9.-El 9 .-El Reconectador Reco Re or en en los los Sistemas Sistemas de de Distribución Distribución E Di Eléctrica léctrica
Profesor rofesor Santiago Escalante
9.1 .1 - Introducción Intro Int rodu ducc ccii n En los últimos años la tecnología ecnología a sustituido a un conjunto de equipos equipos eléctricos que por su equipos su carácter carácter manual manual se han manual degenerado; esta automatización de los os equipos ha desplazado desplazado al hombre en en su desempeño desempeño laboral. Estos desempeño stos equipos poseen un sistema de control electrónico que permite supervisarlos a distancia y por ende intervenir i ntervenir en su funcionamiento. uncionamiento. El resultado de esta esta tecnología haa dado una nueva generación eneración de de equipos de de maniobra inteligente inteligente como es el reconectador reconectado recon ectadorr que proporciona roporciona roporc iona la a confiabilidad confiabilidad confiabilid ad de materiales materiales modernos modernos y la la tecnología ecnología ecnolo gía para para redes edes de distribución. distribución. distribu ción. El El El reconectador es un n mecanismo actuador actuador magnético de bobina simple para operar independientemente de la tensión tensión del circuito principal y ser probado robado en en cualquier lugar ugar sin sin necesidad de disponer disponer de disponer de la tensión ensión media. media. media.
9.2 - Características de un sistema de protección Seguridad: Seguridad: Segur idad: el equipo equipo debe de estar bien ien aislado, aislado, esto con o el fin in de brindar brindar seguridad seguridad a la persona persona que va a operar. operar. Confiabilidad: el equipo debe operar operar en en el momento que se lee requiera o necesite. Rapidez: el equipo debe ser rápido en su activación cuando existe una na falla; esto para para que no o ocurra ocurra un daño daño más severo al sistema por or ejemplo equipos quemados quemados por quemados por sobrecorriente. Selectivo: Sele Se lect ctiv ivo: o: se refiere refi re fier ere e a que u el equipo equ quip ipo o debe debe operar para las las fallas alla al lass ante ante an te las las cuales cual cu ale es fue fue colocado colo co loca cad do Respaldo: todo equipo debe tener su respaldo y este se activara si y solo sí el equipo principal rincipal falla. 9.2.1 -Funciones de un sistema de protección
Función reductora: esta función permite reducir el voltaje o corriente por un valor pro proporcionalmente orcional ente más ente más más bajo para que puedan puedan ser ser leídos leídos o analizados analizados analizad os por por dispositivos dispositivos disposi tivos de protección rotección rotecc ión o medición edic n 1.
Función Funció Fun ción n det detect detectora: ectora ora:: se enc encargan encarg encarga argan an n de det detect detectar dete ectar ctar ar la a fal falla la y ord ordena ordena orden ena a a abr abrir ir el circuit circuito c c ito para ito o para para despe para despejar jar la falla all
2.
Función Funció Func Fu nció ión n in inte interruptor inter terr rrup ruptora: upto tora ra: a:: se en enca encarga encar carg rga ga a de in interrumpir interr inte terru rrump umpir mpir ir la fal falla la ab abri abriendo abrie rien endo ndo do el ci circuito circuit o
3..
FFunció Función unción auxili auxiliar: liar: ar: se encarga encarga de alimentar alimentar a los equipos equipos que realiz realizan ealizan an las as funciones funciones anteriores, anteriores anter iores,, puede puede ser a través de e una fuente de C.C o C.A. C.A.
9.2.2 -Interr 9.2. -Interruptor ptor de Potencia
Ess un d spositivo d dispositivo spositivo cuya función consiste en interrumpir y/o restablecer la conducción de corriente en un circuito circ to eléctrico. eléctrico. Este ste cambio cambio de estado estado se se puede uede efectuar efectuar bajo bajo carga, carga, para para despejar despejar por ejemplo ejemplo ejempl o una falla; alla; o bien en por razones de servicio para conectar o desconectar cualquier tipo de equipo eléctrico o línea de transmisión. El comportamiento de los interruptores en un sistema de potencia, independientemente del tipo del que se trate, es de suma importancia importancia pues la corriente que los importancia os suele atravesar, puede puede ser de naturaleza puede naturaleza capacitiva (líneas (líne as en vacío, maniobras maniobras con co bancos bancos de capacitores), capacitores capaci tores), ), resistiva resistiva o inductiva inductiva (como lo son o la mayoría mayoría de de las las cargas) Por or su capacidad, capacidad, por su tensión tensión de de operación operación o por su clase, clase, se pueden pueden clasificar clasificar de de distintas distintas maneras,, pero como regla general se se agrupan según la tecnología ecnología empleada para apagar el arco eléctrico eléctrico que se eléctrico se forma forma entre los os contactos cuando comienza la operación de apertura o termina la operación de cierre. En n otras palabras, se puede decir que existe una correlación entre tensión y tipo de de interruptor interruptor y también entre entre el avance de la la tecnología tecnología yylaa capacidad capacidad del delinterruptor. nterruptor.
