Interruptores y cuchillas desconectadoras
Una subest subestaci ación ón eléctr eléctrica ica se puede puede defini definirr como como “la interco interconexi nexión ón de varios varios equipos eléctricos de alta y media tensión” que se pueden agrupar por tipos según la función que desempeñen, como elevadores, reductoras o de enlace, según eleven tensión la reduzcan o simplemente interconecten partes de un sistema
!ara fines de mantenimiento, en una subestación eléctrica se pueden agrupar los componentes por sistemas, ya que, como se sabe, en una subestación existen equipos para maniobras, transformación, y transducción, interconexión, y equipos de control, mando y protección, as" como equipos auxiliares #stos son los diferentes tipos de sistemas$ •
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%istema primario$ se debe a las configuraciones de alta potencia de la instalación a la cual se destina el flu&o de la energ"a eléctrica #ste sistema tamb tambié ién n esta esta deno denomi mina nado do como como equipo primario primario y son son en gener general al,, transformadores de potencia, cuc'illas desconectadoras, transformadores de instrumento (de potencial y de corriente), apartarrayos, trampas de onda etc %ist %istem ema a secun secunda dari rio$ o$ est* est* relac relacio iona nado do a las las conf config igur uraci acion ones es de ba&a ba&a poten otenci cia a de la inst instal alac ació ión, n, que que se dest destin inan an al mando ando y cont contro rol, l, auto automa mati tizac zació ión n y prot protecc ecció ión n y son son b*si b*sica camen mente te los los rele releva vador dores es de protección, los instrumentos de medición, los tableros de mando, cuadros de telemando, etc %istema terciario$ esta se basa en el *rea de servicios auxiliares y es el responsable de la alimentación de los equipos, sistemas de comando y cont control rol,, auto automat matiz izaci ación ón y prote protecc cció ión, n, tamb tambié ién n la alim aliment entaci ación ón del del alumbrado este sistema es de + y +-
Interruptores:
Un interruptor es un dispositivo que se encarga de conectar o desconectar los circuitos eléctricos durante condiciones normales y anormales de operación, durante el cierre o corte de los instrumentos, 'ay una etapa de transición del arco eléctrico entre los contactos
Un arco eléctrico se define como un tipo de explosión eléctrica, debida a un cortocircuito sostenido en el tiempo a través del aire ionizado #ste es causado por una r*pida liberación de energ"a debido a una deficiencia en el aislamiento eléctrico entre una parte energizada y otra a otro potencial (falla entre barras, falla a tierra, fallas fase.neutro) Un arco eléctrico se genera generalmente a partir de un error en la manipulación de los sistemas eléctricos o bien por la falla en los aislamientos eléctricos en un punto determinado de un sistema eléctrico +ausas del arco eléctrico$ • • •
/a naturaleza y la presión (p) del medio /os agentes presentes en la ionización de des"onización externas /a tensión a través de los electrodos y sus variaciones con el tiempo
/os aspectos importantes que se deben especificar de un interruptor son$ • • • • • •
/a tensión y corriente nominal 0recuencia nominal %us caracter"sticas y capacidades interruptivas +aracter"sticas y capacidad de cierre +apacidad a la m*xima duración del cortocircuito +apacidad para su ciclo de operación
Interruptores en aceite #n estos interruptores, la energ"a del arco se usa para fracturar las moléculas de aceite y producir gas 'idrogeno, este se usa para adelgazar, enfriar y comprimir el plasma del arco, esto desioniza el arco y efectúa un proceso de auto extinción un en el caso de que los contactos del interruptor estén inmersos en aceite, la presencia del arco se da durante la separación de los contactos #l calor proveniente del arco evapora al aceite circundante y lo disocia en carbón y lo disocia y en volumen sustancial de 'idrogeno a alta presión, la conductividad del calor del 'idrogeno es alta, resultando como un enfriamiento del arco y los contactos1 esto incrementa la tensión de ignición y extingue el arco
2enta&as del aceite$ •
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#l aceite produce 'idrogeno durante el arco eléctrico y el 'idrogeno ayuda a extinguir el arco !roporciona aislamiento para los contactos vivos expuestos con respectos con respecto a las partes conectadas a tierra del tanque contenedor !roporciona aislamiento entre los contactos después de que el arco se 'a extinguido
-esventa&as del aceite$ #l aceite tiene ciertas desventa&as cuando se usa como medio extintor del arco eléctrico
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#s inflamable y por lo tanto se tiene riesgo de fuego +uando un interruptor defectuoso falla ba&o presión puede causar una explosión #l 'idrogeno generado durante el arco cuando se combina con el aire forma una mezcla explosiva -urante el proceso del arco el aceite, se descompone formando una contaminación por part"culas de carbón, las cuales reducen su rigidez dieléctrica, de aqu" que se requiera de un mantenimiento periódico y eventualmente en reemplazo
