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OPERACIÓN INTERRUPTORES DE POTENCIA

Interruptores de potencia

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CAPITULO 1 TEORIA DEL INTERRUPTOR OBJETIVO ESPECIFICO: Al término de este tema el participante conocerá los principios de operación de los interruptores de potencia.

1. INTRODUCCION: 1.1. DEFINICIONES Los interruptores de potencia son dispositivos electromecánicos de conexión y desconexión, que conducen permanentemente e interrumpen corrientes en condiciones normales de operación, y que también realizan estas funciones en condiciones anormales o de falla. 1.1.1. CLASIFICACION DE LOS DISPOSITIVOS DE CORTE SEGUN SU FUNCION Cuchillas Seccionadoras Dispositivos utilizados para abrir o cerrar un circuito cuando no está conduciendo corriente, y destinados específicamente para aislar, de la red con potencial, una máquina, un conjunto de equipos o una sección de una línea, para los fines de mantenimiento o reparación. Interruptores – seccionadores Interruptores que en posición de apertura, responden además a las condiciones impuestas a los seccionadores. Interruptores de potencia Dispositivos destinados a abrir o cerrar circuitos en condiciones normales de carga, o en condiciones anormales que se presentan en el caso de fallas o conexión y desconexión de algunos elementos de la red. Pueden ser accionados local o a control remoto.

1.2. TAREAS POTENCIA

FUNDAMENTALES

EN

LOS

INTERRUPTORES

DE

Se requiere que cualquier interruptor, sin tomar en cuenta su aplicación particular, efectúe cuatro operaciones fundamentales:


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Cerrado, debe ser un conductor ideal. Abierto, debe ser un aislador ideal. Cerrado, deber ser capaz de interrumpir la corriente a que fue diseñado, rápidamente y en cualquier instante, sin producir sobretensiones peligrosas. Abierto, debe ser capaz de cerrar rápidamente en condiciones normales y/o de falla en cualquier instante; sin producir sobretensiones peligrosas.

1.3. ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS PRINCIPALES DE LOS APARATOS DE CORTE Los aparatos de conexión y desconexión tienen formas muy diversas, que dependen del trabajo que han de cumplir, sin embargo, en todos ellos se pueden distinguir los elementos siguientes: Circuito principal. Aislamiento. Gabinete de mando y de control. Mecanismo de accionamiento. El circuito principal comprende los elementos que están ensamblados a tensión nominal y básicamente son: porcelanas de la cámara, contactos de potencia, contactos auxiliares de arqueo y boquillas en el caso de equipos de tanque muerto, de éstas partes, unas son fijas y otras móviles y actualmente hay equipos con ambos contactos auxiliares de arqueo móviles. Los aparatos que no están destinados a cortar corriente (por ejemplo, los seccionadores), no poseen en general, más que un par de contactos por ruptura, pero los aparatos destinados a cortar corriente, (interruptores de potencia), pueden poseer además del par de contactos, llamados contactos principales o de potencia que tienen la función de asegurar el paso de corriente, otras piezas de contacto, cuya función es proteger a las primeras de los efectos destructivos de los arcos eléctricos, denominados contactos auxiliares de arqueo.


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2. PRINCIPIO DE OPERACION De acuerdo con la secuencia de operación de un interruptor, la operación de cierre o de apertura de los contactos de que consta se realiza por medios mecánicos, que los mantiene unidos y asegurando esta posición mediante un dispositivo de enclavamiento, haciendo posible el flujo de la corriente eléctrica de uno a otro, a través de uno o varios puntos de unión de dichos contactos. Cuando los contactos se separan se forma un entre-hierro entre ellos, el cual está constituido de un medio gaseoso de conducción de corriente, durante el tiempo que permanezca bajo las condiciones particulares adquiridas al iniciarse la separación. Esta sección gaseosa conductora de la corriente se conoce como arco eléctrico, con la función de permitir que la corriente que abandona su trayectoria metálica en uno de sus contactos, pase a ella y nuevamente encuentre su trayectoria original en el otro contacto. Es en esta sección donde el circuito es vulnerable (pasa de conductor a aislador), ya que la corriente abandona su trayectoria metálica segura para formar un arco en el medio gaseoso, logrando que la conductividad de esta trayectoria gaseosa pueda variarse a tal grado, que la corriente deje de fluir.

2.1 FENOMENO DEL ARCO ELECTRICO Para llegar a comprender la naturaleza de un arco eléctrico, es necesario estudiar primero la estructura de la materia. Está establecido que toda materia está formada por átomos, construido cada uno por tres diminutas partículas fundamentales: el neutrón, el protón y el -12 electrón. Cada átomo consiste de un pequeño y pesado núcleo de aproximadamente 10 centímetros de diámetro, formado por protones y neutrones. El número total de protones y neutrones es igual al peso atómico. El número de protones en el núcleo determina el número atómico y las propiedades químicas del átomo. Variando el número de protones, da como resultado un elemento químico diferente. El núcleo está rodeado por un número de electrones igual al número de protones alojados en el núcleo, que giran con similitud a los satélites, a lo largo de órbitas remotas alrededor de dicho núcleo. Siendo el neutrón de carga neutra, mientras que el protón y el electrón tienen la misma carga (1.6 x 10-19 coulombs), pero con diferente polaridad, el protón tiene carga positiva y el electrón carga negativa. Por lo tanto, las cargas en el átomo están normalmente balanceadas y su carga neta es cero. En la fig. 1.1, se muestran estructuras de átomos.


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Figura 1.1 Las estructuras atómicas identifican los elementos químicos de acuerdo al número de protones que se encuentran en el núcleo. Un átomo de hidrógeno (A) consiste de un protón y un electrón. Un átomo de helio (B) tiene dos protones y dos electrones. IONIZACION Se denomina ionización el desprendimiento de uno o más electrones de un átomo o molécula. Por la ionización, se descomponen los átomos y moléculas eléctricamente neutras en electrones con carga negativa e iones con carga positiva. Se debe al proceso de ionización, que el entre-hierro formado por la separación de los contactos tenga propiedades conductivas. La ionización de un átomo o molécula del gas requiere el consumo de una cierta cantidad de energía y puede efectuarse de varias maneras: Ionización térmica, que resulta del choque al azar de electrones, en un gas con una alta temperatura. Ionización por impacto, la cual se produce al ser acelerado un electrón o un ión por la acción de un campo eléctrico donde la energía cinética adquirida es suficiente para desprender uno o más electrones de un átomo o molécula neutra.


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Hay varios procesos que pueden producir la emisión de electrones libres de un metal y la iniciación de un arco en un corto circuito, los dos procesos más importantes son: El aumento de la temperatura que provoca la emisión termoiónica de electrones. El gradiente de alto voltaje en el cátodo que ocasiona la emisión de campo de los electrones. Las condiciones que prevalecen en el instante de la separación de los contactos conduce a ambos de estos procesos. En el momento de la separación de los contactos, disminuyen rápidamente el área y la presión entre los contactos que se están separando (Ver fig. 1.2), lo cual produce un incremento de la resistencia eléctrica y un intenso calentamiento local que puede ser suficiente para la emisión termoiónica. Aunque esta resistencia momentánea sólo puede ser una fracción de 1 OHM. La corriente puede ser extremadamente alta, de muchos cientos o miles de Amperes, y ocasiona un descenso del voltaje de unos cuantos volts entre la distancia de separación extremadamente pequeña, provocando así un alto gradiente de voltaje. El gradiente de voltaje, puede ser suficiente para ocasionar la emisión de electrones del cátodo; a este proceso se le conoce como emisión del campo. Ambos tipos de emisión varían apreciablemente conforme a la naturaleza, la forma y separación de los contactos. Por lo antes expuesto, puede decirse que con la iniciación del arco entre los electrodos se liberan suficientes electrones del cátodo y que al moverse del cátodo el ánodo hacen que el medio se ionice. La ionización del medio provoca una rápida creación de electrones que sirven para mantener el arco después de haber cesado, en gran parte, la emisión de campo. En consecuencia, cada electrón emitido se multiplica en número derivando energía del campo. El proceso de difusión y recombinación continúa reponiendo al ánodo los electrones perdidos. Finalmente si la corriente es alta, la descarga toma la forma de un arco, con temperatura lo suficientemente elevada como para convertirse en la fuente principal de conductividad eléctrica y fluye con gradiente de bajo voltaje.


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Figura 1.2 La interrupción de un circuito en aire se asemeja al modelo superior. Las flechas pequeñas indican la dirección del flujo de corriente, mientras que las flechas grandes indican la dirección de movimiento de los contactos. DESIONIZACION La desionización es el proceso de restaurar un gas ionizado, compuesto de electrones o iones positivos, a su estado original eléctricamente neutro. Es por el proceso de desionización que el entre-hierro formado entre los contactos separados de un interruptor se convierte de un conductor gaseoso a un aislador gaseoso.


