Oscar David Castaeda Taboada 10320534Subestaciones Elctricas Ing. Amador Quintana Soto

Unidad 1 Equipos primarios de una Subestacin ElctricaLos equipos primarios en las subestaciones, como su nombre lo indica, es la parte ms importante ya que de estos depende lacalidady elserviciode laenerga elctricaque ser entregada alcliente. Cada uno de ellos elabora un papel muy importante en elsistemaelctrico nacional, desde lostransformadores, capaces de transformar diferentesvaloresde voltaje-corriente, hasta los interruptores, que son muy utilizados para proteger y realizar maniobras para mantener los dems equipos en buenestado.

1.1 Definicin, clasificacin y elementos constitutivos de una subestacin Unasubestacines un conjunto de mquinas, aparatos y circuitos, que tienen la funcin de modificar los parmetros de la potencia elctrica, permitiendo el control del flujo de energa, brindando seguridad para el sistema elctrico, para los mismos equipos y para el personal de operacin y mantenimiento. Las subestaciones se pueden clasificar como sigue: Subestaciones en las plantas generadoras o centrales elctricas.

Subestaciones receptoras primarias.

Subestaciones receptoras secundarias.

Subestaciones en las plantas generadoras o centrales elctricas.- Estas se encuentran en las centrales elctricas o plantas generadoras de electricidad, para modificar los parmetros de la potencia suministrada por los generadores, permitiendo as la transmisin en alta tensin en las lneas de transmisin. Los generadores pueden suministrar la potencia entre 5 y 25 kV y la transmisin depende del volumen, la energa y la distancia.Subestaciones receptoras primarias.- Se alimentan directamente de las lneas de transmisin, y reducen la tensin a valores menores para la alimentacin de los sistemas de subtransmisin o redes de distribucin, de manera que, dependiendo de la tensin de transmisin pueden tener en su secundario tensiones de 115, 69 y eventualmente 34.5, 13.2, 6.9 o 4.16 kV.Subestaciones receptoras secundarias.- Generalmente estas estn alimentadas por las redes de subtransmisin, y suministran la energa elctrica a las redes de distribucin a tensiones entre 34.5 y 6.9 kV.Las subestaciones, tambin se pueden clasificar por el tipo de instalacin, por ejemplo: Subestaciones tipo intemperie.

Subestaciones de tipo interior.

Subestaciones tipo blindado.

Subestaciones tipo intemperie.- Generalmente se construyen en terrenos expuestos a la intemperie, y requiere de un diseo, aparatos y mquinas capaces de soportar el funcionamiento bajo condiciones atmosfricas adversas (lluvia, viento, nieve, etc.) por lo general se utilizan en los sistemas de alta tensin.Subestaciones tipo interior.- En este tipo de subestaciones los aparatos y mquinas estn diseados para operar en interiores, son pocos los tipos de subestaciones tipo interior y generalmente son usados en las industrias.Subestaciones tipo blindado.- En estas subestaciones los aparatos y las mquinas estn bien protegidos, y el espacio necesario es muy reducido, generalmente se utilizan en fbricas, hospitales, auditorios, edificios y centros comerciales que requieran poco espacio para su instalacin, generalmente se utilizan en tensiones de distribucin y utilizacin,

Definicin, clasificacin y elementos constitutivos de una subestacin:Los elementos primarios que constituyen una subestacin, son los siguientes:1. Transformador.2. Interruptor depotencia.3. Restaurador.4. Cuchillas fusibles.5. Cuchillas desconectadoras y cuchillas de prueba.6. Apartarrayos.7. Tableros duplex decontrol.8.Condensadores.9. Transformadores de instrumento.

1.2 Transformadores de potenciaUn transformador es un aparato elctrico que porinduccinelectromagntica transfiere energa elctrica de uno o mscircuitos, a uno o ms circuitos a la misma frecuencia, usualmente aumentando o disminuyendolos valoresde tensin ycorriente elctrica.

Los elementos bsicos de un transformador de potencia son los siguientes:1. Ncleo de circuito magntico.2. Devanados.3. Aislamiento.4. Aislantes.5. Tanque o recipiente.6. Boquillas.7. Ganchos de sujecin.8. Vlvula de carga deaceite.9. Vlvula de drenaje.10. Tanque conservador.11. Tubos radiadores.12. Base para rolar.13. Placa detierra.14. Placa de caractersticas.15.Termmetro.16. Manmetro.17. Cambiador de derivaciones o taps.Cabe mencionar que, debido aldiseodel transformador, puede tener ms elementos o menos de los mencionados.Pruebas y monitoreo de transformadores de potenciaLos transformadores de potencia son el eje central del sector de la distribucin y transmisin de energa. Como tales, su estado es crtico para un funcionamiento fiable y libre de fallas. Cualquier falla puede tener consecuencias graves. Las sobrecargas resultantes de secciones de la red pueden producir cortes de gran alcance en el suministro y la produccin. Una falla total del aislamiento puede provocar lesiones personales, as como inmensos daos materiales.La sustitucin preventiva despus de un determinado nmero de aos de servicio a menudo no es una alternativa econmicamente viable, ya que los costos asociados a la sustitucin de este activo pueden ser enormes y el envejecimiento depende de las condiciones en las cuales funciona el transformador. Este es el motivo por el cual se han establecido como la mejor opcin las pruebas y diagnstico de activos basados en el estado o en el tiempo. Los sistemas de monitoreo tambin pueden representar una solucin eficaz si se sospecha la existencia de problemas o se ubican los transformadores en lugares de importancia estratgica (por ejemplo, en una central elctrica).Por lo tanto, hemos desarrollado una amplia gama de soluciones para pruebas y monitoreo de transformadores de potencia que operan en lnea con las normas internacionales (como IEC 60270, IEC 60076-1, IEC 60076-3, IEC 60076-11, IEEE norma C57.12.00, IEEE norma C57.12.90, IEEE norma C57.113, IEEE norma C57.124 e IEEE C57.127).

1.2.1 Clasificacin de transformadoresEl Transformador es un dispositivo que convierte energa elctrica de un cierto nivel de voltaje, enenerga elctricade otro nivel de voltaje, por medio de laaccinde un campo magntico. Est constituido por dos o ms bobinas de alambre, aisladas entre si elctricamente por lo general y arrolladas alrededor de un mismo ncleo de material ferromagntico. El arrollamiento que recibe la energa elctrica se denomina arrollamiento de entrada, conindependenciasi se trata la mayor (alta tensin) o menor tensin (baja tensin). El arrollamiento del que se toma la energa elctrica a la tensin transformada se denomina arrollamiento de salida. En concordancia con ello, los lados del transformador se denominan lado de entrada y lado de salida. El arrollamiento de entrada y el de salida envuelven la misma columna del ncleo dehierro. El ncleo se construye de hierro porque tiene una gran permeabilidad, o sea, conduce muy bien el flujo magntico.Los transformadores se pueden clasificar por:a) La forma de su ncleo.1. Tipo columnas.2. Tipo acorazado.3. Tipo envolvente.4. Tipo radial

.b) Por el nmero de fases . 1. Monofsico.2. Trifsico.

c) Por el nmero de devanados.1. Dos devanados.2. Tres devanados.

d) Por el medio refrigerante.1.Aire.2. Aceite.3. Lquido inerte.

e) Por el tipo de enfriamiento.1. Enfriamiento O A.2. Enfriamiento O W.3. Enfriamiento O W /A.4. Enfriamiento O A /A F.5. Enfriamiento O A /F A/F A.6. Enfriamiento F O A.7. Enfriamiento O A/ F A/F O A.8. Enfriamiento F O W.9. Enfriamiento A/A.10. Enfriamiento AA/FA.

f) Por la regulacin.1. Regulacin fija.2. Regulacin variable con carga.3. Regulacin variable sin carga.

g) Por la operacin.1. De potencia.2. Distribucin3. De instrumento4. De horno elctrico5. De ferrocarril

POR SU NIVEL DE VOLTAJE

Transformadores Elevadores y ReductoresUn transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del nmero de espiras de cada bobinado.

