Tensión Transitoria de Restablecimiento Durant Durante e la apertu apertura ra de los dispos dispositi itivos vos de inter interrup rupció ción n se prese presenta ntan n difer diferent entes es tran transi sito tori rios os de tens tensió ión n y de corr corrie ient nte e que que pued pueden en daña dañarr al mism mismo o equi equipo po de interrupción y a los demás equipos conectados a la red. Los transitorios de tensión son inducidos por el mismo equipo de interrupción, las características de estos transitorios, no dependen del tipo de equipo de interrupción, sino de los parámetros y de la localización de los componentes de la red. A este tipo de transitorios, que ocurren durante la liberación de la falla, se le llama Tensión Transitoria de establecimiento !TT". La TT se puede analizar mediante los tres intervalos que se presentan en el proceso de interrupción# $" Desde el instante en que se inicia la separación de contactos %asta el punto de inicio de la e&tinción del arco !en el cruce por cero de la corriente". '" Desde el instante de inicio de la e&tinción del arco %asta el punto donde la onda de tensión presenta la parte inicial de la TT. (" Desde el instante en que la TT aparece %asta su desaparición. )n este periodo el interrupto interruptorr se somete somete a esfuerzo esfuerzos s diel*ctr diel*ctricos, icos, que debe soportar soportar para lo+rar una e&tinción e&itosa.
ara simpli simpli-ca -carr el entend entendimi imient ento o de la TT consid consider eremo emos s que un dispos dispositi itivo vo de descone&ióninterrupc descone&ióninterrupción ión es un equipo de enlace entre dos redes el*ctricas. )n un lado del equipo de interrupción %ay una red el*ctrica que entre+a potencia !fuente". )n el lado opuesto %ay otra red que está consumiendo la potencia entre+ada por la fuente !car+a". /uando el interruptor o cualquier dispositivo de interrupción descone&ión abre, abre, las dos redes se desconectan. )sto provoca que cada una de ellas proceda a redistribuir su ener+ía ener+ía almacena almacenada. da. /omo result resultado ado de esta redistribu redistribución ción de ener+ía, ener+ía, cada red +enera una tensión que aparece simultáneamente simultáneamente en las terminales terminales del interruptor interruptor.. La suma al+ebraica de esas dos tensiones representa la TT. ara efectuar efectuar una evaluación completa de este fenómeno que se presenta en cualquier red el*ctrica, el*ctrica, se requier requieren en tomar en cuenta cuenta las condiciones condiciones que prevale prevalecen cen en el momento de la interrupción de la corriente de cortocircuito. ara esta evaluación, se deben de considerar requerimientos requerimientos mínimos como# tipo de falla, las características características de las las cone cone&i &ion ones es de la red y el arr arre+lo e+lo usad usado o para para la desc descon one& e&ió ión nin inte terr rrup upci ción ón.. Dependiendo de las diferentes combinaciones de estas condiciones, la características, mostra mostrando ndo que puede puede tener tener una respu respuest esta a de frecu frecuenc encia ia fundam fundament ental al o una con m0ltiple m0ltiple frecuen frecuencia cia y puede e&pres e&presarse arse como funciones funciones senoidal senoidales, es, %iperból %iperbólicas icas,,
e&ponenciales o una combinación de ellas. )stas respuestas dependen de la combinación de los factores que tienen in1uencia directa en las características de la TT. a" TT a la frecuencia fundamental Las condiciones en las que se presenta este tipo de TT entre los contactos que e&tin+uen el arco el*ctrico son# falla trifásica no aterrizada !sistema con neutro sólidamente aterrizado" o falla trifásica en un sistema con neutro aislado. Las fases de un interruptor ba2o estas condiciones tienen la posibilidad de e&tin+uir la corriente de falla cuando sus respectivas corrientes crucen por cero. 3in embar+o, el desfasamiento natural que e&iste debido a que los cruces por cero ocurre en o cerca de 45 +rados. )sta es la causa por la que la interrupción no se presenta simultáneamente en las tres fases. b" TT de alta frecuencia Al interrumpir corrientes capacitivas provocan la TT de alta frecuencia. )ste tipo de corrientes la provoca# la car+a de una línea o cable en vacío, la corriente de car+a estática de un banco de capacitores, teniendo en la mayoría de los casos un valor má&imo de unos cientos de Amperes. La corriente capacitiva normalmente se interrumpe muy cerca del cruce por cero de la misma, inmediatamente despu*s que se separan los contactos del interruptor. Despu*s de la interrupción a la frecuencia nominal de la