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COMPORTAMIENTO TERMICO La interrupción del circuito cargado siempre va acompañado de una descarga de arco entre los contactos del interruptor. Durante este proceso en el espacio del arco se libera una gran cantidad de energía (la mayor parte en forma de calor). Esta energía puede ocasionar daños a los contactos del interruptor, vaporización del aceite, aumento de la presión en el interior del tanque, etc. Obviamente si se reduce el tiempo de arqueo, mediante el enfriamiento y adelgazamiento del arco por diseño del interruptor puede evitarse el daño que podría sufrir el mismo, esto es exigible para equipos de desconexiòn y conexión de cargas reactivas (reactores y capacitores). En los interruptores de corriente alterna se logra fácilmente la deionización de la trayectoria del arco en la posición de corriente cero. Puede verse que el arco de C.A. es útil en el sentido de que, si se interrumpiera bruscamente el circuito habría voltajes peligrosos entre los contactos, debido a la inductancia del circuito. La interrupción del circuito ocurre solamente en el instante en que la corriente llega a cero normal y es cuando desaparece el arco. En otras palabras, el arco de C.A. sincroniza el instante de apertura del circuito con la corriente normal cero, independientemente del instante en que se separan los contactos. PERDIDAS DEL PLASMA Hay tres formas en que pierde calor una columna de arco: Por conducción. Por convección. Por radiación. Las pérdidas que ocurren en un interruptor son únicamente por conducción y por convección, ya que la pérdida por radiación es despreciablemente pequeña. En los interruptores de corte simple en aceite, se forman arcos en las toberas o tubos y en las ranuras angostas y casi toda la pérdida es por conducción. Siempre que se presenta el fenómeno cuya naturaleza es la de un soplo, aún en la interrupción simple, la pérdida es un problema de conducción-convección. El arco ordinario que se forma en el aire es también un problema de conducción-convección. Se demostró experimentalmente que si el efecto de convección se reduce a cero, colocando el arco en un campo sin gravedad, la pérdida de energía del arco se reduce a la mitad. INTERRUPCION DE CIRCUITOS DE C.D. Y C.A. Hay una distinción básica entre la interrupción de un circuito de C.D. y la interrupción de un circuito de C.A. En la C.D. no hay valores de corriente cero ni pausas de corriente cero, por lo Interruptores de potencia

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tanto, para lograr la interrupción de un circuito de C.D., la corriente debe ser forzada hasta un valor de cero aumentando progresivamente la resistencia del arco hasta que la caída de voltaje, a través del arco es igual al voltaje del circuito. Esto puede alcanzarse, por ejemplo, a través de la elongación del arco o la reducción forzada del arco. En el caso de C.A. los valores de corriente cero ocurren y es sólo necesario el impedir la reignición del arco después de un valor normal de corriente cero. Por esta razón es muy importante la deionización del entre-hierro cerca de un valor de corriente cero.

2.2. METODOS DE EXTINCION DEL ARCO ELECTRICO En términos generales se conocen dos métodos de extinción del arco en los interruptores. Interrupción por alta resistencia Interrupción por baja resistencia Interrupción por formación de vacío INTERRUPCION POR ALTA RESISTENCIA En este caso, el arco se controla en tal forma que aumenta su resistencia efectiva con el tiempo y la corriente se reduce a un valor insuficiente para mantenerlo. La resistencia del arco puede aumentar por alargamiento, por enfriamiento y por división del arco. La principal desventaja de este tipo de interrupción es que la energía disipada es alta, y por lo tanto sólo se usa en interruptores de potencia de baja y mediana tensión, así como en interruptores de corriente directa. INTERRUPCION POR BAJA RESISTENCIA O DE CORRIENTE CERO Este método se emplea para la interrupción de arcos de corriente alterna ya que el comportamiento del arco eléctrico en corriente alterna difiere del de corriente continua por una sencilla razón: Cada vez que la corriente pasa por cero (120 veces por segundo en un sistema de 60 Hz). INTERRUPCION POR FORMACION DE VACIO El vacío tiene dos propiedades sobresalientes: 1).- Rigidez dieléctrica mayor que cualquier otro medio, y 2).- Cuando se interrumpe un circuito de CA mediante la separación de contactos en vacío, la interrupción ocurre en el primer cruce por cero de la onda de corriente, presentándose inmediatamente un incremento de rigidez dieléctrica a través de los contactos, mucho mayor a la del interruptores en aire, gas SF6 ó aceite.


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EXTINCION EN CORRIENTE ALTERNA La extinción del arco eléctrico en corriente alterna está estrechamente relacionada con el paso natural por cero de la corriente. La deionización o recuperación de la rigidez dieléctrica del entre hierro, comienza en el momento en que el arco se extingue (paso por cero de la corriente) para luego crecer linealmente en función del tiempo. Si la tensión entre contactos del interruptor excede en cualquier instante a la tensión de recuperación Vr, entonces ocurre un reencendido del arco. Si por el contrario, la tensión de recuperación Vr logra incrementar mas rápidamente su valor que la tensión en el interruptor, entonces no se produce el reencendido. El comportamiento anterior varía si en lugar de un circuito estrictamente resistivo se considera uno inductivo o capacitivo. RELACION ENTRE CIRCUITOS E INTERRUPTORES TRANSITORIOS ELECTRICOS Después de haber considerado de una forma general la naturaleza e importancia de un arco en un interruptor, el siguiente paso es la evaluación de la tarea que un interruptor debe realizar, es decir, con las fuerzas que tiene que enfrentarse. Las condiciones bajo las cuales el interruptor tiene que trabajar, están dadas por las características eléctricas del circuito del cual el interruptor es en si una parte. La apertura o cierre de un interruptor en un circuito está siempre acompañado por una modificación del estado eléctrico del circuito. Sin embargo, está modificación del estado no es instantánea, sino que comprende una fase transitoria durante la que se producen en los circuitos afectados por la maniobra de acoplamiento, una serie de fenómenos transitorios, cuyo conjunto provoca el paso de un estado a otro. Los fenómenos que se desarrollan en esta fase intermedia tienen gran importancia para la técnica de los interruptores y se designan, de una manera general, como fenómenos eléctricos de acoplamiento. Cuando las condiciones del circuito varían; el circuito puede dar toda o parte de su energía almacenada o almacenar energía adicional, dependiendo de los valores relativos de L y C. Para tener una mejor comprensión de los fenómenos transitorios, supongamos que tenemos un circuito como el que se indica en la fig. 1-3, compuesto por una fuente de fuerza electromotriz, una inductancia en serie (L) y una capacitancia en paralelo (C) que nos puede representar, en forma muy simplificada un circuito real.


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Figura 1.3 Circuito equivalente para ilustrar la interrupción de una corriente alterna. La corriente total proporcionada por el generador se divide entre el arco y el condensador. En un principio la caída de voltaje a través del arco es muy pequeña, el voltaje aplicado al condensador es muy pequeño y éste toma muy poca corriente. A medida que la caída del voltaje a través del arco aumenta, la corriente en el condensador aumenta y por lo tanto la corriente que atraviesa el arco disminuye. Llega un momento en que, bajo la acción de los agentes deionizantes, el arco se interrumpe un poco antes del paso natural de la corriente por cero. El voltaje aplicado al condensador aumenta bruscamente y se produce una oscilación del circuito LC, que se amortigua más o menos rápidamente según la resistencia del circuito. TRANSITORIOS ELECTRICOS Un transitorio eléctrico es una manifestación de un cambio repentino de las condiciones de un circuito eléctrico, como por ejemplo: En la apertura o cierre de un interruptor. En una falla de cortocircuito. Rechazo de carga. Cierre y apertura de líneas cortas y largas. Un cambio en las condiciones de un circuito eléctrico implica una nueva distribución de voltajes y corriente, la cual que no se puede dar en forma instantánea.


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CONSTANTES Y CONDICIONES DE LOS CIRCUITOS Mientras se cierra o se abre un interruptor, las constantes (L, C y R) del circuito tienen una función importante. En la práctica se ha observado que un interruptor que funciona satisfactoriamente en un punto de un sistema, puede no hacerlo en otro; lo cual demuestra que las condiciones del circuito tienen cierta influencia sobre su comportamiento. Las acciones de interrupción, y ciertas fallas, producen sobretensiones. En la figura 1.4 se muestran las magnitudes típicas del sobrevoltaje debido a la interrupción y a las fallas. Por lo que las magnitudes transitorias que resultan de la interrupción, son ocasionadas por la energía residual (ya sea eléctrica, electromagnética o de ambas clases), es decir, la energía almacenada en la capacitancia C o en la inductancia L, o en ambas, cuando por interrupción del circuito, se presenta un cambio de un estado estable a otro.

Figura 1.4 Magnitudes de los sobrevoltajes debidos interrupción y fallas (Se excluyen los voltajes menores del doble del voltaje de cresta del sistema) EFECTO TRANSITORIO DEL VOLTAJE DE RESTABLECIMIENTO Eléctricamente, un sistema de fuerza es una red oscilatoria, por lo que es lógico esperar que la interrupción de la corriente de falla, da origen a una magnitud transitoria cuya frecuencia depende de las constantes L y C del circuito. Ya se ha dicho que este voltaje transitorio se Interruptores de potencia

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conoce como voltaje de restablecimiento fig. 1-5 y que ocurre inmediatamente después de la extinción del arco. El voltaje del arco entre los contactos, en ese instante, es normalmente bajo, mientras que el voltaje de la frecuencia de fuerza que priva en el circuito, está en su valor máximo o cerca de él.

Figura 1.5 Formas de las ondas del voltaje de restablecimiento y de recuperación CARACTERISTICAS DEL VOLTAJE DE RESTABLECIMIENTO Las características más importantes del voltaje de restablecimiento las cuales influyen en el funcionamiento del interruptor son: Factor de amplitud. El factor de amplitud se define como la relación del valor máximo del voltaje transitorio al valor máximo del voltaje de la frecuencia del sistema, es decir: Teóricamente puede alcanzar el valor de 2; en la práctica no suele exceder de 1.5 Régimen de elevación de voltaje de restablecimiento (REVR). El REVR se define como la pendiente de la tangente, de pendiente más pronunciada a la curva del voltaje de restablecimiento, Se expresa en volts por microsegundo. Para un voltaje de restablecimiento que tenga una componente transitoria de una sola frecuencia, el REVR se obtiene dividiendo la amplitud máxima de la oscilación entre la duración de la primera media onda. Los valores mayores de las frecuencias naturales pueden relacionarse con regímenes de elevación del voltaje de restablecimiento más altas. Es claro, que el servicio de un interruptor es mucho más intenso cuando se usa en una red de frecuencia natural alta, y no en una red de frecuencia natural baja, porque el REVR promedio es mucho mayor en el primer caso. FRECUENCIA NATURAL La frecuencia natural de la oscilación varía mucho según los tipos de circuitos. Es más alta en Interruptores de potencia

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circuitos de voltajes bajos, pudiendo alcanzar valores del orden de 3000 c.p.s y más baja en circuitos de voltajes altos, pudiendo tener en este segundo caso valores del orden de 400 c.p.s. La frecuencia natural del sistema determina la velocidad de recuperación del voltaje en el momento que se interrumpe el arco. Esta velocidad de recuperación, es un parámetro muy importante en el funcionamiento de ciertos tipos de interruptores. La frecuencia natural varía según el punto en que se produce el cortocircuito. Por lo tanto, para seleccionar un interruptor no es suficiente con tener el valor de la potencia del corto circuito máximo que el interruptor tendrá que interrumpir, sino que es necesario además especificar el factor de amplitud del voltaje de restablecimiento y la velocidad de restablecimiento del voltaje.