9.2.3 -El Reconectador
Es un dispositivo de interrupción (interruptor) de carga eléctrica, eléctrica, con posibilidad osibilidad de recierre automático ajustable, supervisión y operación telemandada. 9.2.4 -Interruptor
Ess un aparato de maniobra mecánico, capaz de establecer, conducir e interrumpir corrientes en condiciones normales del del circuito; y también ta mbién de de establecer, conducir por un tiempo tiempo determinado, e interrumpir corrientes en determinadas determinadas condiciones anormales anormales como las de de cortocircuito c ortocircuito Este ste es el el aparato que ha sufrido mayores evoluciones y cambios en sus principios de funcionamiento, uncionamiento, casi podríamos podríamos decir que podríamos que ess que como si hubiese habido modas modas (aunque (aunque laa realidad fuera consecuencia frecuentemente (aunque frecuentemente de dificultad tecnológica) citemos c temos solo solo los os medios medios de de interrupción aire a re (comprimido), aceite, ace te, gas SF6, F , vacío. 9.2.5 -Aisladores
de partes Los aisladores son dispositivos que sirven sirven para mantener mantener un mantener un conductor fijo, separado y aislado a ado ado de de artes que que en general general no están están bajo ajo tensión tensión (a (a tierra). tierra). Los os aisladores aisladores que u sirven s rven para que u un conductor co n tor atraviese atr v ese una pared se denominan pasamuros. Se los denomina pasatapas cuando atraviesan la cuba ba de de un u transformador tr o laa celda celda metálica celda metálica de una instalación metálica instalación blindada. blindada. Podemos blindada. odemos denominarlos genéricamente genéric mente como mente como como aisladores aislado pasantes. pasan tes. La definición definición de éstos incluy incluye e los medios medios de fijación fijación al tabique tabique o pared ar a atravesar. a ravesar. ravesar.
9.2.6 9 .2.6 -Transformador -Transfor -T or de de corriente corriente co
Los os transformadores a sform sformad ador ores es de corriente corr co rr en ente te presentan pres pr esen en an una corriente corr co rr en ente te secundaria secu se cund ndari aria a ccu uyo módulo ódul ód ulo o es prácticamente prác pr ácti tica came ment nte e proporcional propor nal a la a corriente orriente primaria y que difiere en fase ase en en un ángulo ángulo próximo aa cero. Los os hay hay de de distintas distintas formas form s constr constructivas, t vas, para alta tensión con núcleo en la parte inferior, o con núcleo en en la la cabeza cabeza para para media media media tensión te sión d sión d dell tipo ipo pasabarra asabarra asaba rra o pasacable, asacable, asacab le, o bobinados. bobinados. 9.2.7 9. 2.7 -Actuador -Actuador Magnético de Bobina Simple
“La a bobina bobina del actuador actuador magnético agnético agnét ico es energizada energizada en una dirección dirección para cerrar cerrar el Reconectador econectador econe ctador y en dirección dirección direcc ión opuesta para abrirlo. Este ste sistema sistema de actuación que asegura el embolo con la fuerza uerza magnética del imán permanente y lo desbloquea desbloquea en laa inversión inversión de la corriente por el solenoide solo se consigue aa través de actuadores magnéticos de bobina simple. Este Este sistema garantiza garantiza una mayor confiabilidad en la apertura para ara cualquier condición de la batería atería e inclusive para la apertura manual”. 9.2.7.1 -Explicación del funcionamiento del actuador de bobina simple (Apertura y Cierre)
Cierre El diseño biestable del actuador asegura que el embolo sea mantenido en la posición abierta (1), hasta asta que la corriente del solenoide sobrepasa el el nivel requerido equerido para ara garantizar el cierre. Cuando la fuerza uerza de retención es superada (2), el interruptor cierra positivamente (3), en razón de la energía almacenada almace alm acenad nada a en e el solenoide soleno sol enoide ide y en e los os imanes manes permanentes. manes perman per manent entes. es. Apertura pertura Ell solenoide E solenoide es energizado energizado con una u corriente corriente en sentido sentido inverso nverso (4) (4) para superar u la la fuerza fuerza de de retención etención del imán permanente y desbloquear desbloquear el embolo. desbloquear embolo. Laa apertura se consigue entonces aa través embolo. de la energía energía acumulada en en el resorte resor e durante la operación de cierre. c erre. Laa operación de de apertura de aper ura es completamente independiente de la a fuente de energía energía en la apertura eléctrica y del operador operador operador durante la apertura manual. La energía requerida para ara abrir el equipo es de aproximadamente 1/30 de la requerida requ re quer erid ida a para el cierre. cier ci erre re..
Fig. 9.1 9.1 Esquema Esquema de de Apertura Apertura y Cierre del Reconectador. Reconectador. Reconecta dor.
9.3 - Principales características características del reconectador. (GVR).
