1.- MECANISMOS DE ACCIONAMIENTO.

Para que un interruptorseccionador pueda tener un determinado poder de cierre en cortocircuito, su maniobra de cierre debe realizarse a una velocidad determinada. Asimismo, para tener unos determinados poderes de corte I1 a I6, la maniobra de apertura debe realizarse tambin a una velocidad determinada.

Para ello, el interruptorseccionador debe estar equipado con un dispositivo que asegure la fuerza y las velocidades de cierre y de apertura, independientemente de la accin del operador. Este dispositivo acostumbra a ser un mecanismo de acumulacin de energa de resortes (muelles). Los tipos bsicos de este mecanismo son:

A. Mecanismo sin elemento de retencin: el resorte acumula la energa aplicada al mismo (manual, elctrica, neumtica, etc.) hasta llegar a un punto de tensado y posicin en el que libera automticamente dicha energa producindose el cierre o la apertura con la fuerza y velocidad previstas. Puede ser de resorte nico o de dos resortes, uno para el cierre y otro para la apertura.

B. Mecanismo con elemento de retencin: el resorte acumula la energa aplicada al

mismo, hasta llegar a su posicin final de tensado, quedando retenido en esta posicin. El cierre o la apertura se produce al liberarse el resorte por la accin de un mecanismo de disparo, que puede ser actuado manualmente o elctricamente (por ejemplo con un electroimn). Este tipo permite:

- Una vez tensado el resorte y acumulada la energa, diferir el cierre o la apertura en

tanto no se acte sobre el mecanismo de disparo. - Orden de cierre o apertura a distancia por actuacin elctrica del disparador. - En los interruptoresseccionadores equipados con fusibles, apertura automtica

por fusin de uno de ellos. Al fundirse, su percutor acta mecnicamente sobre el disparador.

- Apertura automtica por actuacin de rels de sobrecarga directos, montados en el interruptorseccionador.

- Apertura automtica por actuacin de rels de sobrecarga indirectos, mediante orden elctrica (electroimn) al disparador.

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5.2.- ASOCIACIN CON SECCIONADOR DE PUESTA A TIERRA (SPT).

Los interruptoresseccionadores pueden llevar asociado un seccionador de puesta a tierra (Spt) formando as un aparato combinado. El Spt puede quedar situado indistintamente a uno u otro lado del interruptorseccionador.

Adems en los interruptoresseccionadores con bastidor de fusibles, el Spt puede situarse tambin en dicho bastidor en el lado conexin de los cables o pletinas. Debe haber un enclavamiento mecnico entre el Spt y el interruptorseccionador que impida que los dos puedan estar simultneamente cerrados.

El Spt debe tener dispositivo de cierre rpido independientemente de la accin del operador, que asegure un poder de cierre en cortocircuito. El poder de cierre en cortocircuito del Spt, debe ser igual al del interruptorseccionador. 5.3.- ASOCIACIN CON FUSIBLES.

Los interruptoresseccionadores pueden estar equipados con un bastidor de fusibles de alta capacidad de ruptura con percutor. Este bastidor puede situarse indistintamente a ambos lados del interruptorseccionador. Elctricamente los fusibles y el interruptorseccionador quedan conectados en serie.

Los interruptoresseccionadores con fusibles, tienen mecanismo de accionamiento del tipo B, es decir, con elemento de retencin del resorte de apertura y dispositivo de disparo el cual es actuando mecnicamente por el percutor del fusible cuando ste funde producindose as la apertura automtica del interruptorseccionador.

El interruptorseccionador tiene poder de cierre en cortocircuito, pero no tiene poder de corte de la corriente de cortocircuito. En este aparato combinado la interrupcin de la corriente de cortocircuito la efectan casi instantneamente los fusibles al fundirse y cubre las dos prestaciones de cierre y corte de la corriente de cortocircuito.

El fusible al actuar tan rpidamente, limita el valor de la corriente de cortocircuito de forma que no llega a alcanzar el valor pleno que tendra sin los fusibles. Efecta un apreciable efecto limitador de la corriente de cortocircuito, beneficioso para la instalacin. 5.4.- APLICACIONES.

Las aplicaciones ms frecuentes de los interruptoresseccionadores son: Para maniobra de redes de distribucin MT, radiales o en anillo (Fig. 31): son

interruptoresseccionadores tipo G, sin fusibles y con Spt, con mecanismo de accionamiento del tipo A (sin retencin).

Para maniobra y proteccin de transformadores de distribucin MT/BT (Fig. 31): son interruptoresseccionadores tipo G equipados con bastidor de fusibles y Spt, con mecanismo de accionamiento tipo B (retencin del resorte de apertura). El transformador queda protegido de la corriente de cortocircuito por los fusibles y la proteccin contra sobrecargas la efecta el interruptorseccionador.

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La utilizacin de los interruptoresseccionadores con fusibles para la proteccin de

transformadores, viene limitada en cuanto a la potencia de los mismos, por el calibre mximo de los fusibles MT que en el estado actual de la tcnica, se encuentran en el mercado.

Un interruptorseccionador, con o sin fusibles, y con Spt asume las funciones de interruptor, en los trminos y valores antes especificados, de seccionador y de conexin a tierra en cortocircuito.

Con el avance de la tecnologa, se han desarrollado tipos de interruptoresseccionadores con Spt en los que las tres funciones de conexindesconexin, seccionamiento y puesta a tierra en cortocircuito, quedan integradas en un nico elemento mvil, con tres posiciones: cerrado, abierto con distancia de seccionamiento, y conectado a tierra. En la Fig. 32 se representan dos ejemplos de lo indicado, uno a base de movimiento lineal, y el otro a base de movimiento giratorio.

Figura 32.- Rotacin o desplazamiento de la parte mvil en los interruptoresseccionadores MT.

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En ambos casos, por tratarse de aparatos con los contactos dentro de gas dielctrico

SF6, la distancia de seccionamiento no es directamente visible pero es, no obstante, verificable ya que en el caso de movimiento lineal, la posicin conectado a tierra es directamente visible pues el contacto fijo de conexin a tierra est dentro de una campana de cristal. Resulta evidente que para llegar a esta posicin conectado a tierra, el contacto mvil ha tenido que pasar primero a la posicin abierto con distancia de seccionamiento.

Anlogamente, en el caso de movimiento giratorio, el contacto mvil para llegar a la posicin conectado a tierra ha tenido que pasar primero por la posicin de interruptor abierto con distancia de seccionamiento.

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