3. PROCESO DE CIERRE Los interruptores no sólo deben de interrumpir, también deben cerrar el circuito. Esto puede ocasionar ciertos problemas, particularmente si el interruptor cierra sobre un corto circuito. Cuando el interruptor está abierto, aparece en sus terminales la tensión del sistema, a esta tensión se le denomina tensión de cierre. Al valor cresta mayor de la corriente que fluye al cerrar el interruptor se le llama "corriente de cierre". La potencia de cierre es el producto de la tensión de cierre por la corriente de cierre. El tiempo de cierre de un interruptor, es el que transcurre desde el momento de energizarse la bobina de cierre hasta la conexión metálica de los contactos principales. Durante el cierre, existen esfuerzos eléctricos entre los contactos a medida que estos se acercan, de manera que algunas veces pueden establecerse arcos de pre-encendido, ocasionando un desgaste adicional en el material de los contactos principales. El caso más crítico es cuando el interruptor tiene que cerrar durante un corto circuito. Más crítico aún es cuando dicho cierre se lleva a cabo en la máxima asimetría de la corriente de falla.

4. PROCESO DE APERTURA Si estando cerrado el interruptor se desea interrumpir el circuito, se libera el mecanismo de apertura el cual permite que los contactos principales se separen con una cierta velocidad. Al separarse los contactos, aparece entre ellos el arco eléctrico. Como se dijo anteriormente, lejos de ser indeseable el arco como lo es durante el cierre, aquí es imprescindible su presencia ya que cumple funciones de gran valor durante la interrupción. La potencia de corto circuito que el interruptor es capaz de interrumpir, está dada por el producto de la corriente de corto circuito simétrica y la tensión de restablecimiento, un ciclo Interruptores de potencia

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después de la interrupción. Generalmente se expresan los KA de corriente interruptiva nominal simétrica para indicar la capacidad de corto circuito del interruptor. El tiempo de interrupción está dado desde el momento en que se energiza la bobina de apertura hasta la extinción del arco eléctrico. Este tiempo consta de 2 partes: El tiempo propio desde la energización de la bobina de apertura hasta la separación metálica de contactos y el tiempo de extinción del arco. Este tiempo se expresa ya sea en milisegundos o bien en ciclos para una frecuencia dada. Ya que el interruptor interacciona con el sistema eléctrico en el cual ha sido instalado, debe mencionarse que puede estar sometido a una amplia gama de corrientes que pueden tener características, bien puramente capacitivas o bien puramente inductivas, o alguna combinación de éstas. El fabricante de interruptores ha de tomar en cuenta los diferentes efectos de las corrientes de falla para un diseño adecuado del interruptor. La interrupción de la corriente propiamente dicha, consiste en convertir un espacio altamente ionizado entre los contactos principales del interruptor en un buen aislante, con el objeto de que la corriente no pueda fluir a través de él. A medida que la corriente senoidal se dirige por su paso natural a cero, la columna de gas ionizado pierde rápidamente temperatura, de tal suerte que en la cercanía del cero natural empieza a tener lugar la transición de una columna de gas a otra que se asemeja mucho a la de un buen aislante. En estas condiciones aparece la tensión de servicio en las terminales del interruptor. La forma en que se lleva a cabo la transición de un estado a otro, depende fundamentalmente de los parámetros eléctricos de la red. El período de transición de conductor-aislador, varía desde algunos milisegundos hasta algunas décimas de segundo, dependiendo de la corriente, el medio y sistema de extinción del arco, la longitud del arco, etc. Al interrumpirse la corriente, comienza una "competencia" entre la rapidez de variación de la tensión de restablecimiento y la rigidez dieléctrica del espacio entre contactos del interruptor. Si la tensión de restablecimiento tiene una pendiente muy elevada (la elevación de la tensión entre contactos, es mayor que la rigidez del medio aislante entre ellos), puede existir un "reencendido" del arco y todo el fenómeno ya descrito se repetirá en el siguiente paso natural por cero de la corriente (ver fig. 1.6) Si la recuperación dieléctrica es más rápida que la tensión de restablecimiento, se tendrá una interrupción exitosa. Interruptores de potencia

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Figura 1.6 Se tienen básicamente dos posibilidades para dificultar la reignición o reencendido del arco: Disminuir la pendiente de la tensión de restablecimiento. Acelerar la regeneración dieléctrica del espacio entre contactos. Ahora, se analizan las diferentes formas que puede tomar la tensión de restablecimiento según el caso de interrupción que se trate. Ante todo se debe establecer que la tensión de restablecimiento puede dividirse en dos: Tensión transitoria de restablecimiento. Tensión de restablecimiento de frecuencia fundamental o tensión del sistema. Desde el punto de vista de la interrupción de la corriente, la parte que más nos interesa es la transitoria. Los pasos principales que se llevan a cabo en el proceso de la interrupción en un circuito de corriente alterna, se presentan en la fig. No 1.7.


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Figura 1.7


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DESCRIPCION DE LA FIGURA 1.7 T1

El interruptor esta cerrado pero un impulso de apertura ha sido dado, el movimiento de los contactos se ha iniciado, acelerando con la ayuda del mecanismo de apertura.

T2

El interruptor abre y el arco se forma, entre el contacto fijo y el contacto móvil.

T3

El contacto móvil se desplaza hacia abajo abriendo aun más. En el paso por cero de la corriente, se presenta un alto valor dieléctrico.

T4

El arco ha sido extinguido y el total del dieléctrico ha sido establecido.

T5

El interruptor ha terminado con el movimiento de contactos y quedo totalmente abierto.


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CAPITULO 3 TIPOS DE INTERRUPTORES OBJETIVO ESPECIFICO El participante al finalizar el capítulo tercero podrá identificar y distinguir los diferentes tipos de interruptores, tanto por su medio de extinción del arco, como por su tipo de mecanismo de accionamiento.

INTRODUCCION: 1.- CLASIFICACION DE LOS INTERUPTORES Los interruptores en general se pueden clasificar: •

Por su medio de extinción.

•

Por su mecanismo de accionamiento, y

•

También podemos encontrar clasificaciones por tensión, por su ubicación dentro de la red eléctrica, por su tecnología en la cámara de extinción (tanque vivo o tanque muerto) y por la generación de la cámara.

A continuación se hace una descripción por:

2.- MEDIOS DE EXTINCION El medio de extinción es aquel elemento del interruptor donde se desarrolla la dinámica del arco eléctrico, que se presenta al separarse mecánicamente los contactos. En la figura 3.1, se indican las curvas de la tensión de ruptura de la rigidez dieléctrica entre dos contactos en función del medio de extinción en campos eléctricos no homogéneos.


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Figura 3.1

Estas curvas dan una indicación indirecta de los niveles de tensión en que se pueden emplear las diversas técnicas, en particular se observa que el vacío tiene características óptimas hasta una cierta distancia entre contactos después de la cual no se incrementa la resistencia a la tensión de impulso; esto es uno de los factores por lo cual el voltaje nominal máximo de una cámara es de 56 KV que corresponde de acuerdo con la IEC a una tensión de impulso de 170 KV. Básicamente existen cuatro formas de extinción del arco eléctrico: a) Alargamiento y enfriamiento del arco, aumentando gradualmente su resistencia, sin Interruptores de potencia

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utilizar energía externa, lo que reduce el valor de la corriente hasta que el arco se extingue. b) Aprovechamiento de la energía desprendida por el arco eléctrico para apagarlo. c) Utilización de energía exterior para soplar y apagar el arco. d) Utilización del vacío, en donde los contactos se dosifican con un vapor metálico que forme un arco controlable. Estas cuatro formas básicas se presentan en diferentes medios de extinción.

3.- INTERRUPTORES EN AIRE El proceso de extinción del arco en los interruptores en aire, se basa en la desionización natural de los gases por una acción enfriadora que incrementa la resistencia del arco, esto se logra por el empleo de los métodos siguientes: Alargamiento del arco. Soplo magnético. División del arco. Aumento de la rapidez de apertura. Constricción del arco (disminución de la sección transversal del arco).

4.- INTERRUPTORES DE SOPLO MAGNETICO En este tipo de interruptor, la corriente que se va a interrumpir pasa a través de bobinas conectadas en serie que se utilizan para crear un campo magnético que impulsa al arco contra un laberinto de celdas de material aislante, generalmente cerámica, donde el arco es alargado y enfriado hasta apagarse. Este tipo de interruptores se fabricaron hasta tensiones de 34.5 KV, actualmente en desuso.


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5.- INTERRUPTORES EN ACEITE Estos utilizan la forma descrita en el inciso b arriba mencionado, que consiste en utilizar la energía del arco para romper las moléculas del aceite, liberando una notable cantidad de gas hidrógeno (proporcionalmente a la energía del arco), caracterizado por su elevada capacidad térmica y una constante de tiempo de desionización pequeña; el fenómeno se ve reforzado por las elevadas presiones que se alcanzan y que son del orden de 50 a 100 bar. El aceite se descompone aproximadamente en 70% de H2 y 30% de C2H2(ACETILENO), C2H4(ETILENO), CH4(METANO). VENTAJAS DEL ACEITE El aceite como medio de extinción del arco, tiene las siguientes ventajas: Durante el arqueo, el aceite actúa como productor de hidrógeno, gas que ayuda a enfriar y extinguir el arco. Proveer el aislamiento de las partes vivas con respecto a tierra. Proporcionar el aislamiento entre los contactos después de que el arco se ha extinguido. DESVENTAJAS DEL ACEITE El aceite como medio de extinción del arco, tiene las siguientes desventajas: Es inflamable. Posibilidad de que se forme una mezcla explosiva con el aire. A causa de la descomposición del aceite en el arco, produce partículas de carbón, condición que reduce su resistencia dieléctrica. Por lo tanto, requiere regenerarse o cambiarse periódicamente, lo que eleva los costos de mantenimiento. El desarrollo de los interruptores de aceite ha evolucionado en tres etapas: Interruptores simples de interrupción en aceite. Interruptores con cámaras de extinción. Interruptores en pequeño volumen de aceite.


