Interruptores de Potencia+ Santiago Cantillo Soto + Alfredo Dovale Pérez + Álvaro González Castellanos Consideraciones - Descripción • Arco Eléctrico • Tensión de Arco • Tensión Transitoria de Restablecimiento Fenómeno de Interrupción • Métodos para favorecer la Extinción del Arco Eléctrico • Grandes distancias mediante interrupción múltiple. • Enfriamiento intensivo del arco. los criterios son: diferenciar 1. Características de diseño externo 4. Sitio de instalación 3. El nivel de tensión 2.Tipos de Interruptores Hay diferentes formas de interruptores. Medio y mecanismo de operación los . y la única diferencia entre ambos casos es la estructura exterior. .6kV y 34.5kV pero lo mas usual es que se diseñen para estar en celdas blindadas. •Uso en exteriores: sin los mas utilizados ya que muchas sub estaciones se manejan a la intemperie.Interruptores según el sitio de instalación •Uso en interiores: generalmente se usan en estructuras o compartimientos a prueba de agua y manejan una tensión entre 4. .Interruptores según diseño externo •El interruptor de tanque muerto consiste en una capsula aterrizada que contiene el medio de interrupción y el cual en su parte superior tiene aisladores de porcelana que es por donde se conecta con el sistema a alta tensión. los cuales están sobre soportes aislantes.El interruptor de tanque vivo se caracteriza por tener el dispositivo de interrupción dentro de tanques de diámetro pequeño denominados polos. Los polos se conectan al sistema de alta tensión por lo tanto no se encuentran a potencial de tierra. . Diferencias entre ambos tipos El interruptor de tanque muerto se usa con norma ANSI. algunas ventajas son: •Instalación de TCs en bujes del equipo •Tienen un costo inferior (sin transformadores de corriente) •Tiene una silueta un poco más compacta y baja •Su construcción compacta ayuda contra sismos •Salen ensamblados fabrica de la •Menos requerimientos de espacio •Utiliza menor cantidad de medio de interrupción . algunas ventajas son: El interruptor de tanque vivo se usa norma IEC. Medio de interrupción (historia) • 1890 : Interruptores de tipo cuchilla Accionados a mano. se quemaban los contactos(reemplazados por resortes) • 1900 : Interruptores en tanque de aceite El aceite funciona como medio aislante y enfriado del arco eléctrico • 1930 : Interruptor de pequeño volumen de aceite Pequeñas cantidades de aceite con cámaras de interrupción pequeñas. el arco se extingue por inyección del compuesto. . • 1950 – 1960 : Interruptores SF6 SF6: hexacloruro de azufre Estos interruptores aprovechan las propiedades aislantes del compuesto el cual puede extinguir arcos de corriente 100 veces mas fuertes de lo que podría uno con aire.• 1940 : Interruptor de aire comprimido Usa aire comprimido y seco para el enfriamiento de los arcos. . Interruptor de aceite • Al presentarse un arco eléctrico el aceite se vaporiza rápidamente formando una burbuja de gas el cual desioniza el ambiente creando condiciones favorables para la extinción del arco. . • Se utilizan aceites naftenicos derivados del petróleo. uno muy utilizado es el tipo 10-C el cual presenta una resistencia dieléctrica y buena capacidad térmica. • Estos interruptores de aceite se dividen en 2 tipos. El interruptor de pequeño volumen de aceite es desarrollado gracias a el alto costo y al riesgo que tenia el de gran volumen de aceite. los de gran volumen de aceite y los de pequeño volumen: El interruptor de gran volumen de aceite es un interruptor de tipo tanque muerto. . tiene las siguientes desventajas: •Requiere gran volumen de aceite •Existe riesgo de explosión dentro del recipiente •Se requiere regeneración del aceite constante gracias a la carbonización del mismo. • Los interruptores de aire que trabajan entre 72.Interruptores de aire comprimido • Este interruptor fue el mas utilizado hasta la aparición del interruptor SF6.5kV y 800kV son de tipo tanque vivo. . fue el único apropiado para operar a tensiones mayores de 345kV. este lanza un chorro de aire comprimido que barre el aire ionizado del arco y de este modo extinguiéndolo. y con el desarrollo de este se elimino el riesgo de explosión de los interruptores de aceite. Alto costo de instalaciones neumáticas 2. 