Si se supone que eltransformadores ideal. (Lapotenciaque se le entrega es igual a la que se obtiene de l, se desprecian las prdidas porcalory otras), entonces:Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps). Pi = Ps

Fig. .1. Transformador monofsico.POR SU NMERO DE FASESTransformadores monofsicosLos transformadores monofsicos, tanto de columnas como acorazados, se usan endistribucinde energa elctrica, por ejemplo para reducir, en lneas de MT de 13,2 kV a BT, 220V. Se los suele encontrar, de pequea potencia en soportes de lneas elctricas rurales. Tambin se los encuentra, en potencias altas, para constituirbancostrifsicos, con tres de ellos, ensistemasde distribucin Ejemplos: 10 kVA; 13200/220 VTransformadores TrifsicosEl trifsico de columnas es el ms usado. Se lo encuentra desde pequeas potencias (10 kVA) hasta muy grandes (150 MVA). Como elevadores de tensin en las centrales, reductores en las subestaciones, de distribucin en ciudades, barrios, fbricas, etc.Transformadores HexafsicosEl exafsico (6 fases en el secundario) se diferencia, constructivamente, del trifsico, en que tiene una derivacin a la mitad de los devanados secundarios, y luego por supuesto, en la conexin entre ellos. Se lo usa para la rectificacin industrial y en traccin elctrica:subterrneos, tranvas, etc. Ejemplo: 13200/580 V.POR LA FORMA DEL NCLEOTransformador monofsico de columnasEl transformador a columnas posee sus dos bobinados repartidos entre dos columnas del circuito magntico. En la figura se trata de un transformador monofsico dnde el circuito magntico se cierra por las culatas superior e inferior.

Fig. .2. Transformador monofsico a columnas.

1.2.2 Tipos de enfriamiento en TransformadoresPara prevenir el rpido deterioro de losmaterialesaislantes dentro de un transformador, se deben proveer losmediosde enfriamiento adecuados, tanto para el ncleo como para los devanados.Los transformadores con potencias inferiores a 50 KVA se pueden enfriar por medio del flujo de aire circundante a los mismos. La caja metlica que los contiene se puede habilitar con rejillas de ventilacin, de manera que las corrientes de aire puedan circular por conveccin sobre los devanados y alrededor del ncleo. Los transformadores un poco mayores se pueden construir de la misma manera, pero se puede usar la circulacin forzada de aire limpio llamados tipo seco y se usan por lo general en el interior de edificios, retirados de lasatmsferas hostiles.Los transformadores del tipodistribucin, menores de 200 KVA, estn usualmente inmersos en aceite mineral y encerrados en tanques deacero. El aceite transporta elcalordel transformador hacia el tanque, donde es disipado porradiaciny conveccin hacia el aire exterior del transformador. Debido a que el aceite es mejor aislante que el aire, se usa invariablemente en los transformadores de alta tensin.

En el caso de los transformadores enfriados por aceite, segn Harper, los tanques se construyen de lmina o placa de acero comn. Estos tanques pueden ser lisos, con paredes onduladas o con tubos radiadores, segn sea la capacidad de disipacin deseada.

Por lo tanto, los tipos de enfriamiento para transformadores se clasifican en:

Tipo OA.Sumergido en aceite con enfriamiento propio. Por lo general en transformadores de ms de 50 kva se usan tubos radiadores o tanques corrugados para disminuir las prdidas; En capacidades mayores de 3000kva se usan radiadores del tipo desmontable. Este tipo de transformador con voltajes de 46kv o menores puede tener como medio de enfriamiento lquido inerte aislante en vez de aceite.El transformador OA es el tipo bsico y sirve como norma para capacidad ypreciode otros.

Tipo OA/FA.Sumergido en aceite con enfriamiento propio, por medio de aire forzado. Este bsicamente un transformador OA con adicin de ventiladores para aumentar la capacidad de disipacin de calor.

Tipo OA/FA/FOA.Sumergido en aceite con enfriamiento propio a base de aire forzado y aceite forzado. Este transformador es bsicamente un OA, con adicin de ventiladores ybombaspara la circulacin de aceite

Tipo FOA.Sumergido en aceite, enfriado con aceite forzado y con enfriador de aire forzado. Este tipo de transformadores se usa nicamente donde se desea que operen al mismotiempolas bombas de aceite y los ventiladores; tales condiciones absorben cualquier carga a pico a plena capacidad.

Tipo OW.Sumergido en aceite y enfriado conagua. En este tipo de transformadoresel aguade enfriamiento es conducida por serpentines, los cuales estn en contacto con el aceite aislarte del transformador. El aceite circula alrededor de los serpentines por conviccin natural.

Tipo AA.Tipo seco, con enfriamiento propio, no contiene aceite ni otros lquidos para enfriamiento; son usados en voltajes nominales menores de 15 Kv en pequeas capacidades.

Tipo AFA.Tipo seco, enfriado por aire forzado. Estos transformadores tienen una capacidad simple basada en la circulacin de aire forzado por ventiladores o sopladores

1.3 Interruptores de potencia

1.3.1 Definicin y tipos de InterruptoresUn interruptor es un dispositivo cuya funcin es interrumpir y restablecer la continuidad en un circuito elctrico.Si la operacin se efecta sin carga (corriente), el interruptor recibe el nombre de desconectador o cuchilla desconectadora. Si la operacin de apertura o de cierre la efecta con carga (corriente nominal), o con corriente de corto circuito (en caso de alguna perturbacin), el interruptor recibe el nombre de disyuntor o interruptor de potencia. Los interruptores en caso de apertura, deben asegurar el aislamiento elctrico del circuito. Existen distintas formas de clasificar a los interruptores, una de ellas, segn Harper, es por medio de extincin, pudiendo ser: interruptores en aceite (que ya no se utilizan), interruptores neumticos, interruptores en vaco e interruptores en hexafloruro de azufre.Tambin se clasifican los interruptores como deconstruccinde "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 metlicas y de porcelana que contienen el mecanismo de interrupcin se encuentran montadas sobre columnas de porcelana aislante y estn, por lo tanto, al potencial de lnea. En la siguiente tabla se clasifican por medio de su interrupcin y su disponibilidad.

Caractersticas comparativas de los Interruptores:Los interruptores se pueden clasificar de acuerdo a sus caractersticas constructivas. Las principales caractersticas constructivas de los interruptores consisten en la forma en que se extingue el arco y a la habilidad mostrada para establecer la rigidez dielctrica entre los contactos para soportar en buena forma (sin reencendido del arco) las tensiones de reignicin.Las ventajas y desventajas de los principales tipos de interruptores se indican a continuacin:1.3.2 Interruptores de gran volumen de aceiteLos interruptores de aceite se pueden clasificar en 2grupos:1. Interruptores de granvolumende aceite.2. Interruptores de pequeo volumen de aceite.1.3.2.1 Interruptores de gran volumen de aceite.Estos interruptores reciben ese nombre debido a la gran cantidad de aceite que contienen. Generalmente se constituyen de tanques cilndricos y pueden ser monofsicos. Los trifsicos son para operar a voltajes relativamente pequeos y sus contactos se encuentran contenidos en un recipiente comn, separados entre s por separadores (aislante). Por razones deseguridad, en tensiones elevadas se emplean interruptores monofsicos (uno por base de circuitos trifsicos.Las partes fundamentales en los interruptores son:Tanque o recipientes, 1.Boquillas y contactos fijos, 2-5.Conectores (elementos de conexin al circuito), 3.Vstago y contactos mviles, 4-6.Aceite derefrigeracin, 7.

Cuando opera el interruptor debido a una falla, los contactos mviles se desplazan hacia abajo, separndose de los contactos fijos.Al alejarse los contactos mviles de los fijos, se va creando una cierta distancia entre ellos, y en funcin de esta distancia est la longitud del arco elctrico.El arco da lugar a la formacin de gases, de tal manera que se crea una burbuja degasalrededor de los contactos, que desplaza una determinada cantidad de aceite. En la siguiente figura, se aprecia elprocesode interrupcin.

Conforme aumenta la separacin entre los contactos, el arco crece y la burbuja se hace mayor, de tal manera que al quedar los contactos en su separacin total, la presin ejercida por el aceite es considerable, por lo que en la parte superior del recipiente se instala un tubo de fuga de gases.Los interruptores de grandes capacidades con gran volumen de aceite originan fuertes presiones internas que en algunas ocasiones pueden explosiones. Para disminuir estosriesgosse idearon dispositivos donde se forman las burbujas de gas, reduciendo las presiones a un volumen menor. Estos dispositivos reciben el nombre de "cmaras de extraccin" y dentro de estas cmaras se extingue el arco. El procedimientode extincin es el siguiente:1. Al ocurrir una falla se separan los contactos que se encuentran dentro de la cmara de extincin.2. Los gases que se producen tienden a escapar, pero como se hallan dentro de la cmara que contiene aceite, originan una violenta circulacin de aceite que extingue el arco.3. Cuando el contacto mvil sale de la cmara, el arco residual se acaba de extinguir, entrando nuevamente aceite fro a la cmara.4. Cuando los arcos se han extinguido, se cierran los elementos de admisin de la cmara.