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6.- INTERRUPTORES EN GRAN VOLUMEN DE ACEITE (GVA) Los interruptores en aceite que generalmente se emplean en nuestras instalaciones son de este tipo. En estos, los gases que se producen durante el arqueo son confinados a volúmenes mediante una cámara aislante, que circunda a los contactos. En consecuencia, pueden desarrollarse presiones mayores para forzar el aceite y el gas a través del arco, y alrededor de él, para extinguirlo. Estas pequeñas cámaras resistentes a presiones elevadas se conocen como cámaras para el control del arco o cámaras de extinción (ver fig. 3.6).

Figura 3.6.- Interruptor en aceite

Aparte de contribuir con su eficiencia a la interrupción del arco, estas cámaras de extinción han reducido considerablemente los riesgos de incendio. Con las mejoras en el diseño de las cámaras de control de arco, se han logrado grandes reducciones, tanto en la duración del arco como en el tiempo total de interrupción.

7.- TIPOS DE CAMARAS DE EXTINCION Interruptores de potencia

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Ha habido un desarrollo continuo en los tipos de cámaras para el control del arco; en la figura 3.7 aparecen las dos formas básicas de estas. A medida que el arco mismo desarrolla la presión necesaria para producir el soplo para su extinción, es de esperarse que aumente la presión al aumentar la corriente del arco. Debido al aumento de presión se produce un soplo más potente y una mayor resistencia eléctrica por unidad de longitud de la trayectoria del arco; debido a esto, el voltaje transitorio de restablecimiento puede ser soportado por entrehierros más cortos entre los contactos móviles y fijos. En consecuencia, al aumentar la corriente, la extinción del arco se efectúa con arcos cada vez más cortos.

Figura 3.7 Tipos de cámaras de control del arco Cámara de soplado axial Cámara de soplado cruzado


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8.- INTERRUPTORES EN PEQUEÑO VOLUMEN DE ACEITE (PVA) Si se disminuye el volumen del aceite aislante, sustituyéndolo por un recipiente por fase de material aislante y se limita el volumen de aceite al justamente preciso para llenar la cámara de extinción, tendremos al interruptor de pequeño volumen de aceite. Estos interruptores ocupan aproximadamente el 2% de aceite de un interruptor de gran volumen de aceite para los mismos valores nominales de voltaje y capacidad interruptiva. El desarrollo actual de este tipo de interruptor procede del perfeccionamiento de las cámaras de control del arco utilizadas en los interruptores en aceite. Esencialmente, el interruptor de pequeño volumen de aceite consta por cada polo, de un vástago móvil de contacto que se introduce en el eje del contacto fijo; ambos contactos están contenidos en una cámara de extinción de material aislante. Actualmente se utiliza la cámara de extinción por autosoplado, se denominan así, porque el propio arco eléctrico suministra la energía necesaria para su extinción. Esta energía crece con la corriente que se ha de interrumpir y su capacidad de ruptura límite, está relacionada con su robustez mecánica. En las cámaras de ruptura, el soplado puede ser longitudinal y transversal. En las cámaras con soplado longitudinal o axial (fig. 3.8), los gases bajo presión aseguran un barrido longitudinal del arco; debido a la reducida sección de evacuación de gases, la presión en la cámara es generalmente elevada, incluso con pequeñas corrientes.


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Figura 3.8. Cámara de ruptura de soplado longitudinal En las cámaras de soplado transversal (figura 3.9), los gases escapan por aberturas practicadas en la periferia de la envoltura. Debido a la mayor sección de los orificios, la presión es más débil que en el caso anterior, lo que permite el corte rápido de corrientes muy elevadas.

Figura 3.9 Cámara de ruptura de soplado transversal Reuniendo las ventajas del soplado longitudinal (corte rápido de pequeñas corrientes como en el caso de la desconexión de reactores de baja capacidad) con las del soplado transversal Interruptores de potencia

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(corte rápido de corrientes elevadas), se han fabricado cámaras de soplado mixto. En los interruptores provistos de estas cámaras y a partir del contacto fijo, se sitúan primero las cámaras de soplado transversal, después las de soplado longitudinal. En la figura 3.10 se muestra el conjunto de las cámaras de un interruptor con dispositivo de soplado mixto.

Figura 3.10 Cámara de ruptura de un disyuntor C.E.M.- Gardy, de pequeño volumen de aceite, de soplado mixto; 1-Nivel de aceite.2-Contacto deslizante superior (fijo).3-Cubierta aislante.4-Espiga de contacto móvil.5-Contacto deslizante inferior (móvil).

9.- INTERRUPTORES MULTICAMARA Con el advenimiento de los interruptores de pequeño volumen de aceite, se facilitó la construcción de interruptores con un cierto número de contactos conectados en serie y operados en forma simultánea, es decir, se empezó la construcción de cámaras de interrupción en forma modular, lo que permitió el crecimiento de las redes eléctricas con el aumento de la capacidad y tensión en ellas, facilitando con ello la generación y transmisión de grandes bloques de energía a valores de tensión de 400 y hasta 1000 KV.


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El principio de la construcción de interruptores multicámara se basa en los métodos tradicionales de la extinción del arco eléctrico como son, la refrigeración, el aumento de su longitud, división del arco; que tiene como objetivo el desionizar el espacio entre los contactos para lograr la interrupción del arco eléctrico de manera que no se restablezca de nuevo. Ahora bien, como ya se mencionó al principio, al aumentar la tensión de la red aumenta inevitablemente la separación entre los contactos del interruptor. Debido a las limitaciones de orden mecánico que se tenían para obtener una rápida aceleración de la masa móvil del interruptor y la subsecuente desaceleración de la misma para poder librar satisfactoriamente una falla en la red, además de las de orden eléctrico, se recurrió a la interrupción múltiple para hacer frente a los requerimientos cada vez más complejos de las redes, el seccionamiento simultáneo del arco en varias cámaras. Fig. 3.11.

Figura 3.11


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Cada polo tiene varias cámaras de interrupción conectadas en serie, construidas en forma modular de tal manera que puede diseñarse para operar a tensiones de 245, 420, 800 y hasta 1000 KV, con sólo adicionar cámaras en serie. Los interruptores multicámara tienen las siguientes ventajas: 1.

El voltaje transitorio de restablecimiento se divide entre cierto número de cámaras de un mismo polo, por lo que sólo aparece una fracción de este a través de cada una.

2.

Cada cámara puede probarse separadamente a un voltaje menor que el del interruptor en conjunto (prueba por unidades).

3.

La velocidad efectiva de alargamiento del arco aumenta en proporción al número de cámaras.

4.

Los arcos eléctricos que se forman en las cámaras son más pequeños que el que tendría el polo como conjunto; facilitándose así el manejo y regulación del mismo.

La interrupción múltiple exige un reparto correcto de la tensión entre los espacios de ruptura en cada polo del interruptor, de manera que cada cámara se vea sometida al mismo requerimiento dieléctrico. Sin ella, la tensión transitoria no se distribuiría uniformemente en todas las cámaras. La distribución del potencial en cada cámara se consigue conectándole en paralelo, capacitores de gradiente. Cabe hacer mención que los interruptores de potencia del tipo neumático y de gas SF6, se encuentran dentro de los considerados multicámara. A continuación aparece tabla No. 3.11 indicándose las características físico, químicas y dieléctricas del aceite aislante:


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Tabla 3.11 Características del aceite aislante


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10.- INTERRUPTORES DE SOPLO DE AIRE (NEUMATICO) En estos se utiliza la forma descrita en inciso "C" arriba mencionado, que consiste en la utilización de energía exterior para soplar y apagar el arco.

Figura 3.12. Disyuntores de soplo de aire Todos los interruptores de soplo de aire siguen el principio de separar sus contactos en una corriente de aire que se establece al abrir una válvula de soplado. El arco generalmente se sitúa con rapidez en un lugar central a través de una boquilla en la que se mantiene a una longitud fija y se sujeta a un arrastre máximo que ejerce la corriente de aire. Los arreglos varían, pero pueden agruparse en tres tipos, como se ilustra en la figura 3.12. En los interruptores de soplo de aire o neumáticos, además de que utilizan la propiedad que tiene el aire comprimido para extinguir el arco al expandirse, también se le emplea para el mando de ellos mismos. El corte del arco por aire comprimido puede utilizarse para todas las tensiones y para todas las potencias de ruptura. PRINCIPIO DE OPERACION En todos los diseños de interruptores de soplo de aire el proceso de interrupción se inicia con la formación del arco entre dos contactos, y simultáneamente con la apertura de una válvula neumática que permite un flujo turbulento de aire a alta presión que alarga la columna del arco, sometiéndola a los efectos de enfriamiento del flujo de aire. Interruptores de potencia

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El aire comprimido arrastra al arco a través de la tobera y ésta ayuda a expulsar el aire caliente y los productos del arqueo, hacia la atmósfera. La extinción se efectúa cuando se presenta el paso de la corriente por cero y cuando el flujo de aire comprimido aumenta rápidamente para restablecer la rigidez dieléctrica entre los contactos y soportar el voltaje de restablecimiento. El crecimiento de la resistencia dieléctrica es rápido y la presión del aire tan alta, que el entre hierro final, ocasionado por la interposición de la capa aislante de aire entre los contactos, puede ser pequeño, lo que reduce el tamaño del dispositivo. La energía suministrada para la extinción del arco se obtiene del aire a alta presión y es independiente de la corriente que se va a interrumpir. Ventajas de los interruptores de soplo de aire o neumáticos: No implican peligro de incendio. Su operación es muy rápida. Son adecuados para el cierre rápido. Su capacidad de interrupción es muy alta. La apertura de las líneas de transmisión sin carga o la de sistemas altamente capacitivos, no presenta mucha dificultad. Se tiene muy fácil acceso a sus contactos. Desventajas de los interruptores de soplo de aire o neumáticos. Requiere de la instalación de un sistema completo de aire comprimido. Su construcción y montaje es mucho más complicado derivado del elevado número de componentes que lo integran. Su costo es elevado tanto en su inversión inicial como en su mantenimiento. Requieren adiestramiento especializado para su mantenimiento. Son más sensibles al RETTR (Régimen de elevación del voltaje transitorio de restablecimiento). NOTA: Por las desventajas mencionadas, esta tecnología actualmente es obsoleta.