Interruptores de pequeño volumen de aceite. #stos interruptores surgieron originalmente como un desarrollo de los interruptores en gran volumen de aceite, ya que después 'an tenido variantes en la tecnolog"a #n este tipo de interruptores los polos est*n separados y las c*maras de interrupción se disponen en el interior de tubos cil"ndricos aislantes y de porcelana, o bien de resina sintética con los extremos cerrados por medio de piezas met*licas, de esta manera se requiere de menos aceite como aislante y se 'ace la sustitución por otro tipo de aislamiento !or e&emplo, limitando de esta manera el volumen de aceite, lleg*ndose a cantidades de 'asta 34 veces menos que la requerida por los interruptores de gran volumen de aceite •
#stos interruptores se fabrican en tensiones de 354 62 y para tensiones medias de 77 62 y de 859 62 :an sustituido pr*cticamente a los interruptores de gran volumen de aceite
2enta&as de los interruptores de pequeño volumen de aceite respecto de los de gran volumen • • •
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%e limita la carbonización del aceite :ay una m"nima disipación de energ"a /a ca"da de tensión en el arco es muy ba&a, reduciendo con esto el riesgo de sobretensiones, durante el proceso de extinción %e tiene una desionizacion m*s r*pida del trayecto del arco +omo una consecuencia de la poca disipación de energ"a se tiene un deterioro reducido de los contactos
#n la actualidad, los interruptores en pequeño volumen de aceite se 'an sustituido en el campo de las tensiones altas como 354 62, ;44 62 por los interruptores en 'exafloruro de azufre, quedando su uso, en tensiones y potencias medias
Interruptores de aire comprimido #stos surgen debido a que en los interruptores de gran volumen de aceite se ten"an riesgos por explosión e incendio -ebido a esto se comenzó a desarrollar el llamado interruptor neum*tico, cuyo principio de operación se basa en la utilización del aire comprimido como medio de extinción del arco, este aire comprimido se almacena previamente en un depósito 2enta&as$ • • • • •
nterrupción definitiva en un paso con frecuencia 2ersatilidad de operación, ya que se puede usar en sistemas de alta, media e incluso ba&a tensión
-esventa&as$ • • • •
#s muy ruidoso cuando efectúa maniobras de apertura cierre =equiere de mayor presión para realizar su traba&o ?iene menor rigidez que el 'exafloruro de azufre =equiere de equipo externo para producir aire comprimido, esto implica mayor costo y mayor mantenimiento
>nterruptores en 'exafloruro de azufre %e denominan as" debido a que las c*maras de extinción operan dentro de 'exafloruro de azufre (%07), que es un gas con propiedades dieléctricas superiores a otros aislantes -urante el proceso de apertura, el arco generado entre los contactos se alarga en la medida que se separan y el gas (%0 7) que esta en el interior de la c*mara de ruptura y que pasa por una boquilla de soplado se empu&a a una presión considerable sobre el arco, combinando la acción del piston y del arco, el c'orro de gas enfria y simult*neamente interrumpe el arco eléctrico, quedando restablecido el dieléctrico, con lo que se evita la mayor"a de las veces el reencendido del arco 2enta&as del (%07)$ •
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#s el me&or aislante conocido y también el me&or medio de extinción de arcos eléctricos ?iene una gran capacidad de disipación del calor producido por el arco eléctrico !ara las corrientes próximas al valor cero y en virtud de sus caracter"sticas de conductividad térmica, se puede enfriar el arco en forma radial, ya que el calor se conduce del centro del arco a la periferia /os interruptores tienen poco desgaste en sus contactos ?iene una r*pida regeneración dieléctrica, por lo que no es necesario el uso de las llamadas resistencias de ruptura para evitar el reensebado del arco
%on los de preferente uso en los sistemas de alta tensión en subestaciones de 35462 y ;44 62, pero también a la reducción de costos
Interruptores en vacío +uando se practica el vac"o en un atmosfera, se crea una serie de condiciones que favorecen la extinción del arco eléctrico -e 'ec'o, el aire a un grado de vac"o del orden de 84 .7 a 84.@ mm de :g llega a tener una rigidez dieléctrica mayor a 8AAB2Ccm, si a esto se agrega que el arco presenta una tensión muy ba&a en el vac"o, las venta&as son atractivas para el uso de interruptores en vac"o #n los interruptores en vac"o, la forma en cómo se da el proceso de apertura de los contactos, as" como la elevada densidad de corriente en el último punto durante la separación en el proceso de interrupción, da lugar a la formación de un arco único y los vapores met*licos liberados constituyen el soporte del arco Dormalmente, la geometr"a de los contactos crea un campo magnético que 'ace girar el arco alrededor del borde externo del contacto, protegiendo contra calentamiento y desgaste Ventajas • • •