El elemento de desconexin en los interruptores de gran volumen de aceite lo constituyen los contactos mviles. Estos contactos se pueden accionar en general de 3 maneras distintas: Mecnicamente, por medio de sistemas volante-bielas o engrane-bielas. Magnticamente, por medio de un electroimn conocido como bobina de disparo que acciona el trinquete de retencin de los contactos mviles al ser energizado; se puede energizar manualmente (por medio de botn) o automticamente (por medio de relevador). Laaccinde conexin o desconexin se puede efectuar substituyendo el volante o los engranes con unmotorelctrico que puede operarse a control remoto.

Interruptores de gran volumen de aceite:Ventajas:- Construccin sencilla,- Alta capacidad de ruptura,- Pueden usarse en operacin manual y automtica,- Pueden conectarse transformadores de corriente en los bushings de entrada.Desventajas:- Posibilidad de incendio o explosin.- Necesidad de inspeccin peridica de la calidad y cantidad de aceite en el estanque.- Ocupan una gran cantidad de aceite mineral de alto costo.- No pueden usarse en interiores.- No pueden emplearse en conexin automtica.- Los contactos son grandes y pesados y requieren de frecuentes cambios.- Son grandes y pesados.Interruptores de pequeo volumen de aceite.Los interruptores de reducido volumen de aceite reciben este nombre debido a que su cantidad de aceite es pequea en comparacin con los de gran volumen. (Su contenido vara entre 1.5 y 2.5% del que contiene los de gran volumen.)Se constituyen para diferentes capacidades y voltajes de operacin y su construccin es bsicamente una cmara de extincin modificada que permite mayor flexibilidad de operacin.El funcionamiento de este interruptor es el siguiente:1. Al ocurrir una falla se desconecta el contacto mvil 3 originndose un arco elctrico.2. A medida que sale el contacto mvil, se va creando una circulacin de aceite entre las diferentes cmaras que constituyen el cuerpo.3. Al alcanzar el contacto mvil su mxima carrera al aceite que circula, violentamente extingue el arco por completo.4. Los gases que se producen escapan por la parte superior del interruptor.

Interruptores de pequeo volumen de aceiteVentajas:- Comparativamente usan una menor cantidad de aceite.- Menor tamao y peso en comparacin a los de gran volumen.- Menor costo.- Pueden emplearse tanto en forma manual como automtica.- Fcil acceso a los contactos.Desventajas:- Peligro de incendio y explosin aunque en menor grado comparados a los de gran volumen.- No pueden usarse con reconexin automtica.- Requieren una mantencin frecuente y reemplazos peridicos de aceite.- Sufren de mayor dao los contactos principales.1.3.3 Interruptores en aireDebido al peligro de explosin e incendio que representan los interruptores en aceite, se fabrican los interruptores neumticos, en los cuales la extincin del arco se efecta por medio de un chorro de aire a presin.El aire a presin se obtiene por un sistema de aire comprimido que incluye una o variasimpresoras, un tanque principal, un tanque de reserva y un sistema de distribucin en caso de que sean varios interruptores.El proceso general es el siguiente:

1. Cuando ocurre una falla la detecta el dispositivo de control, de tal manera que una vlvula de solenoide acciona a la vlvula principal, sta se abre, permitiendo el acceso de aire a los aisladores huecos.2. El aire a presin que entra en los aisladores huecos presiona por medio de un embolo a los contactos.3. Los contactos accionan a los contactos que operan simultneamente abriendo el circuito.4. Como los aisladores huecos se encuentran conectados directamente a las cmaras de extincin, al bajar los contactos para accionar a los contactos el aire a presin que se encuentra en los aisladores entra violentamente a la cmara de extincin extinguindose el arco.

Interruptores NeumticosSe usan principalmente en alta tensin y poseen las siguientes caractersticas:Ventajas:- No hay riesgos de incendio o explosin.- Operacin muy rpida.- Pueden emplearse en sistemas con reconexin automtica.- Alta capacidad de ruptura.- La interrupcin de corrientes altamente capacitivas no presenta mayores dificultades.- Menor dao a los contactos.- F cil acceso a los contactos.- Comparativamente menor peso.Desventajas:- Poseen una compleja instalacin debido a la red de aire comprimido, que incluye motor, compresor, caeras, etc.,- Construccin ms compleja,- Mayor costo,1.3.4 Interruptores de vacoLos mejores conductores deelectricidad, segn Harper, son aquellos materiales que ofrecen la mayora de electrones libres y, por el contrario, los mejores aisladores o dielctricos ofrecen el mnimo nmero de electrones libres. Debido a que el vaco constituye una ausencia de cualquier substancia y, por lo tanto, una ausencia de electrones, enteora, representa el mejor dielctrico.Basado en esta teora, pueden haber grandes ventajas que se pueden realizar, si operan mecnicamente los contactos elctricos cuando abren en una cmara de vaco.La mayora de los fabricantes han sido capaces de construir tales dispositivos para su uso en alta tensin. Dentro de las ventajas que se tienen, se pueden mencionar los siguientes: son ms rpidos para extinguir el arco elctrico, producen menorruidodurante la operacin, el tiempo de vida de los contactos es mayor y elimina o reduce sensiblemente elriesgode explosiones potenciales por presencia de gases o lquidos.Elmantenimientode 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 atmosfricas. En la siguiente figura se muestran las partes principales de tal interruptor.La alta rigidez dielctrica que presenta el vaco (es el aislante perfecto) ofrece una excelente alternativa para apagar en forma efectiva el arco. En efecto, cuando un circuito en corriente alterna se desenergiza separando un juego de contactos ubicados en una cmara en vaco, la corriente se corta al primer cruce por cero o antes, con la ventaja de que la rigidez dielctrica entre los contactos aumenta en razn de miles de veces mayor a la de un interruptor convencional (1 KV por s para 100 A en comparacin con 50 V/s para el aire). Esto hace que el arco no vuelva a reencenderse. Estas propiedades hacen que el interruptor en vaco sea ms eficiente, liviano y econmico.La presencia del arco en los primeros instantes despus de producirse la apertura de los contactos se debe principalmente a: Emisin termoinica. Emisin por efecto de campo elctrico.En otras palabras, los iones aportados al arco, provienen de los contactos principales del interruptor. Conviene destacar que en ciertas aplicaciones se hace conveniente mantener el arco entre los contactos hasta el instante en que la corriente cruce por cero. De esta forma se evitan sobre-tensiones en el sistema, producto de elevados valores de di/dt. La estabilidad del arco depende del material en que estn hechos los contactos y de los parmetros del sistema de potencia (voltaje, corriente, inductancia y capacitancia). En general la separacin de los contactos flucta entre los 5 y los 10 mm.

Ventajas- Tiempo de operacin muy rpida, en general la corriente se anula a la primera pasada por cero.- Rigidez dielctrica entre los contactos se restablece rpidamente impidiendo la reignicin del arco.- Son menos pesados y ms baratos.- Prcticamente no requieren mantencin y tienen una vida til mucho mayor a los interruptores convencionales.- Especial para uso en sistemas de baja y media tensin.Desventajas:- Dificultad para mantener la condicin de vacio.- Generan sobre-tensiones producto del elevado di/dt.- Tienen capacidad de interrupcin limitada.Es importante destacar la importancia que tiene el material con que se fabrican los contactos de los interruptores en vaco. La estabilidad del arco al momento de separarse los contactos, depende principalmente de la composicin qumica del material con que fueron fabricados. Si el arco es inestable, significa que se apaga rpidamente antes del cruce natural por cero de la corriente, generando elevados di/dt con las consiguientes sobre tensiones. Para evitar esta situacin, se buscan materiales que presenten baja presin de vapor en presencia de arco. Estos materiales no son fciles de encontrar, pues tienen propiedades no del todo apropiadas para uso en interruptores en vaco. Por ejemplo materiales con buena conductividad trmica y elctrica, tienen bajos puntos de fusin y ebullicin, y alta presin de vapor a altas temperaturas. Sin embargo, metales que presentan baja presin de vapor a altas temperaturas son malos conductores elctricos. Para combinar ambas caractersticas se han investigado aleaciones entre metales y materiales no metlicos como Cobre-Bismuto, Cobre-Plomo, Cobre-Tantalio, Plata-Bismuto, o Plata-Telorium.1.3.5 Interruptores de hexafloruro de AzufreEl SF 6 se usa como material aislante y tambin para apagar el arco. El SF 6 es un gas muy pesado (5 veces la densidad del aire), altamente estable, inerte, inodoro e inflamable. En presencia del SF 6 la tensin del arco se mantiene en un valor bajo, razn por la cual la energa disipada no alcanza valores muy elevados. La rigidez dielctrica del gas es 2.5 veces superior a la del aire (a presin atmosfrica). La rigidez dielctrica depende de la forma del campo elctrico entre los contactos, el que a su vez depende de la forma y composicin de los electrodos. Si logra establecerse un campo magntico no uniforme entre los contactos, la rigidez dielctrica del SF 6 puede alcanzar valores cercanos a 5 veces la rigidez del aire. Son unidades selladas, trifsicas y pueden operar durante largos aos sin mantencin, debido a que prcticamente no se descompone, y no es abrasivo.Otra importante ventaja de este gas, es su alta rigidez dielctrica que hace que sea un excelente aislante. De esta forma se logra una significativa reduccin en las superficies ocupadas por subestaciones y switchgear. La reduccin en espacio alcanzada con el uso de unidades de SF 6 es cercana al 50% comparado a subestaciones tradicionales. Esta ventaja muchas veces compensa desde el punto de vista econmico, claramente se debe mencionar que hay un mayor costo inicial, en su implementacin. La presin a que se mantiene el SF 6 en interruptores, es del orden de 14 atmsferas, mientras que en switchgear alcanza las 4 atmsferas.El continuo aumento en los niveles de cortocircuito en los sistemas de potencia ha forzado a encontrar formas ms eficientes de interrumpir corrientes de fallas que minimicen los tiempos de corte y reduzcan la energa disipada durante el arco. Es por estas razones que se han estado desarrollando con bastante xito interruptores en vaco y en hexafluoruro de azufre (SF 6) .