11.- INTERRUPTORES EN GAS HEXAFLUORURO DE AZUFRE (SF6) Interruptores de potencia

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En este tipo de interruptores también se utiliza la forma de extinción descrita en el párrafo arriba mencionado C, es decir, que se utiliza la energía exterior para soplar y apagar el arco. A partir de 1975, se instalan en nuestro país los primeros interruptores que utilizan el gas SF6 como medio de aislamiento y extintor de arcos eléctricos. Hasta la fecha, este es el único gas que posee las propiedades físicas, químicas y dieléctricas favorables para la extinción del arco eléctrico, motivo por el cual se analizan brevemente sus propiedades más sobresalientes: PROPIEDADES FISICAS El SF6 es aproximadamente cinco veces más pesado que el aire (6.139 Kg/m3) en condiciones normales o estándar (760 torr, 20º C). El gas SF6 es inodoro, incoloro, no tóxico e incombustible y pasa directamente de la fase sólida a la gaseosa; no existe en forma líquida sino es bajo presión. En las subestaciones encapsuladas y en los interruptores de potencia hay que tomar en cuenta la temperatura ambiente, ya que el gas sometido a presión (hasta 18 bars) este puede licuarse a partir de 10 °C sobre cero. Puesto que su temperatura crítica es de -45.6 °C, puede ser licuado por compresión a temperatura ambiente. La curva de presión –Temperatura con peso específico constante se muestra en la figura 3.13.

Fig. 3.13


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Fig. 3.13a Variación de la presión del SF6 en función de la temperatura PROPIEDADES QUIMICAS El SF6 es químicamente estable hasta los 2000 °C, condición bajo la cual no reacciona con metales, plásticos u otros materiales, normalmente utilizados en la construcción de los interruptores. A la temperatura del arco eléctrico, el gas SF6 se descompone en fluoruros de azufre inferior, pero el grado de descomposición es muy pequeño, que generalmente se recombinan para formar SF6. Durante el paso del arco, se producen fluoruros metálicos, los cuales se depositan como polvo blanco, pero debido a que poseen una gran rigidez dieléctrica, no causan perturbación desde el punto de vista eléctrico. Los productos de descomposición, reaccionan con el vapor de agua y el oxígeno, produciendo ácidos que reaccionan con los componentes de la cámara, por ejemplo con los contactos de cobre-tungsteno, con el teflón de las toberas y empaquetaduras. PROPIEDADES DIELECTRICAS La rigidez dieléctrica del SF6, a presión atmosférica es más del doble de la del aire. Como se ilustra en la figura 3.14, la rigidez dieléctrica es un 30% menor que la del aceite a presión atmosférica, pero aumenta rápidamente con el incremento de la presión.


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La rigidez dieléctrica del SF6 es aproximadamente un 15% mayor que la del aceite.

Figura 3.14 Curvas comparativas de la rigidez dieléctrica del Hexafluoruro de Azufre, Aceite y Nitrógeno El Hexafluoruro de azufre es un gas electronegativo, es decir, tiene la propiedad de capturar o absorber electrones y formar iones negativos. En vista de la poca movilidad, es decir, energía cinética insignificante de estos iones negativos, se puede afirmar que los electrones capturados dejan de participar en el proceso de ionización del medio. Es esta cualidad excepcional del SF6, la que le otorga sus excelentes propiedades dieléctricas y también su gran poder de extinción del arco, ya que su carácter electronegativo se mantiene aun a temperaturas muy elevadas (varios miles de ºK). También el SF6 tiene una característica térmica favorable que es función de la temperatura, es decir, la conductividad térmica es baja, entre 3000 ºK y 7000 ºK, mientras que es alta debajo de 3000 ºK


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Características Físicas y Químicas que debe cumplir el gas SF6 nuevo, de acuerdo a las Normas internacionales IEC-376 y la ASTM D 2472-00

12.- INTERRUPTORES EN GAS SF6 DE UNA PRESION (AUTOSOPLADO) Como su nombre lo indica, estos interruptores utilizan una sola presión (por lo general de tres a siete bars). Algunas modalidades constructivas emplean con gran acierto el movimiento del contacto móvil para crear una presión elevada y momentánea durante el proceso de la maniobra. El contacto móvil, en consecuencia, debe ser contemplado como un émbolo, el cual trata de aumentar la presión en su desplazamiento dentro de la cámara de interrupción. La figura 3.15 ilustra el comportamiento de un interruptor de este tipo al tratar de interrumpir el arco eléctrico al separarse sus contactos durante el proceso de apertura. Obsérvese que tanto al conectar como al desconectar el circuito, el interruptor genera simultáneamente una mayor presión. Estando el interruptor cerrado, por ejemplo, la presión es la misma dentro y fuera del émbolo (contacto móvil). Al separar los contactos se forma un arco eléctrico. Si la intensidad de corriente no es muy alta, basta sólo el efecto desionizante del SF6 para lograr la desconexión al primer paso natural por cero de la corriente. Este comportamiento se manifiesta muy frecuentemente en la desconexión de corrientes capacitivas e inductivas como las que se presentan en líneas operando en vacío, en transformadores con muy poca carga y reactores. Si por el contrario, se trata de librar un corto circuito, el arco no logra extinguirse al primer paso natural por cero de la corriente. Esto permite a los contactos seguir alejándose uno del otro, prolongando así al arco eléctrico en el entre hierro. Al mismo tiempo, la presión va aumentando Interruptores de potencia

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hasta alcanzar valores considerables. Después del segundo paso natural por cero de la corriente, y dependiendo del valor momentáneo de la tensión de recuperación o restablecimiento (du/dt), el aumento de presión que se produce por el desplazamiento del contacto móvil logra extinguir el arco. La fig. 3.15 muestra la posición de los contactos al final de la secuencia de apertura exitosa.

Figura 3.15 Proceso de interrupción de un interruptor en SF6 . 1.- Bridas. 2.- Contacto Fijo y Tubo Guía. 3.- Toberas Fijas. 4.- Tubo porta-contacto móvil. 5.- Embolo Fijo. 6.- Cilindro de compresión. 7.- Contactos móviles. 8.- Barra de maniobra.

En su diseño y concepción básica, el interruptor en SF6 se ha basado mucho en los interruptores de pequeño volumen de aceite tratados anteriormente. De allí que los mecanismos de accionamiento, conexión en serie de varias cámaras, etc., denoten gran cantidad de características en común. Al igual que en otros Interruptores de Potencia, la adecuada repartición o distribución de la tensión en cada una de las cámaras, al tener varias conectadas en serie, se obliga con la ayuda de capacitores de gradiente en paralelo, conectados exteriormente a los elementos modulares. El interruptor en SF6, tipo monopresión, se emplea satisfactoriamente hasta tensiones de 525 KV. En las subestaciones encapsuladas se le usa en forma exclusiva. 13.- INTERRUPTOR EN SF6 DE DOS PRESIONES Estos interruptores consisten básicamente en un aislamiento a base de SF6, el cual garantiza el aislamiento contra tierra de las partes energizadas, con una presión comprendida entre 3 y 6 Bars, y de una presión superior (hasta 18 y 22 Bars), la cual se utiliza en la cámara de extinción para combatir el arco eléctrico. Desde el punto de vista del funcionamiento, los interruptores a dos presiones se pueden considerar aparatos de tipo neumático que trabajan en ciclo cerrado. En efecto, el gas a alta Interruptores de potencia

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presión, que en cada operación se expande en el tanque de baja presión, se reutiliza enviándolo nuevamente al tanque de alta presión por medio de un compresor. Algunas modalidades constructivas tienen a los tres polos conectados al mismo tanque. Un solo compresor sirve para aspirar el gas desde los tanques de baja presión, comprimirlo y llevarlo a los tres tanques de alta presión. Este ciclo se cumple cada vez que el valor de la presión, en los tanques de elevada presión, ha descendido a un valor preestablecido. Adecuados circuitos de control y bloqueos de seguridad impiden que las presiones, tanto en el tanque de baja presión como en el de alta presión, lleguen a valores distintos de los nominales por causa de funcionamiento anormal. En este tipo de interruptor el gas contenido en los aisladores pasantes está en comunicación directa con el tanque de baja presión. Es de señalar, no obstante, que este tipo de interruptor está desapareciendo del mercado debido a que la elevada presión de extinción que se requiere en la cámara de interrupción conduce fácilmente a la licuefacción del gas, según se desprende de la figura 3.15.En efecto, a temperaturas de +10 ºC las presiones usuales de extinción (18 a 22 bars) conducen a la citada licuefacción. En la figura 3.16, se ilustra un diagrama esquemático con los elementos importantes de un interruptor en SF6 de dos presiones.