1.Las desventajas interruptor de básicamente son: del aire. Fuerte ruido de operación por altas presiones del aire. . Frecuente mantenimiento debido a la cantidad de válvulas y equipos de compresión que manejan 3. • En temperaturas frías hay que tener especial cuidado ya que este compuesto se puede licuar a temperaturas de -25°C y 6.Interruptor SF6 (hexacloruro de azufre) • Las propiedades químicas del compuesto SF6 lo hacen un medio excelente de aislamiento y enfriamiento del arco eléctrico dejando a los demás interruptores rezagados.1 bar o -5°C y 11. .2 bar • Estos interruptores se hacen tanto en tanque muerto como en tanque vivo. • Cabe anotar que el 90% de las fallas ocurren por fallas en los mecanismos de operación. • Estos son los mecanismos para que los dispositivos de interrupción funcionen. usan energía almacenada de una manera especifica ya sea para abrir o cerrar el flujo de energía que pasa por el interruptor. . • Hay 3 clases de mecanismos de operación o almacenamiento de energía: resortes.Mecanismos de operación. neumatico e hidraulico y el SF6. tanto para su apertura como para el cierre del interruptor.Resortes • Este mecanismo funciona cargando resortes. . • La principal ventaja de este mecanismo es que al accionarse el cierre del interruptor se asegura la energía para el paso de apertura. este es cargado mediante un motor. pero trae un sistema de volante para recargarlo manualmente. • Para interruptores de 245kV se usa esa clase de mecanismos ya que son económicos comparado con los demás. en algunos casos también se usa en interruptores de aceite y SF6 Hidráulico Este funciona igual que el mecanismo neumático pero como su nombre lo indica opera en base a presión de aceite Se utiliza cuando se requiere una rápida reacción de operación.Neumático • Se utiliza aire comprimido para el funcionamiento de este tipo de mecanismos. • Se mantiene la presión constante por medio de un motor. lo cual nos dice que funciona para interruptores de aire comprimido aprovechando así de ambas maneras el sistema de compresión. . SF6 • este usa su propio gas aislante bajo presión como acumulador de energía para la maniobra . y la única diferencia entre ambos casos es la estructura exterior. . • Son los mas utilizados ya que muchas subestaciones se manejan a la intemperie.Interruptores según el sitio de instalación Uso en interiores Uso en exteriores • Generalmente se usan en estructuras o compartimientos a prueba de agua y manejan una tensión entre 4.5kV pero lo mas usual es que se diseñen para estar en celdas blindadas.6kV y 34. IEEE Std C37. IEEE Std C37. • Interruptores para cargas inductivas: IEC 61233.04 (diseño). • SF6: IEC 60376. • Pruebas sintéticas de interruptores de Alta Tensión: IEC 60427.12.09 (pruebas). • Dimensionamiento de interruptores de Alta Tensión basado en corrientes simétricas: ANSI C37. IEEE Std C37.06 (estándares y capacidades asignadas). . • Según su tipo: IEC 60265 / VDE 0670-301.Normas Técnicas • Interruptores de Alta Tensión: IEC 62271-100 / VDE 0671-100 (No define la resistencia eléctrica de los interruptores tipo E). Accesorios • Dispositivos para igualar tensiones: Uso de condensadores en paralelo con los contactos. • Resistencias de cierre y apertura: Instaladas en paralelo a las cámaras de los interruptores. para igualar las tensiones aplicadas a cada