1.3.6 Especificacin de Interruptores de Potencia

La seleccin de un interruptor de potencia para una determinada aplicacin consiste en definir un conjunto de valores que limitan las condiciones de operacin mximas del interruptor. Los parmetros a indicar son algunos de los cuales deben tenerse presente: Tensin nominal. Frecuencia nominal. Corriente nominal. Rigidez dielctrica (clase de aislacin). Ciclo de trabajo. Corriente de cortocircuito momentnea. Corriente de cortocircuito de interrupcin.Tensin NominalEs el mximo valor efectivo de tensin al cual el interruptor puede operar en forma permanente. En general esta tensin es mayor al voltaje nominal del sistema.Frecuencia nominalEs la frecuencia a la cual el interruptor est diseado para operar. Este valor tiene incidencia en los tiempos de apertura y cierre de los contactos adems del tiempo de apagado del arco.Corriente nominalEs el mximo valor efectivo de corriente que puede circular a travs del interruptor en forma permanente, a frecuencia nominal, sin exceder los lmites mximos de temperatura de operacin indicados para los contactos. La temperatura en los contactos depende del material que estn hechos (cobre, plata o equivalente), del medio en que estn sumergidos, y de la temperatura ambiente. En interruptores con contactos de cobre, las mximas temperaturas de operacin, estn referidas a una temperatura ambiente mxima de 40 C y en caso de contactos de plata de 55

Rigidez dielctricaDefine la mxima tensin que soporta el interruptor sin daar su aislacin. La rigidez dielctrica debe medirse entre todas las partes aisladas y partes energizadas y tambin entre los contactos cuando estn abiertos. Estas pruebas se realizan entre contactos y tierra (contacto cerrado), a travs de los contactos, entre fases (con contactos cerrados).Ciclo de trabajoEl ciclo de trabajo normal de un interruptor de potencia se define como dos operaciones "cerrar-abrir" con 15 segundos de intervalo. Para este ciclo de trabajo, el interruptor debe ser capaz de cortar la corriente de cortocircuito especificada en sus caractersticas de placa.Corrientes de cortocircuito de momentneaEs el valor mximo efectivo que debe soportar el interruptor sin que sufra un deterioro, debe ser capaz de soportar el paso de esta corriente en los primeros ciclos cuando se produce la falla (1 a 3 ciclos). Entre estas corrientes deben especificarse los valores simtricos y asimtricos.Corrientes de cortocircuitos de interrupcin.Es el mximo valor efectivo medido en el instante en que los contactos comienzan a separarse. Esta corriente corresponde a un cortocircuito trifsico o entre lneas con tensin y ciclo de trabajo nominal. Entre estas corrientes deben especificarse los valores simtricos y asimtricos de interrupcin.a) La capacidad de interrupcin simtricaEs la mxima corriente RMS de cortocircuito sin considerar la componente continua que el interruptor debe ser capaz de cortar en condiciones de voltaje nominal y ciclo de trabajo normal. Para una tensin de operacin diferente al valor nominal, la corriente de interrupcin est dada por la ecuacin (1.2):I interrupcin simtrica= I interrupcin simtrica nominal x (V nom /V op ) (1.2)b) La capacidad de interrupcin asimtricaCorresponde al valor RMS de la corriente total (incluida la componente continua) que el interruptor debe ser capaz de interrumpir en condiciones de voltaje y ciclo de trabajo nominal.

1.3.7 Seleccin de Interruptores de PotenciaUso de interruptores en localidades ubicadas sobre 1000 m de alturaLos interruptores ubicados a alturas superiores a los 1000 m sobre el nivel del mar, modifican sus valores nominales de voltaje y corriente para considerar el efecto de enrarecimiento del aire que afecta las condiciones de ventilacin, as como de aislacin del interruptor. La relacin de los valores nominales en funcin de la altura de instalacin, esta dada por cada fabricante.-Interruptores para reconexin automtica.La reconexin automtica se usa especialmente en lneas de transmisin radiales y de difcil acceso para aumentar la continuidad de servicio. El tiempo de reconexin del interruptor debe especificarse de acuerdo a las caractersticas de operacin del sistema elctrico. Tambin al calcular el tiempo de reconexin se debe considerar la desionizacin del arco de manera de eliminar la posibilidad de reencendido. Este tiempo muerto depende del nivel de tensin y para sistemas sobre 115 KV es de alrededor de 8 ciclos.Un interruptor de potencia con reconexin automtica, la capacidad de ruptura del interruptor se modifica de acuerdo al ciclo de trabajo con que se utilizar. El clculo de la nueva capacidad de ruptura debe efectuarse tomando en cuenta las siguientes consideraciones: El ciclo de trabajo no debe tener ms de 5 aperturas. Toda operacin dentro de un intervalo de 15 minutos se considera parte de un mismo ciclo de trabajo. El interruptor debe usarse en un sistema cuya corriente de cortocircuito no exceda el valor corregido de la corriente de interrupcin para la tensin nominal y el ciclo de trabajo especificado.Los interruptores especialmente diseados para operar con reconexin automtica se llaman Restauradores o Reconectadores. El reconectador es un aparato que al suceder una condicin de sobre-corriente abre sus contactos, y una vez que ha transcurrido un tiempo determinado cierra sus contactos nuevamente, energizando el circuito protegido. Si la condicin de falla sigue presente, el restaurador repite la secuencia cierre-apertura un nmero determinado de veces (por lo general son 4 como mximo). Despus de la cuarta operacin de apertura queda en posicin de abierto definitivamente. Cuando un reconectador detecta una situacin de falla, abre en un ciclo y medio. Esta rpida operacin de apertura disminuye la probabilidad de dao a los equipos instalados en el circuito en falla. Uno o uno y medio segundos despus, cierra sus contactos, energizando nuevamente el circuito. Despus de una, dos, y hasta tres operaciones rpidas el restaurador cambia a una operacin de caractersticas retardada.Desconectadores o Seccionalizadores.