Figura 3.16 Circuito de SF6 y controles del disyuntor: 1-Depósito de alta presión. 2-Tanque de baja presión. 3Resistencia de calentamiento. 4-Grifo de prueba. 5-Filtros. 6-Válvula de retención. 7-Compresor. 8Válvula de seguridad


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14.- INTERRUPTORES EN GAS SF6 (CON CAMARA RUPTORA DE AUTOCOMPRESION DINAMICA)

Cámara ruptora de autocompresión dinámica Principio de extinción Palanc a Brazo transversal Perno Perno guía Horquilla Barra de control Marco de acoplamiento Dedo de contacto Tobera Contac to de arco “fijo”, (movimiento en dirección opuesta) Cilindro de c ompresion Vál vula

CERRADO Contacto principal Contacto de arco ABIERTO abierto

abierto

Este tipo de interruptor en gas SF6 es la tecnología más reciente, la diferencia básica en comparación con los diseños anteriores es que en estos tienen la particularidad de retraer el contacto fijo de arqueo en la fase final del movimiento de apertura. Y al cierre regresar a su posición original.

15.- INTERRUPTOR EN VACIO Los interruptores al vacío utilizan como medio de extinción un vacío de hasta 10-5 Torr (Torr = 1 mmHg), en el cual no se puede formar un plasma debido a la ausencia de los átomos que se requieren para la ionización. Si bien hoy en día resulta fácil crear un vacío elevado, obligando una separación mínima de los contactos, el interruptor al vacío ha tenido una serie de dificultades técnicas. Así, por ejemplo, al disminuir la separación entre los contactos el tiempo de desconexión de la corriente también se hace mínimo. Esto conlleva a un aumento muy peligroso del diferencial di/dt. Pudiendo operar totalmente libre de arcos eléctricos, debido a la citada ausencia de materia Interruptores de potencia

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(átomos), los contactos del interruptor al vacío se dosifican en la práctica con un vapor metálico, de manera que durante su operación se forme un arco eléctrico controlable. El arco en cuestión se forma únicamente en este vapor metálico, producto de la separación de los contactos, para difundirse luego en forma radial. Esto evita un reencendido del arco después del paso natural por cero de la corriente. En las figuras 3.17 y 3.18 se ilustran tanto el interruptor en cuestión como la configuración de los contactos. La figura 3.17, ilustra un interruptor de fabricación inglesa: En un envase de vidrio se encuentran alojados los contactos, uno de ellos fijo y el otro móvil. Este último se mueve dentro de un fuelle, de manera que el vacío se mantenga dentro de sus valores nominales. Según se mencionó antes, la presencia del arco se debe únicamente al vapor metálico, el cual es sometido a un proceso de ionización. Desde un punto de vista operacional, este vapor metálico resulta ser la característica más relevante de este interruptor, ya que su dispersión controlada regula la intensidad de corriente del propio arco, evitando que por exceso se produzca un reencendido o en su defecto una elevada sobretensión.


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Figura 3.17 Esquema de interruptor en vacío.

Es decir, si la dosificación de vapor metálico es muy elevada, el arco se reenciende después del paso natural por cero de la corriente, y si, por el contrario, es muy baja, entonces ocurre una extinción prematura, la cual puede engendrar sobretensiones muy peligrosas.


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Figura 3.18 Interruptores en vacío: Electrodos alternativos El control de este vapor metálico es en realidad la esencia del interruptor, de allí que haya demandado una investigación muy exigente y prolongada, y por demás costosa. Entre las medidas adoptadas constructivamente destacan las siguientes: 1.

Uso de materiales especiales para los contactos, de manera que generen los vapores metálicos necesarios para mantener al arco en un valor lo más bajo posible.

2.

Empleo de pantallas metálicas (sputter shield) que permitan un enfriamiento súbito y como consecuencia la condensación del vapor metálico.


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3. Hermetismo absoluto en la cámara de interrupción, de manera que el vacío se mantenga. Los materiales que se empleen como contactos deben poseer gran pureza (inferior a 1:107) y garantizar, al mismo tiempo, que no se soldarán mutuamente a pesar de no contener partículas extrañas. Este tipo de interruptor presenta, debido a la mínima separación de sus contactos, una tensión de arco ub y un contenido energético del mismo muy pequeños, en especial si se le compara con otros interruptores convencionales. Entre las ventajas más sobresalientes del interruptor al vacío figuran las siguientes: 1.2.-

Recuperación dieléctrica muy elevada, lo cual le capacita para desconectar fallas muy severas. Larga vida sin mantenimiento, debido al hermetismo de la cámara de interrupción.

En vista de que se ha mencionado en repetidas ocasiones que la separación de los contactos en el interruptor al vacío es mínima, en la figura 3.19, se ilustra la tensión de ruptura o descarga en función de la distancia interelectródica, en medios aislantes en vacío.

Figura 3.19 Rigidez Dieléctrica de medios aislantes en vacío.


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16 .- MECANISMOS DE ACCIONAMIENTO Mecanismo de accionamiento de un interruptor, se considera al conjunto de elementos electromecánicos que permiten almacenar y disponer energía, útil para transmitir un movimiento, logrando posiciones finales de los contactos de potencia, ya sea abiertos o cerrados dentro de valores de tiempo de maniobra especificados, que favorezcan la operación correcta del equipo. A continuación se relacionan los actualmente conocidos: Resorte Neumático Hidráulico Gas dinámico y combinaciones posibles entre ellos

RESORTE El accionamiento a base de resorte de un interruptor de potencia contiene los siguientes elementos figura 3.20: Fuente de energía, a través de motor eléctrico en sistema reductor de velocidad formado por corona y tornillo sin fin. Acumulador de energía a base de resortes. Dos mecanismos, uno de cierre y otro de apertura, que retienen la energía proporcionada por los resortes automáticamente y la liberan a voluntad, bien por control local manual, o bien a distancia, eléctricamente mediante electroimanes.


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Figura 3.20 Elemento amortiguador, hidráulico generalmente que después de las maniobras del interruptor absorbe la energía sobrante, producto de la inercia de los resortes. Elemento de protección y control mecánico que impiden maniobras falsas, tales como maniobra de cierre durante el período de tensado de los resortes de mando, límites de carrera de tensado de los resortes, inversión de giro de la manivela cuando se desea tensar el resorte manualmente. También cuenta con elementos que automáticamente obligan de nuevo al tensado del resorte (por motor) inmediatamente después del cierre del interruptor, dejando el mando dispuesto en pocos segundos para realizar una maniobra de cierre. Elementos de señalización ópticos de las posiciones del interruptor y los resortes. Interruptores de potencia

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NEUMATICO Las partes principales de un sistema de accionamiento neumático son las siguientes: Fuente de energía formada por un grupo motor-compresor. Depósito de almacenamiento de aire comprimido. Conjunto principal de accionamiento: válvulas de accionamiento, válvulas de conexión, válvulas de desconexión, émbolo de accionamiento, etc. Electroimanes de conexión y desconexión. Elementos de control y protección para la operación integral del interruptor. Elementos para señalización de posición del interruptor. A continuación se describen las maniobras principales de un accionamiento neumático. Referirse a la figura 3.21. MANIOBRA DE CONEXION La orden de conexión se transmite eléctricamente a la bobina de conexión de la válvula de accionamiento 19. En dicha válvula de accionamiento de conexión, el impulso eléctrico se transforma en una orden neumática, la cual se lleva por medio de una unión por tubo corto directamente hasta el accionamiento 16. De esta forma el émbolo 20 del accionamiento se desplaza desde la posición de desconexión hacia la posición de conexión y el interruptor queda cerrado. Durante el recorrido del émbolo y en el lado opuesto del mismo, el espacio existente queda vacío de aire, por medio de la válvula de desconexión 21. Simultáneamente el dispositivo de contactos auxiliares se acciona de forma directa y mecánica por el émbolo de accionamiento 20 y se sitúa señalizando la posición mediante la varilla en la posición de conectado. A través del movimiento de los contactos de dicho dispositivo de contactos auxiliares se interrumpen los circuitos eléctricos del accionamiento de conexión, también la válvula de accionamiento de conexión se cierra y de esta forma apoya y refuerza la maniobra mediante acoplamiento neumático. Inmediatamente después del cierre de la válvula de accionamiento de conexión, el aire de accionamiento restante que permanece en el cilindro de accionamiento se evacua mediante la válvula de descarga que existe en la válvula de accionamiento de conexión. Interruptores de potencia

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Figura 3.21 Esquema de interruptor desconectado y sin presión MANIOBRA DE DESCONEXION La orden de desconexión se da de forma eléctrica a la bobina de desconexión de la válvula de accionamiento 22. En dicha válvula de accionamiento de desconexión, el impulso eléctrico se transforma en una orden neumática que se transmite a la válvula de amplificación 23. Dicha válvula de amplificación se abre y descarga la presión en el espacio de accionamiento de la válvula de desconexión 21, de tal forma, que entonces el émbolo de la válvula de desconexión se desplaza hacia abajo y simultáneamente cierra la salida de evacuación. A través de la válvula de desconexión 21 abierta, el aire comprimido que se encuentra en el calderín llega de forma simultánea al accionamiento 16 de las columnas, así como al accionamiento de la válvula de evacuación 24 y mediante el acoplamiento de retorno a la válvula de amplificación 24. El émbolo 20 del accionamiento se mueve desde la posición de conexión hacia la posición de desconexión y el interruptor queda desconectado. Durante el recorrido del pistón y en el lado opuesto del mismo, el espacio existente queda vacío de aire por medio de la válvula de evacuación 24 de sección amplia. Simultáneamente el dispositivo de contactos auxiliares cambia su posición por medio de la varilla que se utiliza para la señalización de posición, la cual es accionada de forma directa y mecánica. Al modificarse la posición de los contactos del dispositivo de contactos auxiliares se interrumpe eléctricamente el circuito del accionamiento de desconexión, provocando el cierre de la válvula de accionamiento de desconexión. Interruptores de potencia

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Mediante el acoplamiento de retorno se comanda la válvula de amplificación 23 de forma rápida. La válvula de descarga de la válvula de desconexión 21 evacua el aire del espacio situado por encima del pistón de accionamiento, así mismo actúa el mando para la válvula de evacuación 24.