Bujes poliméricos de EPDM EPDM o silicona moldeados moldeados en una na sola pieza con barras conductoras orass pasantes ora asante asa ntess en aluminio alumi nio o cobre y posibilidad posibilidad de instalación instalación opcional opcional de protectores rotectores rotect ores aislantes aislantes contra contra animales animales o aves. ves.
Transformadores de corriente montados montados dentro dentro del ambiente controlado del del tanque, anque, divisores divisores de voltajes voltajes capacitivos voss opcionales vo op iona es iona es para proveer roveer la a señal de tensión tanto del lado de laa fuente como del lado de de la carga carga del d el GVR V para ara el el control con rol del rele. con rol
Tanque anque iviano liviano een aluminio, la base del tanque anque moldeada moldeada y asegurada por por tornillos de acero acero inoxidable con el se sellamiento amiento realizado amiento realizado realizado a través de O´rings.
Válvula V ula de alivio livio de de presión resión resió n en forma de disco disco para para proporcionar roporcionar roporc ionar el más más alto alt alto o nivel nivel de segur seguridad idad a los operarios perar s y transeúntes, tran tr anse seún únte tes, s, at aten atendiendo endi dien endo do la rí rígi rígida gida da ex exigencias genc ge nc as de la a norma norm no rma a IEC IE 298 Apéndice Apén Ap éndi dice ce AA..
Indicador dicador dicad or de posición posición ABIERTO BIERT – CERRADO ERRAD visible visible desde desde el nivel del piso a través ravés de una ventanilla. ventanilla. venta nilla.
Apertura Apert ura manua manuall y bloqu bloqueo eo a través ravés de una pértiga. pértiga.
Una na base moldeada moldeada soporta el ensamblaje ensam ensamblaje blaje de las tres botellas de vacío, el mecanismo del del actuador magnético y el accionamiento articulador que es de una sola pieza.
El actuador actuador magnético de bobina bobina simple, patentado, está basado asado en un sistema sistema de embolo embolo accionado por solenoide que mantiene mantiene el embolo en posición abierta o cerrada cerrada por la fuerza uerza magnética del imán permanente.
9.4 .4 - Uso so del reconectador con respecto al medio ambiente Los os reconectadores econectadores modernos combinan el alto desempeño desempeño y la confiabilidad en la a interrupción en vacío vacío con la alta rigidez dieléctrica del gas SF6 F usado dentro del tanque, anque, proporcionando control sobre el medio ambiente; lográndose una unidad nidad compacta y libre libre de mantenimiento. mantenimiento. Teniendo Teniendo en cuenta que el gas as SF6 SSF6 F6 es utilizado solamente como como como medio aislante, no no habrá ningún peligro eligro para ara la salud del del medio del medio ambiente medio ambiente proveniente de subproductos subproductos tóxicos, subproductos tó tóxicos, xicos, producidos por arcos eléctricos.
9.5 .5 - Descripción Desc De scri ripc pcii n del del funcionami funcionamiento func fu ncio iona nam m ento ento dee los os reconectadores reco re cone nect cta a or ores es El reconectador es un dispositivo de apertura y cierre automático que permite aislar al circuito circuito de salida salida de una una s/e s/e al s/e al presentarse una falla en el sistema, el programa prog rama de recierre automático es ajustable a las exigencias del medio; su monitoreo y operación es telemandada, es decir se controla a distancia. En una línea línea aérea aére aé rea a de de distribución. dist di stri ribu buci ción ón.. En n tensiones enss on en ones es medias, medi me dias as,, se ha comprobado comp co mpro roba bado do estadísticamente esta es tadí díst stic icam amen ente te que u sólo sólo só lo un 10 1 % deelas las fallas allas tiene carácter de permanente; permanente; (un aislador roto) en tanto que el porcentaje restante tiene carácter transitorio, r nsitorio desapareciendo desaparecie desap areciendo ndo más o menos menos rápidamente ápidamente ápida mente (una rama que toca oca una na línea línea y luego uego cae). Con el fin in de reducir los los costos de de operación se se desarrollaron los os reconectadores econectadores automáticos, los los cuales c ales son son protecciones, que que una vez operados por sobrecorrientes sobrecorrientes permiten volver volver aa cerrar el circuito y abrirlo volver ab o nuevamente nuev mente si mente si si el origen de de la sobrecorriente de sobrecorriente subsiste, pudiendo udiendo repetir este ciclo hasta hasta cuatro veces. hasta veces. Esta veces. Esta ffor ormaa de de operar erar permite permite que en caso de desaparecer desaparecer la falla alla que originó la acción del reconectador antes de de cumplirse de cumplir e la la cantidad can dad de de ciclos para la a que que fue regulado, egulado, egulad o, el reconectador econectador econe ctador permanecerá permanecerá cerrado cerrado y su contador contador de de operaciones de opera ones volverá ones volverá volverá aa cero, cero, permitiendo permitiend perm itiendo o al sistema sistema volver volver a funcionar funcionar en condiciones condiciones normales, normales, sin la presencia presencia pres encia de d un operador; pera or; en caso caso de