Un desconectador o seccionalizador es un dispositivo de apertura, que debe operar siempre con el circuito desenergizado. Debido a que este equipo no est diseado para cortar corrientes de falla, se utiliza siempre aguas arriba de un interruptor de potencia para aislar sistemas, para poder realizar mantenciones preventivas o programadas.Interruptores de Baja Tensin.Los interruptores utilizados en la proteccin de circuitos con voltajes nominales inferiores a 1000 Volts en corriente alterna o 3000 Volts en corriente continua, tienen caractersticas constructivas y de operacin diferentes a los interruptores en media y alta tensin.La deteccin de sobre intensidades se realiza mediante tres dispositivos diferentes: trmicos para sobrecargas, magnticos para cortocircuitos y electrnicos para ambos. Los interruptores trmicos y magnticos, generalmente asociados (interruptores automticos magnetotrmicos), poseen una tcnica probada y econmica, si bien ofrecen menos facilidades de regulacin que los interruptores electrnicos. Rel trmico:Est constituido por un termo elemento cuyo calentamiento por encima de los valores normales de funcionamiento provoca una deformacin que libera el cierre de bloqueo de los contactos. El tiempo de reaccin de un termo elemento es inversamente proporcional a la intensidad de la corriente. Debido a su inercia trmica, cada nueva activacin del circuito disminuir su tiempo de reaccin. Rel magntico:Est constituido por un bucle magntico cuyo efecto libera el cierre de bloqueo de los contactos, provocando as el corte en caso de sobre intensidad elevada. El tiempo de respuesta es muy corto (del orden de una centsima de segundo). Rel electrnico:Un toroidal, situado en cada conductor, mide permanentemente la corriente en cada uno de ellos. Esta informacin es tratada por un mdulo electrnico que acciona el disparo del interruptor cuando se sobrepasan los valores de ajuste. La curva del interruptor presenta tres zonas de funcionamiento. Zona de funcionamiento instantneo:Garantiza la proteccin contra cortocircuitos de alta intensidad. Viene ajustada de fbrica a un valor determinado (5 a 20 kA segn los modelos). Zona de funcionamiento de retardo corto:Garantiza la proteccin contra cortocircuitos de intensidad menor, generalmente en el extremo de lnea. El umbral de activacin suele ser regulable. La duracin del retardo puede llegar por pasos hasta un segundo a fin de garantizar la selectividad con los aparatos situados aguas abajo. Zona de funcionamiento de largo retardo:Es asimilable a la caracterstica de un interruptor trmico. Permite garantizar la proteccin de los conductores contra sobrecargas. Adems, dicho ajuste permite buscar las mejores condiciones de selectividad entre los aparatos

1.4 Cuchillas y Fusibles1.4.1 Definicin y operacin de cuchillas conectoras La cuchilla desconectadora es un elemento que sirve para desconectar fsicamente un circuito elctrico. Por lo general se operan sin carga, pero con algunos aditamentos se puede operar con carga, hasta ciertoslmites.

Las cuchillas desconectadoras o seccionadores es otro tipo de interruptores, ya que interrumpen y restablecen la continuidad en un circuito elctrico. Su operacin se efecta sin carga (corriente), pero algunos aditamentos se pueden operar con carga, hasta ciertos lmites. Por su operacin se clasifican en: a) con carga (con tensin nominal) b) sin carga (con tensin nominal) Por su tipo de accionamiento: a) Manual b) Automtico -Por su forma de desconexin: a) Con tres aisladores, dos fijos y un giratorio al centro (horizontal) llamado tambin de doble arco. b) Con dos aisladores (accionados con prtiga), operacin vertical. c) Con dos aisladores, uno fijo y otro giratorio en el plano horizontal. d) Pantgrafo o separador de tijera. e) Cuchilla tipo AV f) Cuchilla de tres aisladores, el del centro movible por cremallera. g) Cuchilla desconectadora con cuerno de arqueo. h) Cuchilla tripolar de doble aislador giratorio.1.4.2 Fusibles de potencia y sus curvas de operacin La cuchilla fusible es un elemento de conexin y desconexin de circuitos elctricos. Tiene dosfunciones: como cuchilla desconectadora, para lo cual se conecta y desconecta, y como elemento de proteccin.El elemento de proteccin lo constituye el dispositivo fusible, que se encuentra dentro del cartucho de conexin y desconexin. El dispositivo fusible se selecciona de acuerdo con elvalorde corriente nominal que va a circular por l, pero los fabricantes tienen el correspondiente valor de corriente de ruptura para cualquier valor de corriente nominal.Los elementos fusibles se construyen fundamentalmente de plata (en casos especiales),cobreelectroltico con aleacin de plata, o cobre aleado conestao.

Los fusibles son los dispositivos de sobrecorriente ms baratos y simples que se utilizan en la proteccin de redes de distribucin. Al mismo tiempo son uno de los ms confiables, dado que pueden brindar proteccin un tiempo muy prolongado (por arriba de 20 aos) sin estar sujeto a tareas de mantenimiento. Antiguamente los fusibles eran finos hilos de cobre o plomo, colocados al aire, lo cual tena el inconveniente de que al fundirse saltaban pequeas partculas incandescentes, dando lugar a otras averas en el circuito. Actualmente la parte o elemento fusible suele ser un fino hilo de cobre o aleacin de plata, o bien una lmina del mismo metal para fusibles de gran intensidad, colocados dentro de unos cartuchos cermicos llenos de arena de cuarzo, con lo cual se evita la dispersin del material fundido; por tal motivo tambin se denominan cartuchos fusibles. Los cartuchos fusibles son protecciones desechables, cuando uno se funde se sustituye por otro en buen estado.El cortacircuito fusible,o simplemente fusible, fue el primer elemento de proteccin que se invent en los albores de la electrotecnia, y an contina siendo adoptado en las instalaciones elctricas modernas. Bsicamente est formado por una lmina o alambre calibrado, que se denomina elemento fusible, contenido en un cartucho fusible removible y emplazado en una base o soporte portafusible, que lo permite conectar en serie con el circuito a proteger.El elemento fusiblese construye de manera que tenga un punto de fusin menor que los conductores de la instalacin protegida, y habitualmente se disponen varios sectores ms estrechos, en los que se obtiene una mayor densidad de corriente. Por lo tanto, cuando circula una sobrecorriente determinada, el calor generado por efecto Joule funde los estrechamientos del elemento e interrumpe el circuito. Una vez eliminada la causa de la sobrecorriente, para reponer el circuito debe instalarse un elemento fusible nuevo.La construccinde los fusibles comprende una gran variedad de modelos, con distintos tamaos, formas y mtodos de montaje; y para ser utilizados con diferentes gamas de tensin, corriente y tiempos de actuacin. As hay fusibles con montaje a rosca, a cuchilla o cilndricos; hay fusibles de accin rpida o retardada; hay fusibles de alta capacidad de ruptura, etctera. En ciertos casos, se fabrican en distintos tamaos, para evitar la instalacin errnea de fusibles de caractersticas diferentes a las necesarias. Adems, en algunos modelos se dispone una base portafusible diseada para operar como seccionador en vaco o bajo carga, maniobrando simultneamente los fusibles de las distintas fases.Curvas de tiempo mnimo y mximo de fusin.La curva de mnimo tiempo de fusin se elabora mediante tests elctricos. La magnitud de la corriente y el tiempo que toma para fundir son registrados y plotteados. Luego se traza una curva ajustada a los puntos obtenidos representando una curva promedio de fusin. Luego se substrae el 10% a los tiempos, y la curva obtenida as se denomina , de tiempo mnimo. Sin embargo, el fusible tiene un tiempo de formacin del arco asociado con el. Este tiempo es el que toma el fusible para interrumpir el circuito luego de que el fusible funda y se obtiene as mismo por test. Los tiempos de arco, los cuales se registran para diferentes magnitudes de corriente, se suman al mximo tiempo de fusin (110% del tiempo promedio de fusin). La curva resultante se denomina de tiempo total de despeje. Estas dos curvas son los extremos de las caractersticas del fusible y son las curvas publicadas por los fabricantes.La coordinacin de dos fusibles (uno de lado fuente y otro de lado de carga) se lleva a cabo comparando las curvas respectivas. Para una falla delante del fusible (1) del lado carga hay que asegurar que este funda primero que el fusible (2) del lado de la fuente. Para ello, es prctica comn tomar las condiciones ms desfavorables; es decir, tomar la curva de mnimo tiempo de fusin para (2) y la de tiempo total de despeje para (1) ( ver fig). Para todas las corrientes de falla la curva de (2) debe quedar por arriba de la de (1). Un criterio ampliamente utilizado establece que el tiempo total de despeje del principal no debe exceder el 75% del tiempo mnimo del fusible back-up. Este factor compensa eso efectos tales como corriente de carga, temperatura ambiente, o fatiga del elemento fusible, causada por el efecto de calentamiento de corrientes de falla que han pasado por el fusible pero no han sido lo suficientemente elevadas para fundirlo

1.4.3 Especificaciones de Cuchillas y FusiblesCriterios deseleccin.Segn Harper, los criterios generales para la seleccin de las cuchillas son: Garantizar un aislamiento dielctrico a tierra y sobre todo en la apertura. Por lo general, se requiere entre puntos de apertura de la cuchilla un 15 o 20% de exceso en el nivel de aislamiento con relacin al nivel de aislamiento a tierra. Conducir en forma continua la corriente nominal sin que exista una elevacin de temperatura en las diferentes partes de la cuchilla y en particular en los contactos. Debe soportar por un tiempo especificado (generalmente 1 segundo) los efectos trmicos y dinmicos de las corrientes de cortocircuito. Las maniobras de cierre y apertura se deben realizar sin posibilidad de que se presenten falsos contactos o posiciones falsas an en condiciones atmosfricas desfavorables.