tensión alterna, aparece la TT a trav*s de los contactos del interruptor, que puede alcanzar ma+nitudes de ' a ( veces la tensión pico nominal de línea a tierra uno y medio ciclos despu*s. 6n rompimiento del diel*ctrico entre los contactos durante este intervalo puede producir sobretensiones transitorias. Además, la componente de alta frecuencia se +enera por un fenómeno oscilatorio de alta frecuencia, que se presenta entre los parámetros capacitivo e inductivo de los equipos y circuitos de la red durante el proceso de interrupción. Control de las sobretensiones por maniobra 7ene-cios de controlar las sobretensiones por maniobra )l aislamiento en los sistemas de e&tra alta tensión y en un futuro la ultra alta tensión tiene un costo muy si+ni-cativo. 3i los transitorios por maniobra debidas a la ener+ización o el recierre de líneas de transmisión e&ceda de $.8 a '.' pu !dependiendo de la tensión má&ima de diseño", su esfuerzo el*ctrico determina los requerimientos de aislamiento de las líneas de transmisión. /ontrolando los transitorios por maniobra resulta en emplear pocos aisladores por torre y reducir el tamaño de la misma. Reducción y control de los transitorios por maniobra •
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9odi-car la con-+uración de las redes el*ctricas, subestaciones y líneas de transmisión. :ncorporar t*cnicas supresoras de transitorios en los interruptores. Aplicar apartarrayos.
a) Confguración de los circuitos 3e tienen las si+uientes t*cnicas para controlar la ma+nitud de los transitorios por maniobra modi-cando la con-+uración de la red#
; Drenado de la carga atrapada: /uando las líneas son repentinamente interrumpidas, se acumula car+a el*ctrica en los capacitores y en las líneas. )sta car+a normalmente se drena a trav*s de la trayectoria de fu+a de los aisladores. Los transformadores de potencial convencionales pueden drenar dic%a car+a. 6n medio efectivo para reducir la car+a atrapada antes del recierre, es por la cone&ión temporal de resistencias a tierra o en serie con un reactor y desconectarse antes del cierre del interruptor. ; Reactores shunt:
b) Control de los transitorios en los interruptores de potencia ; /onectando uno o más resistencias momentáneamente entre la línea y la fuente durante la operación del interruptor !apertura yo cierre". ; /ontrolando los tiempos de interrupción. ; educiendo el espacio del polo de cierre entre el primero y el 0ltimo polo de cierre. ; 3ensando la ma+nitud yo polaridad de la tensión a trav*s de los contactos del interruptor y el cierre cuando *ste sea mínimo. >
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esistencias de preinserción. /on tensiones superiores a ?55 @, este control es deseable económicamente. 3e %a demostrado en estudios y pruebas de campo que la cone&ión de resistencias con valores de (55 a 455 B%ms por fase en interruptores de ?55 a 855 @, es un m*todo práctico y efectivo para limitar las sobretensiones por ener+ización y recierres a ' pu. /ontrolando el tiempo de interrupción. /ontrolando el tiempo !el instante sobre la onda de tensión" en el cual el interruptor cierra, se puede controlar la ma+nitud del transitorio resultante. arios interruptores emplean esta t*cnica en el cual se sensa la tensión a trav*s del interruptor y el cierre cuando la onda de tensión pasa por cero !polaridad de cierre", o en el caso de un interruptor equipado con resistencias de preinserción# conectar las resistencias en cada fase cuando la onda de tensión y la car+a atrapada del conductor ten+an la misma polaridad y desconectar las resistencias cuando la onda de corriente pase por cero. 3e pueden emplear uno o ambos conceptos.
ara que el interruptor pueda realizar la sincronización de la operación de sus contactos, se utiliza un relevador de sincronismo. )l principio básico de funcionamiento de los relevadores de sincronismo es el a2uste del tiempo para el envío de la señal de apertura a cada polo del interruptor.
c) Instalación de apartarrayos Los apartarrayos son el principal dispositivo de protección en subestaciones de )&tra alta y 6ltra alta tensión. Dependiendo de la -losofía de protección en subestaciones el*ctricas, los apartarrayos pueden emplearse sobre el lado de la línea de un interruptor para proporcionar protección cuando *ste ten+a los contactos abiertos. 3i en la línea se tiene conectado un reactor s%unt, entonces el apartarrayo prote+ería tanto el reactor como el interruptor. La introducción de los varistores de ó&ido de zinc !CnB", los apartarrayos tiene me2ores már+enes de protección e incrementa la capacidad de descar+a de ener+ía.