cámara. . . Funciones de las Resistencias de Preinserción • . Características comunes a otros equipos de patio • Corriente asignada de servicio continuo [A] • Tensión soportada asignada al impulso tipo rayo [kV] • Frecuencia asignada [Hz] • Tensión soportada asignada al impulso tipo maniobra [kV] • Duración asignada de cortocircuito [s] • Corriente de corta duración admisible asignada [kA] • Valor de cresta de corriente admisible asignada [kA] • Elevación de temperatura [°C] • Tensión asignada [kV] • Línea de fuga [mm] • Tensión soportada asignada de corta duración a frecuencia industrial [kV] • Tensión asignada de alimentación de los dispositivos de apertura y cierre de los circuitos auxiliares. . • Presión asignada del gas comprimido para operación e interrupción. . Características específicas de los interruptores IEC 62271-100 Capacidad de Interrupción Simétrica y Asimétrica . Capacidad o corrientes de cierre asignadas •Componente de c.6-2-.3-8kA y sus productos por múltiplos de 10.15-4-5-6.c.25-1.: .: 1-1.a.5-3. •Componente de c.2. .Poder de Corte = 2.4 para fallas en terminales y en líneas cortas.54 Tensión transitoria de restablecimiento El factor de amplitud toma un valor de 1. Tensión transitoria de restablecimiento para diferentes tipos de falla o maniobras • Falla en terminales o bornes • Falla en líneas cortas • Interrupción de pequeñas corrientes capacitivas • Interrupción de corrientes inductivas • Condiciones de discordancia de fases • Recierre de líneas • Falla evolutiva . Otras Características • . . • Tiempo entre el cierre (o separación) de los contactos del primero al ultimo polo.Otras Características • Tiempo de apertura máximo (ciclos). M1: 2000 sec. b) Tiempo de inserción (6 u 8 milisegundos). de operación. b) Extendida. • Número de operaciones mecánicas: a) Normal. . de operación. M2: 10000 sec.Otras Características • Características relativas a la resistencia de cierre: Reducción de sobretensiones asociadas a la energización de líneas largas. a) Valores óhmicos. De tipo 2.Pruebas • Los ensayos de importancia comercial realizados sobre interruptores pueden clasificarse en: 1. De rutina 3. De prototipo • También pueden dividirse en pruebas de laboratorio o de campo. . • Estos ensayos se realizan sobre una unidad escogida al azar entre un lote de interruptores idénticos dentro de un pedido. . estas son las pruebas de tipo • Las pruebas de rutina se realizan a todas las unidades adquiridas para saber su correcto funcionamiento • Mientras que las pruebas de prototipo son los que se realizan sobre una unidad que no esta dentro del lote del pedido pero que es igual a estos. Estas pruebas se realizan para demostrar la funcionalidad del producto antes de la compra. Pruebas de tipo • Estas son pruebas descritas por la publicación IEC 62271-100 o las referidas a la publicación IEC 60694 de equipos de alta tensión: 1. Pruebas dieléctricas 2. Pruebas mecánicas y ambientales 5. Medida de la resistencia del circuito principal 4. Pruebas de elevación de temperatura 3. Pruebas de corriente critica . Prueba de apertura de transformador en vacio . 1. Prueba de interrupción de fallas con operación de interruptores en paralelo 3. Pruebas de interrupción de fallas evolutivas 2.Pruebas de prototipo • Con estas pruebas como ya se había mencionado se puede ver el comportamiento de el dispositivo a adquirir. Pruebas de operación mecánica • Otras pruebas de complemente se encuentran en la norma IEEE Std C37. Pruebas de tensión de circuito de control y auxiliares 3.09 . se rigen por la publicación IEC 62271-100 1. Pruebas de tensión a frecuencia industrial en seco sobre el circuito principal 2.Pruebas de rutina • Estas pruebas son para revelar fallas en la construcción del pedido. Gracias por la atención prestada .