Los cortacircuitos debern ser del tipo abierto (de expulsin), de cada automtica (dropout) equipados con elementos que permitan operar bajo carga por medio de prtiga con dispositivo de apertura con carga (load buster).CUCHILLASAISLADORES El aislador del cortacircuito deber ser de porcelana densa, homognea procesada en hmedo libre de defectos que alteren sus caractersticas elctricas y mecnicas. Aislador de porcelana con Alta resistencia mecnica y deber ser construido en una sola pieza de porcelana libre de impurezas. Se aceptarn aisladores fabricados en otros materiales de iguales o superiores caractersticas. Los soportes y los insertos de montaje deben estar permanentemente anclados a cavidades en el aislador con cemento inorgnico, que no se deteriora con el tiempo ni absorbe humedad. El cemento no se encoger, as los soportes y el inserto no se soltarn. Tampoco se hinchar, eliminando as tensin sobre las cavidades. De hecho, el cemento retiene una ligera elasticidad para absorber parte del choque de las fuerzas interruptivas. Todas las reas expuestas del cemento, deben ser cubiertas con una pintura que reduce el ingreso de agua. El aislador debe estar contramarcado con el nivel BIL apropiado. La parte activa deber fijarse al cortacircuito por medio de cemento, abrazaderas metlicas o tornillos pasadores de muy alta resistencia a la corrosin (bronce o acero inoxidable), en forma tal que proporcionen un ensamble seguro entre las diferentes partes. 9 El aislador no deber sufrir deterioro por efecto de la humedad, lluvia, viento y arena, contaminacin, o por la concentracin de esfuerzos mecnicos en las abrazaderas o tornillos del cortacircuito en su apertura manual. Las dimensiones as como pruebas y caractersticas mecnicas y elctricas del aislador debern cumplir con la norma NTC 1285 (ANSI C29.1 y 29.9). CONTACTOS Los contactos debern ser de cobre o bronce (con un mnimo de 80% de cobre) recubierto en plata o cualquier otro metal de iguales o superiores caractersticas conductoras y anticorrosivas. Los contactos debern mantener y garantizar una muy buena presin mecnica y un rea constante de contacto invariable con el uso para que siempre se logre buena transferencia de corriente, evite que los portafusibles se quemen o que se abra el cortacircuito por vibracin. TUBO PORTAFUSIBLE Deber ser preferiblemente de fibra de vidrio reforzada con resinas epxicas, poliester o fenlicas; el interior del tubo debe estar recubierto con substancias que ayuden a la extincin del arco. Debern estar provistos de ojos para el enganche, la apertura, cierre y retiro del mismo, con casquete (tapa slida renovable) en su extremo superior el cual debe permitir la expulsin de los gases producto de la fusin del fusible. El ojo de enganche debe tener un dimetro interior no menor a 3,5 cm, para permitir la insercin del gancho de la prtiga. Las tapas renovables debern cumplir con las dimensiones y presiones indicadas en el numeral 2.4.2 de la norma NTC 2133. Acabado especial resistente a los rayos UV que asegurarn una larga vida. El portafusible deber ser del tipo de cada automtica, girando sobre su eje inferior, con el mnimo desplazamiento lateral, para alcanzar la posicin de abierto por debajo de la posicin horizontal y se podr remover del cuerpo principal por intermedio de prtiga. Adems deber permitir la intercambiabilidad del fusible y cumplir con las dimensiones indicadas en el numeral correspondiente de la norma NTC 2133 (ANSI C37.42). Todo el mecanismo para el movimiento del portafusible debe ser de material muy resistente a la corrosin (bronce) y diseado con un mecanismo repulsor (resorte y gatillo de acero inoxidable) de tal forma que proporcione la mayor rapidez de 10 desconexin, garantizando su funcionamiento normal en condiciones de vientos fuertes y vibraciones del poste. Adems el diseo mecnico debe garantizar que en caso de apertura no se salga de su base. No se aceptarn cortacircuitos que requieran de herramientas para la intercambiabilidad de fusibles o la conexin de conductores. CONECTORES TERMINALES Los conectores superior e inferior del cortacircuito debern ser del tipo ojo de presin fabricados en bronce estaado (con un mnimo de 80% de cobre), estar localizados sobre el eje central del cortacircuito y adecuado para recibir conductores de cobre, aluminio y ASCR con calibres de 6 a 4/0 AWG para cortacircuitos con corrientes nominales de 100 A y 200 A. (1) El Canal de una pieza debe estar construido en pesado acero galvanizado (que tambin se utiliza para insertos, colgadores, pernos y tuercas estructurales) (2) Debe incluir un resorte firme que aplica una presin constante entre 25 a 50 libras al tubo fusible, minimizando la posibilidad de arco. (3) La fuerza que puede aplicarse para la apertura del tubo debe estar entre 30 a 40 libras, para ser aplicadas perpendicularmente al eje del tubo fusible. (4) El contacto superior debe estar diseado en plata plata que proporcionan una trayectoria dual para la corriente y permite una accin limpiadora durante la apertura y cierre Contactos Inferiores De Plata-Plata; proporcionan una trayectoria dual para la corriente, independientemente del eje del mun. Los resortes de respaldo de acero inoxidable previenen el arqueo cuando el tubo se eleva en la bisagra durante la recuperacin. OTRAS PARTES METLICAS Para las partes metlicas con fines no conductores del cortacircuito debe utilizarse materiales adecuados para soportar adems de los esfuerzos mecnicos, el grado de corrosin producido por las condiciones ambientales de contaminacin mencionadas en el numeral 2.1. Como la zona es de alta contaminacin salina se solicitan en acero inoxidable con alternativa en bronce. 11 4.7 HERRAJES DE FIJACIN Debern ser de acero extragalvanizado en caliente y debern cumplir con norma NTC 2076 y los siguientes valores mnimos de galvanizado, para platinas 800 gr/m 2 y para tornillos 500 gr/m 2 . Los soportes de montaje debern ser para cruceta de madera y sern del Tipo B mostrado en la fig.2 de esta especificacin (con tornillos de 12.5 mm ()). Como la zona es de alta contaminacin se especifican galvanizados superiores a la Norma como se indica en el anterior prrafo. Ganchos de adaptacin Los Cortacircuitos deben contar con Ganchos en la parte superior, en donde el Ancla de la Herramienta Rompecargas Loadbuster puede ser enganchada y un anillo en el tubo fusible en donde se ingresa el Anillo de retencin de la herramienta para hacer una operacin efectiva. El cortacircuito debe permitir fcilmente la manipulacin de la herramienta Loadbuster desde cualquier ngulo prctico y direcciones. El gancho para la adaptacin de la Herramienta Rompecargas Loadbuster debe estar construido en acero galvanizado con un dimetro no inferior a 3/8. Sus bordes deben ser redondeados para hacer ms sencillo el acople con la Herramienta y prevenir daos en la caja durante el transporte. Deben servir como gua del portafusible durante el cierre El gancho debe estar soldado con soldadura autgena al ensamble del contacto superior, la soldadura de punto puede producir oxidacin localizada y debilidad en los ganchos. MUN Fundicin de bronce de alta resistencia, cubierto de plata. Las superficies laterales del mun deben mantener un amplio contacto con la bisagra para permitir el alineamiento del tubo portafusible durante el cierre. La Cavidad de alojamiento del mun, debe asegurar el tubo portafusible en el mun durante el cierre. La Unin Bisagra, debe asegurar la cada confiable del tubo portafusible despus de la interrupcin GATILLO Debe proporcionar alta velocidad de separacin entre terminales del fusible cuando ste se funde, expulsando rpidamente el cable (en conjunto con el mecanismo de cada), debe reducir la transmisin de las fuerzas al fusible durante el cierre. FRULAS Deben se fundidas en bronce. Sujetas a las partes superiores e inferiores del tubo para asegurar un alineamiento permanente. Ya sea el largo y accesible anillo para izado o la ranura pueden ser enganchados con una prtiga para un control seguro del tubo portafusible durante su instalacin o extraccin. LIMITES DE AUMENTO DE TEMPERATURA El aumento mximo de temperatura de los cortacircuitos no debe exceder los valores lmite establecidos en la tabla N2 de la norma ANSI C37.40, luego de efectuar la prueba de aumento de temperatura segn la NTC 2132 (ANSI C37.41)