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#xtinción r*pida del arco (del orden de 8E ms) ?iene una elevada rigidez dieléctrica /a interrupción y el aislamiento ésta garantizada por la c*mara de contactos móviles %implicidad del sistema y por lo mismo, facilidad de instalación y de mantenimiento %e pueden 'acer conexiones y desconexiones r*pidas %e aplican en las subestaciones eléctricas industriales, residenciales y tipo distribución
Desventajas • •
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%u aplicación ésta limitada a tensiones menores de E4 62 -ebido a la rapidez con que se rompe el arco eléctrico, se producen elevadas sobretensiones entre los contactos, produciendo ligeras radiaciones de rayos F +uando por alguna razón se pierde el vac"o en la c*mara, se corre el riesgo de que el arco eléctrico la reviente, ya que la separación entre contactos no permite, por pequeña que sea, la extinción en aire
Cuchillas desconectadoras. /as cuc'illas desconectadoras tienen como función, unir o separar de una forma visible distintas componentes de una instalación Generalmente las cuc'illas desconectadoras operan sin carga, existen casos en que se pueden conectar y desconectar con cargas pequeñas, como 8 o 3 en el rango de 7 a 54 62 /as cuc'illas desconectadoras, de acuerdo con las aplicaciones en las instalaciones, se diseñan en distintas formas constructivas, pero en general es de interés el modo de operación o accionamiento y pueden ser entonces$ • • • •
+uc'illas de nava&as giratorias +uc'illas de nava&as deslizantes +uc'illas de columnas giratorias +uc'illas tipo pantógrafo
Cuchillas desconectadoras de navajas giratorias %on de uso común en tensiones medias, tanto para interior como para exterior pudiéndose construir en forma monopolar o tripolar %u construcción consiste de una armazón met*lica r"gida, que sirve como apoyo del resto de los elementos, dos aisladores o apoyos de porcelana, un contacto fi&o y otro giratorio, montados sobre aisladores de porcelana !or razones de comportamiento mec*nico se prefiere el uso de las cuc'illas tripolares
Cuchillas desconectadoras de navajas desliantes %u estructura es muy similar a las cuc'illas de tipo giratorio, pero tienen la venta&a de que requieren menor espacio para el deslizamiento de las cuc'illas o nava&as ya que se desplazan en forma longitudinal, permitiendo con esto su instalación en lugares m*s angostos1 sin embargo por el mecanismo de desconexión que tienen las limita aproximadamente a un @4H de las anteriores
/as cuc'illas desconectadoras pueden desempeñar distintas funciones en las subestaciones, siendo las m*s comunes las de seccionamiento de circuitos por necesidades operativas o por necesidad de aislar los componentes del sistema (equipos o l"neas) para la realización de mantenimiento de las mismas
+uc'illas de puesta a tierra !ara conectar a tierra a las componentes del sistema durante el mantenimiento$ l"neas de transmisión (+g), barras (+334), o bancos de capacitores en derivación (+84) Dota$ a esto no le entend" muy bien 'a''aa'a ay lo c'ecan
!ruebas de rutina a cuchillas desconectadoras. #stas cuc'illas se usan para interrumpir$ •
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+on corrientes de magnetización de pequeños transformadores y corrientes en las barras de subestaciones y de l"neas cortas en vac"o +orrientes de magnetización de bancos de transformadores +orrientes de magnetización de grandes bancos de transformadores o corrientes de l"nea en vac"o +orrientes de magnetización de grandes bancos de transformadores o corrientes de l"neas largas en vac"o
!ruebas de tensión aplicada de frecuencia industrial en seco (8min) #sta prueba se realiza en seccionadores y cuc'illas de puesta a tierra completas (5 polos) o con polos separados Generalmente la prueba de la cuc'illa completa se exige para aquellas que tienen los tres polos montados en una misma base, en tanto que el ensayo en polos separados de las cuc'illas %e permite en cuc'illas que no tienen los polos montados en una misma base !ara la realización de esta prueba se requiere de una fuente monof*sica de corriente alterna < !ruebas de tensión aplicada en los circuitos auxiliares y de control (8min) + !rueba de medición de la resistencia del circuito principal$ 'o&as principales y de tierra m*s contactos - !rueba de funcionamiento mec*nico
#sta prueba tiene por ob&eto verificar que las 'o&as principales y de tierra cierren y abran correctamente cuando son accionadas por sus mecanismos de operación
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#l número de operaciones de apertura y cierre espec"ficas son$ +on tensión nominal del mecanismo de operación$ E4 +on tensión m*xima del mecanismo de operación$ 84 +on tensión m"nima del mecanismo de operación$ 84
0altaron agregar pruebas a boquillas y las pruebas de mantenimiento a los interruptores e im*genes pero eso lo vemos luego m"nimo por a'ora lean la información q nos dio el profe y est* también para q ya lleven idea luego nos la repartimos bien