HIDRAULICO Un sistema de accionamiento hidráulico consta de los siguientes elementos: Cilindro de doble efecto diferencial (2), en el cual el lado de menor superficie está de manera permanente en comunicación con el acumulador de energía (1). Fuente de energía compuesta por grupo moto-bomba hidráulica (4). Acumulador de energía (1). Válvula principal de conmutación (3) para control de la posición del interruptor. Conjunto de electroimanes de cierre y disparo Y1, Y2 / Y3. Recipiente en aceite (5). Sistema de control y protección (6) del accionamiento hidráulico, así como para la integridad misma del interruptor. Señalizadores ópticos de la posición del interruptor. Se representa un circuito básico de accionamiento hidráulico en la figura No. 3.22.


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Figura 3.22 FUNCIONAMIENTO Del acumulador hidráulico (1) parte una tubería de aceite sometida permanentemente a presión, que conduce al cilindro de accionamiento (2). En el lado de desconexión del émbolo (2) existe siempre presión y en el lado conexión también se establece una presión conmutando la válvula principal (3); la fuerza ejercida para la conexión resulta de la diferencia entre las superficies sometidas a presión. La superficie del lado desconexión es menor que la del lado conexión, siendo la diferencia entre ambas igual a la sección del vástago del émbolo. Por tal razón, el interruptor está siempre dispuesto para abrir. Poco antes de alcanzar cada posición final se amortigua, por vía hidráulica, el movimiento de maniobra. Estos sistemas se proveen mediante válvulas esféricas auxiliares, de mando y principal, para asegurarse que durante el movimiento de maniobra ocurra cualquier interrupción o discontinuidad de las operaciones de conexión y desconexión.


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MANIOBRA DE CONEXIÓN

Figura 3.23 Al energizarse el electroimán Y-1, se abre la válvula auxiliar (4), actuando sobre la válvula de retención (10), abriendo la válvula auxiliar de mando (5). Esta última queda autoretenida hidráulicamente por medio del canal (6) y conmuta la válvula principal (3), y así se cierra la comunicación del lado "Conexión" del émbolo de accionamiento con el recipiente de aceite y, al mismo tiempo, abre la cámara de presión (7) correspondiente a dicho lado "conexión". Por lo tanto el accionamiento conecta al interruptor. MANIOBRA DE DESCONEXION Al energizarse el electroimán Y2 ó Y3, se retira la autoretención de la válvula auxiliar de mando (8). La cámara de presión (9) en la válvula principal abre la comunicación del cilindro del accionamiento con el recipiente de aceite. Por la caída de presión que se produce en el lado conexión del émbolo, el accionamiento desconecta el interruptor.


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Figura 3.24

Accionamiento con gas dinámico Cada polo del interruptor tiene un mecanismo de maniobra integrado, impulsado por gas SF6. El SF6 de alta presión de la cámara de interrupción se usa para aislar partes bajo tensión, para extinguir el arco y para maniobrar el interruptor. La energía de impulsión, que es necesaria para mover los contactos, es producida por la diferencia de presión entre los compartimentos de alta presión-cámara de interrupción (HP) y baja presión-compartimento del accionamiento (LP). El SF6 “HP” se usa para mover un pistón que está conectado mecánica y axialmente al contacto móvil del interruptor. Dos grupos de válvulas están diseñadas para permitir el flujo del SF6 presurizado sobre una de las caras del pistón de manera que realiza las maniobras de abrir o cerrar el interruptor. La caída de presión que aparece en la cámara de interrupción después de cada maniobra es compensada por un compresor hermético, que recolecta el SF6 en el compartimento de LP y lo introduce en el compartimento de HP para restablecer la presión nominal. Interruptores de potencia

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Normalmente los volúmenes y presiones están proyectados para permitir, aún sin la contribución del compresor, un ciclo de maniobra acumulado A – CA – CA. El conmutador de densidad alojado dentro del compartimento de LP está conectado a aquel de HP y tiene la tarea de controlar la presión del SF6 en la cámara de interrupción y de comandar el compresor. Está equipado con 3 contactos: 1. Contactor de arranque y paro del compresor 2. Contacto de bloqueo de cierre por baja presión (LP) 3. Contacto de bloqueo de apertura por baja presión (LP) Un densímetro es suficiente para controlar los compartimentos de polos (HP y LP) a partir del hecho que debe examinar una cantidad fija de gas introducido en el polo.


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Fig. 3.25.- principio de maniobra del accionamiento de gas dinámico, recuperación y control de gas

Presión nominal SF6

(Càmara y columna sop.) Varilla impulsora

Grupo válvulas de disparo Cilindro de maniobra Baja presión SF6

(Compartimento Acc.) Grupo válvulas de cierre Indicador mecánico de posición Conmutador Contactos Auxiliares

Procedimientos para apertura y cierre


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•

Una palanca recta de doble efecto, controlada por dos grupos similares de válvulas (electroválvula + servoválvula + válvula principal) para abrir y cerrar el polo, mueve al contacto móvil. Esta palanca recta es impulsada por SF6 HP que, después de la maniobra, es expandido dentro del compartimento de LP.

•

Las válvulas de control comprenden un conjunto para los mandos de cierre y de apertura separadamente. Cada conjunto de válvulas incluye una válvula unidireccional actuada mediante una electroválvula (Fig. 3.26 ref. A - G) y dos válvulas conectadas en serie y actuadas neumáticamente, una llamada “servoválvula” (B – B1) y la otra llamada “válvula principal” (C – E). Comparando los dos conjuntos de válvulas, mientras las electroválvulas y servoválvulas son iguales e intercambiables, aquellas principales son diferentes ya que tienen orificios de diferente tamaño. En efecto, durante una maniobra de apertura la energía es más alta que durante el cierre. La “servoválvula” actúa como un dispositivo de hermeticidad que una vez actuada mediante un mando desde la electroválvula asegura la correcta alimentación neumática y el correcto ritmo de maniobra independientemente de la duración del mando eléctrico.

•

La posición es mantenida por medio del juego de palancas de enclavamiento al cierre (19): al final de la carrera del pistón, la palanca recta es despresurizada y el contacto móvil es mantenido en su posición por el esfuerzo

producido

por

los

resortes

de

láminas

del

sistema

de

enclavamiento. •

Todo el SF6 HP, que es requerido para la maniobra, pasa a través del filtro (6) el cual retiene los productos de descomposición en polvo que son generados por el arco eléctrico en la cámara.

Secuencia de apertura [referencia: Fig. 3.26 y 3.27] Interruptores de potencia

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•

La tensión de mando de apertura energiza la electroválvula (A), el vástago móvil es levantado contra la carga de un resorte, provocando que la HP empuje hacia atrás la servoválvula (B) que despresuriza el lado posterior del pistón de la válvula principal (C).

•

La válvula principal (C) conmuta y envía SF6 HP, proveniente del filtro (6) a través del conducto (H), dentro de la cámara de cilindro y en el lado superior del pistón de la palanca recta (D) que es forzada hacia abajo provocando la apertura de los contactos principales.

•

La cámara inferior de la palanca recta es mantenida en comunicación con la baja presión a través de la compuerta de LP de la válvula principal de cierre (E). Cuando cae la tensión en la electroválvula o cuando se está cerca del final de la maniobra, un contacto del conmutador auxiliar se abre y la desenergiza, su núcleo es liberado y el vástago móvil es llevado nuevamente a su posición de reposo.

•

Al final de la carrera de la palanca recta, la electroválvula es despresurizada por un tubo que se comunica con la baja presión provocando que la servoválvula recupere su posición de reposo y permitiendo que se forme nuevamente la presión HP en la parte posterior del pistón de la válvula principal. La válvula principal (C) conmuta nuevamente y cierra la compuerta de HP hacia la palanca recta, abre su compuerta de LP y la parte superior de la palanca recta se despresuriza.

•

Cuando la palanca recta es despresurizada, el juego de palancas de enclavamiento (F) que ha pasado su punto medio (muerto), genera una fuerza que mantiene firmemente el polo en una posición abierta estable.

Compartimento de HP


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Grupo válvulas de apertura

C

H B A Grupo válvulas de cierre

D G

E

B1

Fig. - 3.26

F

Compartimento de LP

Figura: 3.27.- Maniobra de apertura


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Posición cerrado; listo para abrir.


Durante la apertura: bobina energizada, apertura servoválvula y válvula de apertura principal conmutada.

Fin de apertura: bobina desenergizada, ap. servoválvula y válvula de apertura principal llevada a pos. inicial; palanca sin presión.

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Secuencia de cierre [referencia: Fig. 3.28] •

La tensión de mando de cierre energiza la válvula solenoide (G), el armazón móvil es levantado contra la carga de un resorte, provocando que HP empuje hacia atrás la servolválvula (B1) la cual despresuriza el lado posterior del pistón de válvula principal (E). •

La válvula principal (E) conmuta y envía SF6 HP, proveniente del filtro (6) a través de un conducto (H), dentro de la cámara baja del pistón de la palanquita recta (D) que es forzada hacia arriba provocando el cierre de los contactos principales.

La cámara superior de la palanquita recta es mantenida en comunicación con la baja presión a través de la compuerta de LP de la válvula de cierre principal (C). •

Cuando cae la tensión en la válvula solenoide o cuando se está cerca del final de la maniobra, un contacto del interruptor auxiliar se abre y la desenergiza, su núcleo es liberado y el armazón móvil es llevado nuevamente a su posición de reposo.

•

Al final de la carrera de la palanca recta, la electroválvula es despresurizada mediante un tubo que se comunica con la baja presión provocando que la servoválvula recupere su posición de reposo y permitiendo que la presión HP aumente nuevamente en el lado posterior del pistón de la válvula principal. La válvula principal (E) conmuta nuevamente y cierra la compuerta de HP hacia la palanquita recta, abre su compuerta de LP y la parte inferior de la palanquita recta se despresuriza.

•

Cuando la palanca recta se despresuriza, el juego de palancas de enclavamiento (F) que ha pasado su punto medio (muerto), genera una fuerza que mantiene firmemente al polo en una posición cerrada estable.