FUCIBLESFuncin De Los Fusibles De Alta TensinLa funcin del fusible o cortacircuito de alta tensin es interrumpir el suministro a una instalacin o parte de ella por la fusin de una de sus partes constitutivas, (Siendo esta la lmina del fusible) cuando la corriente que circula por ste excede un valor pre-tablecido, en un tiempo dado, diseados para las diferentes potencias de alta tensiones. Cumpliendo as con su funcin principal que es la de proteger los generadores, transformadores, redes y dems componentes de un sistema elctrico. Un fusible seleccionado en forma adecuada debe abrir el circuito por destruccin del elemento fusible, eliminando el arco establecido durante la destruccin y luego mantener las condiciones del circuito abierto con tensin nominal aplicada en sus terminales, es decir que no haya arco a lo largo del elemento fusible. A pesar de que el fusible es simple en apariencia su funcin es compleja. Para que acte en forma adecuada debe:Censar las condiciones tratando de protegerInterrumpir la corriente rpidamenteCoordinar con otros dispositivos de proteccinCondiciones Que Deben Cumplir Los Fusibles de AT1. Enfriar el metal vaporizado.1. Absorber el vapor metlico condensa.1. Extinguir el arco que pueda mantenerse en el vapor metlico conductor. La presencia de este polvo es la que confiere al fusible su alto poder de ruptura en el caso de cortocircuitos bruscos.1. Alta rigidez mecnicas.1. Brindar una buena estabilidad elctrica para un el funcionamiento del sistema en buen estado.1. Ser resistentes a los cambios atmosfricos.1. Condiciones tcnicas y garantas de seguridad en Centrales, y Subestaciones y Centros de transformacin.Criterio Para Seleccin De Los FusiblesEl criterio de seleccin se apoya bsicamente en la UNE 21-122 Guia de aplicacin para la eleccin de fusibles de alta tensin destinados a utilizarse en circuitos con transformadores, si bien se han tomado en consideracin otros aspectos como la utilizacin de una gama reducida de calibres para los centros propiedad de Iberdrola con objeto de optimizar el stock, la coordinacin con rels o fusibles de derivacin aguas arriba o la utilizacin de un calibre mnimo de 12K para fusibles de expulsin debido a la fusin intempestiva de los calibres bajos por descargas atmosfricas, entre otros.Para la seleccin de un fusible tenemos que tener presente los siguientes conocimientos:1. Tensin y nivel de aislamiento2. Tipo de sistema3. Mximo nivel de cortocircuito4. Corriente de carga

Seleccin De La Corriente NominalLa corriente nominal del fusible debe ser mayor que la mxima corriente de carga. Debe permitirse un porcentaje de sobrecarga de acuerdo a las condiciones del equipo protegido. En el caso de transformadores de potencia, los fusibles deben ser seleccionados de tal forma que su caracterstica tiempo-corriente este por arriba de la curva de energizacin (inrush) y por debajo de su lmite trmico. Algunos fabricantes confeccionan tablas para la asistencia en la apropiada seleccin del fusible para diferentes valores nominales y disposiciones.Seleccin De La Tensin NominalLa tensin nominal del fusible se determina a partir de las siguientes caractersticas:1. tensin mxima de fase o de lnea.1. tipo de puesta a tierra.1. nmero de fases (tres o una).Las caractersticas del sistema determinan la tensin vista por el fusible en el momento en que interrumpe la falla. Tal tensin debe ser igual o menor que la tensin nominal del fusible. Por lo tanto, debe aplicarse los siguientes criterios:1. En sistemas aislados, la tensin nominal debe ser igual o mayor que la tensin mxima de lnea.1. En sistemas trifsicos puestos a tierra, para cargas monofsicas, la tensin nominal debe ser igual o mayor que la mxima tensin de fase y para cargas trifsicas la tensin nominal es seleccionada en base a la tensin de lnea.Seleccin De La Capacidad De Cortocircuito De Los FusiblesLa capacidad de cortocircuito del fusible debe ser igual o mayor que la corriente de falla trifsica calculada en el punto de instalacin del fusible.Lminas De FusiblesDe Alta TensinLminas Fusibles Tipo UniversalLas lminas fusibles son dispositivos de proteccin contra sobre corrientes; se denominan Tipo Universal ya que su intercambiabilidad tanto mecnica como elctrica, esta normalizada para todos los fabricantes. FEDELCA produce Lminas fusibles bajo las normas EEEI - ANSI y CADAFE, en los tipos H.K. y T. desde 1 amp. Hasta 200 amp., en 15 y 34.5 KV. Las lminas fusibles FEDELCA, mantienen inalterables durante el servicio, sus caractersticas de tiempo-corriente de acuerdo con las curvas normalizadas. Su temperatura de trabajo es baja; para atender el objetivo de estabilidad de propiedades, se utiliza en el elemento fusible, metales o aleaciones que no estn sujetas a oxidaciones progresivas y con temperaturas de trabajos inferiores a 100C con punto de fusin en 230C.1.5 Apartarrayos1.5.1 Naturaleza de las sobretensiones y sus efectos en los sistemas elctricos de potencia Las sobretensiones que se presentan en las instalaciones de un sistema pueden ser de dos tipos:1. sobretensiones de tipo atmosfrico:Las tormentas elctricas son acontecimientos muy habituales y peligrosos. Se estima que en nuestro planeta se producen simultneamente unas 2000 tormentas y que cerca de 100 rayos descargan sobre la tierra cada segundo. En total, esto representa unas 4000 tormentas diarias y 9 millones de descargas atmosfricas cada da. Al impactar, el rayo provoca un impulso de corriente que llega a alcanzar decenas de miles de amperios. Esta descarga genera una sobretensin en el sistema elctrico que puede causar incendios, destruccin de maquinaria e incluso muertes de personas.

2. sobretensiones por fallas en el sistema:

SOBRETENSIONES DE CONMUTACIN Estas sobretensiones son generadas en la lnea elctrica, fundamentalmente debido a estos dos motivos: Conmutaciones de maquinaria de gran potencia: Los motores elctricos son cargas muy inductivas cuya conexin y desconexin provoca sobretensiones. Existen asimismo otros procesos capaces de producirlas, como por ejemplo el encendido y apagado del arco de soldadura. Maniobras y/o defectos en el suministro elctrico: En caso de cortocircuito en algn punto de la red, las protecciones de la compaa elctrica responden abriendo el circuito y con subsiguientes intentos de reenganche por si fuera una falta transitoria, lo que genera las sobretensiones tpicas de conexin de cargas inductivas. Mecanismos de propagacin El mecanismo de propagacin predominante de las sobretensiones de conmutacin es por conduccin, ya que se originan en las mismas redes de suministro elctrico. Es en las descargas elctricas atmosfricas donde se puede manifestar toda la gama de formas de propagacin.

SOBRETENSIONES CONDUCIDAS El rayo puede impactar directamente en las lneas areas. La sobretensin se propaga y llega al usuario, derivndose a tierra a travs de sus equipos y producindoles averas. Un error bastante frecuente es pensar que las descargas incidentes en las lneas elctricas de distribucin (Media Tensin) no llegan a las de Baja Tensin debido al aislamiento galvnico proporcionado por el transformador existente. Esto es falso debido a que dicho aislamiento es efectivo a frecuencias nominales de la red, 50 Hz, mientras que para las formas de onda asimiladas al rayo el transformador permanece casi transparente, provocando poca atenuacin.

SOBRETENSIONES INDUCIDAS El campo electromagntico que provocan las descargas elctricas induce corrientes transitorias en los objetos prximos, transmitindolas al interior de las instalaciones y daando a los equipos.

SOBRETENSIONES CAPACITIVAS Siempre existe un acoplamiento capacitivo, tambin llamado capacidad parsita, entre cualquier pareja de conductores. Las sobretensiones capacitivas son ms importantes cuanto mayor sea la rapidez de la forma de onda de tensin implicada.

AUMENTOS DEL POTENCIAL EN LAS TOMAS DE TIERRA Este mecanismo es un caso particular de las sobretensiones conducidas antes mencionadas pero dada su elevada incidencia se van a resaltar dentro de un apartado propio. Cuando un rayo se dispersa en tierra, la corriente de descarga puede elevar el potencial de tierra varios miles de voltios alrededor del punto de impacto en el terreno como consecuencia de la corriente que se dispersa. Cualquier objeto sobre el terreno afectado adquirir la tensin asociada durante ese instante, lo que puede originar una diferencia de tensin peligrosa respecto a otros puntos de la instalacin. Hay que prestar especial atencin a los elementos metlicos enterrados, como caeras y tomas de tierra.