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Posición estado abierto estable; listo para ce rrar

D ura nte e l cierre : cierre bobina ene rgizada, cierre servo vá lvula y válvula de cierre principal conm utada

Fin de cierre: cierre bobi na desenergizada, cierre servo vá lvula y válvula de cierre principal lle vada a la posición inicial; pala nq uita despresuri zada.

Fig. 3.28 Maniobra de cierre


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17.- TIPOS DE INTERRUPTOR POR SU AISLAMIENTO EN CAMARAS DE EXTINCION Los interruptores de potencia también los clasificamos de acuerdo a la localización de las cámaras de interrupción con respecto al potencial a tierra. a) Tanque muerto. En estos interruptores las cámaras de extinción se encuentran contenidas en un recipiente que se encuentra firmemente aterrizado, habiendo entre éste último y aquellas un medio aislante. Por ejemplo: Interruptores de gran volumen de aceite e interruptores con gas SF6 como el tipo de la figura 3.29

Figura 3.29


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b) Tanque vivo. En estos interruptores las cámaras se encuentran soportadas en columnas aislantes y dichas columnas quedan separando la parte energizada del potencial a tierra. Por ejemplo: Interruptores en aire, SF6 o pequeño volumen de aceite, ver figura 3.30.

Figura 3.30


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CAPITULO 5 MANTENIMIENTO Y PRUEBAS OBJETIVO ESPECIFICO: Al finalizar el tema el participante, obtendrá los conocimientos

necesarios para realizar el mantenimiento que requiera el interruptor, así como ejecutar las pruebas de acuerdo a los procedimientos normalizados e interpretar y evaluar los resultados obtenidos.

INTRODUCCION El objeto del mantenimiento, es el de asegurar la máxima confiabilidad, disponibilidad y rentabilidad del interruptor para que cumpla con sus funciones operativas nominales, previniendo o corrigiendo cuando sea necesario, condiciones que pueden poner en riesgo la operación del mismo, del equipo o instalación al cual está asociado, así como a los equipos e instalaciones vecinas. Este mantenimiento será efectivo cuando el equipo cumpla con los requisitos de calidad desde su selección, especificación y construcción, complementándose con una adecuada puesta en servicio. Para aplicar con eficacia y calidad el mantenimiento es importante contar con personal debidamente capacitado, el cual deberá conocer en detalle, la operación del interruptor, tener los conocimientos y la experiencia necesaria para efectuar inspecciones, pruebas, reparaciones menores y mayores del equipo cuando sea necesario.

1.-TIPOS DE MANTENIMIENTO De acuerdo al Sistema Institucional SAP R/3 módulo PM, existen dos tipos de mantenimiento: a) MANTENIMIENTO PREVENTIVO. Las actividades que debe contener esta tarea preventiva es esencialmente mantener el equipo en condiciones que permitan operarlo segura y confiablemente para asegurar el cumplimiento de los indicadores de disponibilidad y continuidad en el servicio.


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b) MANTENIMIENTO CORRECTIVO. Este tipo de mantenimiento su principal característica es que no se programa y se presenta cuando: •

El equipo ha estado sujeto a un mantenimiento preventivo incorrecto o faltante y por lo tanto dicho equipo pierde una o más funciones operativas que requieren restablecerse mediante la aplicación de este mantenimiento emergente.

•

El equipo durante su operación fue sometido a esfuerzos que rebasaron sus capacidades nominales que originaron la pérdida de su confiabilidad o en determinado momento la falla de algún componente o función, y por lo tanto requiere se aplique una acción correctiva para restablecer su operatividad.

•

El equipo está operando bajo una condición insegura que se ha determinado mediante experiencias que se tienen con equipos o condiciones similares recientes y que por lo tanto requieren de recursos no programados y en ocasiones emergentes para solventar los riesgos latentes en la instalación.

2.-REQUISITOS PARA EL MANTENIMIENTO Las principales consideraciones dentro del mantenimiento deben ser los cuatro puntos siguientes: a).- Establecer criterios de mantenimiento: Es necesario tomar en cuenta los KA acumulados de maniobras, número de operaciones, tiempo de servicio, ubicación dentro de la red y condiciones ambientales. b).- Historial del Interruptor. Se requiere contar con un historial que desde la puesta en servicio contenga registros que cronológicamente nos permitan conocer los antecedentes de montaje o ensamble, inspecciones rutinarias periódicas, pruebas dieléctricas y mecánicas iniciales de operación, pruebas que periódicamente se realizan de acuerdo a los criterios establecidos para su conservación, análisis que permitan conocer las tendencias de su desempeño e historial de los mantenimientos correctivos que ha necesitado, así como las mejoras que se hayan implementado para su actualización. c).- Ejecución de los programas de mantenimiento. Con el conocimiento de las condiciones del equipo y su requerimiento de mantenimiento así Interruptores de potencia

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como del historial que se tenga a mano se determinarán las necesidades de materiales, herramienta y equipos para la ejecución de las actividades contenidas en el manual por sistemas de créditos de subestaciones y en cumplimiento a los procedimientos normalizados. d).- Características del personal de mantenimiento. El personal responsable de la ejecución del mantenimiento y pruebas deberá cumplir con el perfil de capacitación y la experiencia que se requiere para desarrollar en forma segura y confiable estas tareas; cumpliendo con las disposiciones en materia de seguridad y salud en el trabajo, y conservación del medio ambiente.

3.- EJECUCION DEL MANTENIMIENTO PREVENTIVO Para programar y especificar que mantenimiento requiere un interruptor, se divide en tres partes fundamentalmente que son: Cámaras de extinción y columnas polares. Sistema de accionamiento y acumuladores de energía. Gabinetes de control. Aunque estos tres subconjuntos funcionan integralmente, para la programación del mantenimiento de cada uno o en su conjunto, es necesario considerar que existen aspectos que marcan diferencias en la determinación de la periodicidad en el ejercicio de actividades tales como, inspecciones y trabajos rutinarios, pruebas dieléctricas y mecánicas y que dependen de: La exposición al medio ambiente, la diferencia de los esfuerzos eléctricos y mecánicos a que están sujetos, y la calidad de los diferentes materiales que los conforman. A continuación se relacionan las actividades que son estrictamente preventivas y que se ejecutan para cada de una de las partes y que como se mencionó anteriormente su periodicidad puede variar de acuerdo a la especificidad del equipo y las condiciones ambientales de la instalación: Cámaras de extinción y columnas polares: Inspecciones físicas rutinarias. Lavado de aislamiento. Aplicación de pintura a partes metálicas. Prueba dieléctricas y químicas del medio aislante y de extinción. Verificación de los valores de resistencia de contactos. Pruebas de sincronismo y tiempos de operación de los contactos principales y de las resistencias de preinserción. Verificación de valores de capacitancias de los capacitores de gradiente. Interruptores de potencia

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Monitoreo para la identificación de puntos calientes. Sistema de accionamiento y acumuladores de energía: Inspecciones físicas rutinarias. Trabajos rutinarios dependiendo del tipo de accionamiento. Pruebas de sincronismo y tiempos de operación. Gabinetes de control: Inspección física rutinaria. Trabajos rutinarios dependiendo del tipo de interruptor. Verificación de los esquemas de control, protección y operación propios.

4.- EJECUCION DEL MANTENIMIENTO CORRECTIVO A continuación se relacionan las actividades que pueden programarse pero que corresponden a acciones correctivas que dependen de la evaluación y análisis que nos resulta del mantenimiento preventivo y que también puede variar de acuerdo a la especificidad del equipo y las condiciones ambientales de la instalación: Cámaras de extinción y columnas polares. Reapriete de tortillería y/o sustitución de los mismos, en los puntos de conexión. Mantenimiento mayor (Verificación y/o sustitución de aislamientos, tornillería, empaquetaduras, componentes internos de las cámaras, capacitores, resistencias de preinserción y barra de maniobra). Sustitución del medio aislante o regeneración del mismo. Sistema de accionamiento y acumuladores de energía. Verificación y/o sustitución de partes en compresores, bombas, reductores de velocidad. Mantenimiento mayor (verificación y/o sustitución de empaquetaduras, filtros, secadores, pistones, retenes, válvulas, electroválvulas, partes mecánicas auxiliares, ducterias). Gabinetes de control. Verificación y/o sustitución de los dispositivos auxiliares electromecánicos del sistema de accionamiento. Interruptores de potencia

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Mantenimiento mayor (verificación y/o sustitución de contactores, contactos auxiliares, densímetros, manómetros, tablillas terminales, cableados, empaquetaduras, tornillería).

5.- PRUEBAS DE ACEPTACION EN FABRICA O LABORATORIO Desde la adquisición de los Interruptores de Potencia, se solicitan en base a las normas internacionales y a la norma NRF-022-CFE-2002, que éstos sean sometidos a pruebas de aceptación, cuyos reportes pertenecen a un protocolo que debe de ser registrado para cada tipo de interruptor, dicho expediente debe de permanecer en el historial del equipo, ya que serán tomados como referencia para evaluar los resultados de las pruebas de puesta en servicio. A continuación se enumeran: •

Pruebas prototipo.- Las pruebas prototipo al interruptor completo son las que se indican en las cláusulas de las normas IEC 62271-100 e IEC 61166.

•

Prueba de contaminación de los aislamientos externos.- Esta prueba se debe realizar de acuerdo a la norma IEC 60507.

•

Pruebas de rutina.- Estas pruebas deben cumplir con la norma IEC 62271-100 e IEC 60265-2.

•

Pruebas de aceptación.- Estas aparecen indicadas en la norma IEC 62271-100 e IEC 60265-2 y son las siguientes: Tensión de aguante a frecuencia industrial, tensión de aguante a frecuencia industrial a circuitos auxiliares y de control, medición de la resistencia óhmica en el circuito principal, pruebas de operación mecánica, verificación de los tiempos de apertura y cierre, verificación de la simultaneidad de los tiempos de operación, recubrimiento a anticorrosivos, y pruebas de hermeticidad.


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