1.5.2 Definicin y operacin de apartarrayosEl apartarrayos es un dispositivo que nos permite proteger las instalaciones contra sobretenciones de origen atmosfrico. El apartarrayos se encuentra conectado permanentemente en el sistema y opera cuando se presenta una sobretencin de determinada magnitud, descargando la corriente a tierra. Su principio de operacin se basa en la formacin de un arco elctrico entre dos explosores cuya separacin est determinada de antemano de acuerdo con la tensin a la que va a operar. Se fabrican diferentes tipos de apartarrayos, basados en el principio general de operacin. Los ms empleados son los conocidos como apartarrayos tipo auto valvular y apartarrayos de resistencia variable. La funcin del apartarrayo no es eliminar las ondas de sobre tensin presentadas durante las descargas atmosfricas, si no limitar su magnitud a los valores que no sean perjudiciales para las maquinas del sistema. Los apartarrayos protegen tambin a las instalaciones contra descargas directas, para lo cual tiene un cierto radio de proteccin. Para dar mayor seguridad a las instalaciones, contra descargas directas se instalan unas varillas conocidas como bayonetas e hilos de guarda semejantes a los que se colocan en las lneas de transmisin.

1.5.2.1 Nivel bsico al impulso maniobraPara tensiones de impulso del tipo de maniobra el comportamiento de un aislante auto regenerativo y especialmente de espacios en aire, es muy diferente al que se acaba de analizar para los impulsos del tipo atmosfrico. Los tiempos de frente y de cola de los impulsos de maniobra son mucho mayores que lo de los atmosfricos, lo que implica que para tiempos cercanos a Tcr, la tensin vara mucho ms lentamente, esto es, valores de tensin cercanos al de cresta se mantienen sobre el aislamiento tiempo suficiente como para dar lugar a la formacin de la descarga disruptiva completa, si es que se ha excedido el lmite de la tensin critica correspondiente a la forma de onda utilizada. En consecuencia, aun para tensiones de cresta que son levemente superior a la tensin crtica, la ruptura dielctrica se produce casi siempre sobre la cresta de la onda o sobre su frente, pero en la mayora de los casos prcticos prxima a la cresta. Por otra parte, se puede comprobar que la tensin de cresta critica 0 U varia con la forma de onda de impulso aplicada, en particular en funcin del tiempo a la cresta Tcr. Se ve entonces que el comportamiento de una aislamiento a solicitaciones del tipo de los impulsos de maniobra, se podr caracterizar a los fines prcticos por medio de una curva tensin disruptiva critica tiempo a la cresta ( 0 U vs. Tcr),. Una caracterstica 0 U - Tcr es una simplificacin ya que no se ha tenido en cuenta el carcter aleatorio implcito en el proceso de la ruptura dielctrica. Una particularidad de los aislamientos auto regenerativos frente a los impulsos del tipo de maniobra es que su caracterstica tensin-tiempo suele presentar un mnimo. 1.5.2.2 Nivel bsico al impulso de descargasEl comportamiento de un aislador sometido a impulsos de voltajes similares a los producidos por rayos depende principalmente de su longitud y en grado menor de la geometra del aislador, el valor al que se flamea un aislador sometido a impulsos de voltaje depende tanto de la magnitud de los impulsos como del tiempo que estn aplicados. Si se somete un aislador a una serie de impulsos de voltaje de forma de onda normalizada (1.5 x 40 s) y de diversos valores de cresta y se traza la grfica determinada por el valor de cresta de cada onda y el tiempo que tarda en producirse el flameo del aislador se obtiene la curva mostrada en la figura 3.5, que se llama curva voltaje tiempo del aislador.

1.5.2.3 Distancia de no flameoEl voltaje de flameo al impulso crtico Vc de un aislador se define como el valor de cresta de la onda que causa flameo del aislador en la cola de la onda el 50% de la veces que se aplica una onda normalizada de dicha magnitud; el nivel de aislamiento al impulso Vi (BIL) de un aislador es el valor de cresta de la onda de mayor magnitud que soporta el aislador sin flamearse.Distancia de flameo en seco La distancia de flameo en seco, de un aislador es la distancia ms corta medida a travs del medio circundante entre las partes conductoras. En caso de existir partes metlicas conductoras intermedias, la distancia de fuga en seco es la suma de las distancias parciales medidas segn se indica en la definicin de distancia de fuga. Las pruebas ms comnmente realizadas a aisladores pueden agruparse en tres categoras: pruebas prototipo, pruebas de flameo y pruebas de rutina. Las pruebas prototipo por lo general se hacen para probar la calidad del producto de los fabricantes, las pruebas de flameo normalmente se hacen para hacer correcciones al diseo y las pruebas de rutina se hacen a todos los aisladores cuyos prototipos han sido aceptados.Prueba de flameo en seco por un minuto Esta prueba consiste en aplicar a un aislador limpio montado en la forma normal una tensin a la frecuencia nominal del sistema (60Hz en nuestro pas), la tensin se aumenta en forma gradual hasta los valores que especifica la norma y se mantiene durante un minuto hasta que el flameo ocurra. El aislador se hace flamear por lo menos otras cuatro veces incrementando en cada caso la tensin de flameo hasta que llegue al valor de prueba aproximadamente en 10 segundos y la media de las 5 aplicaciones consecutivas no debe ser menor que el valor que se establezca en la norma. 75 3.9.4 Prueba de flameo en hmedo y prueba de lluvia por un minuto En estas pruebas el aislador montado normalmente se moja con agua inyectada en forma de roci con caractersticas tales que tenga una resistencia entre 900 y 1100 ohms/mm con una temperatura del orden de 10 C de la temperatura ambiente en la vecindad del aislador durante la prueba. El agua se aplica con un ngulo de 45 teniendo un volumen equivalente a una precipitacin media del orden de 3.00 mm/min. El aislador con una tensin aplicada del 50% de la prueba de un minuto se le roca con el agua durante 2 minutos y entonces se eleva la tensin al valor de la prueba durante un minuto, en un tiempo de 10 segundos aproximadamente y se mantiene en ese valor durante un minuto. A partir de este valor se aumenta la tensin hasta que ocurre el flameo, el procedimiento se repite tomando un tiempo entre pruebas de unos 10 segundos hasta que el aislador flamee por lo menos otras cuatro veces, la tensin de flameo no debe ser menor que las que se especifiquen en las normas segn sea el tipo de aislador.1.5.2.4 Coordinacin de Aislamiento

Comprende la seleccin de la soportabilidad o resistencia elctrica de un equipo y su aplicacin en relacin con las tensiones que pueden aparecer en el sistema en el cual el equipo ser utilizado, teniendo en cuenta las caractersticas de los dispositivos de proteccin disponibles, de tal manera que se reduzca a niveles econmicos y operacionalmente aceptables la probabilidad de que los esfuerzos de tensin resultantes impuestos en el equipo causen dao al aislamiento o afecten la continuidad del servicio. OBJETIVO Determinar las caractersticas de aislamiento necesarias y suficientes de diversos componentes de la redes con vistas a obtener una rigidez homognea a las tensiones normales as como a las sobretensiones de origen diverso. FINALIDAD Permitir una distribucin segura y optimizada de la energa elctrica. (La optimizacin busca la mejor relacin econmica para los diferentes parmetros que dependen de esta coordinacin: aislamiento, protecciones y averas). La coordinacin de aislamiento consiste en combinar las caractersticas de operacin de los descargadores con las curvas voltaje tiempo de los aislamientos de los equipos, de manera que se tenga una proteccin efectiva y econmica contra los sobrevoltajes transitorios. (Figura 5.). En la curva B representa las caractersticas de operacin de un descargador, mientras que la curva A es la de voltaje tiempo de un aislamiento. De acuerdo con la definicin anterior se tendr una proteccin efectiva siempre que la curva A este por encima de la curva B manteniendo un margen de seguridad adecuado.

DISTANCIA DE AISLAMIENTO Esta denominacin reagrupa dos nociones, una de distancia en el gas (aire, SF6, etc.) y la otra de la lnea de fuga de los aislantes slidos- La distancia en el gas es el camino ms corto entre dos partes conductoras. - La lnea de fuga es igualmente el camino ms corto entre dos conductores, pero siguiendo la superficie exterior de un aislante slido.Estas dos distancias estn directamente ligadas al afn de proteccin contra las sobretensiones, pero sus tensiones soportadas no son idnticas.