Interruptores de potencia

Interruptores de potencia

QU ES UN INTERRUPTOR DE POTENCIA?

El interruptor es un dispositivo destinado al cierre y apertura de la continuidad de un circuito elctrico bajo carga, en condiciones normales, as como en condicin de falla y sta es su funcin principal, bajo condiciones de cortocircuito.

PARTES DE UN INTERRUPTOR DE POTENCIAParte activa: Constituida por las cmaras de extincin que soportan los contactos fijos y el mecanismo de operacin que soporta los contactos mviles.

Parte pasiva: Formada por una estructura que soporta uno o tres depsitos de aceite, si el interruptor es de aceite, en los que se aloja la parte activa. En s la parte pasiva desarrolla las funciones siguientes:Protege elctrica y mecnicamente el interruptorOfrece puntos para el levantamiento y transporte del interruptor, as como espacio para la instalacin de los accesorios Soporta los recipientes de aceite, si los hay, y el gabinete de controlAccesorios: En esta parte se consideran incluidas las siguientes partes:Boquillas terminales que a veces incluyen transformadores de corrienteVlvulas de llenado, descarga y muestreo del fluido aislanteConectores de tierraPlaca de datosGabinete que contiene los dispositivos de control, proteccin, medicin, accesorios como: compresora, resorte, bobinas de re-cierre o de disparo, calefaccin etc.

TIPOS DE INTERRUPTORES

De acuerdo con los elementos que intervienen en la apertura del arco de las cmaras de extincin.

Gran volumen de aceitePequeo volumen de aceiteNeumticos (aire comprimido)Hexafloruro de azufreVaco

INTERRUPTORES EN GRAN VOLUMEN DE ACEITEEn este tipo de extincin el arco producido calienta el aceite dando lugar a una formacin de gas muy intensa, que aprovechando el diseo de la cmara empuja un chorro de aceite a travs del arco, provocando su alargamiento y enfriamiento hasta llegar a la extincin del mismo, al pasar la onda de corriente por cero.Para grandes tensiones y capacidades de ruptura cada polo del interruptor va dentro de un tanque separado, aunque el accionamiento de los tres polos es simultneo, por medio de un mando comn. Cada polo tiene doble cmara interruptiva, conectadas en serie, lo cual facilita la ruptura del arco al repartirse la cada de tensin segn el nmero de cmaras.Para la revisin, por mantenimiento de los interruptores de pequea cantidad, se bajan los tres tanques por medio de un cable y una manivela. En aparatos de gran capacidad, primero se vaca el aceite y a continuacin se abren las tapas en cada uno de los tres tanques.

En este tipo de interruptores, el mando puede ser elctrico, con resortes o con compresora unitaria segn la capacidad interruptiva del equipo.fueron muy utilizados en Europa, en tensiones de hasta 230 kV y de 2500 MVA de capacidad interruptiva. INTERRUPTORES DE VACO1960. Son aparatos que, en teora, abren en un ciclo debido a la pequea inercia de sus contactos y a su pequea distancia. Los contactos estn dentro de botellas especiales en las que se ha hecho el vaco casi absoluto. El contacto fijo est sellado con la cmara de vaco y por el otro lado entra el contacto mvil, que tambin est sellado al otro extremo de la cmara y que, en lugar de deslizarse, se mueve junto con la contraccin de un fuelle de un material que parece ser una aleacin del tipo latn.Al abrir los contactos dentro de la cmara de vaco, no se produce ionizacin y, por tanto, no es necesario el soplado del arco ya que este se extingue prcticamente al paso por cero despus del primer ciclo.Este tipo se utiliza en instalaciones de hasta 34.5 kV dentro de tableros blindados.

Los dos inconvenientes principales son:Que por algn defecto o accidente, se puede perder el vaco de la cmara y al entrar aire y producirse el arco, puede reventar la cmara.Debido a su rapidez producen grandes sobretensiones entre sus contactos y stos emiten ligeras radiaciones de rayos X.

INTERRUPTORES EN AIRESu uso se origina ante la necesidad de eliminar el peligro de inflamacin y explosin del aceite utilizado en los interruptores en gran y pequeo volumen de aceite.En este tipo de interruptores el apagado del arco se efecta por la accin violenta de un chorro de aire que barre el aire ionizado por efecto del arco. El poder de ruptura aumenta casi proporcionalmente a la presin del aire inyectado. La presin del aire comprimido vara entre 8 y 13 kg/cm2 dependiendo de la capacidad de ruptura del interruptor.La extincin del arco se efecta en un tiempo muy corto, del orden de 3 ciclos, lo cual produce sobretensiones mayores que en los casos anteriores. Estos aparatos pueden operar en dos formas. En forma modular con su propia compresora y tanque de almacenamiento; o en forma de estacin central de aire comprimido, que alimenta el conjunto de los interruptores de la instalacin. La segunda puede ser de alimentacin radial a partir de un cabezal de aire, o partir de una instalacin en anillo; tiene el inconveniente de que en caso de una fuga en la tubera principal puede ocasionar la falla de toda la instalacin, adems de que en caso de subestaciones de gran capacidad, la longitud de las tuberas es tan grande que hace que su costo sea muy elevado respecto al caso modular.En los aparatos de tipo modular, el volumen del tanque debe ser de tal tamao que pueda soportar, cuando menos, dos operaciones de apertura y cierre combinadas. A continuacin, si la presin resultante es inferior al mnimo considerado por el fabricante para el soplado del arco y ocurriera un cortocircuito en la lnea, el interruptor tiene un control que impide la apertura del mismo, ya que de no bloquearlo se producira la destruccin del interruptor.

Las cmaras de extincin de estos interruptores son de forma modular y de acuerdo con la capacidad y tensin de la instalacin, se utilizan desde dos cmaras en adelante: 2 cmaras hasta 80 kV 4 cmaras hasta 150 kV 6 cmaras hasta 220 kV10 cmaras hasta 380 kVUna de las ventajas de usar varias cmaras en serie, es la de repartir la tensin entre el nmero de ellas, disminuyendo la tensin de reencendido entre los contactos de cada una de ellas.Debido a que estos interruptores producen mayores sobretensiones, es comn entre los diversos fabricantes insertar en paralelo con los contactos principales, resistencias amortiguadoras y capacitancias que producen altas impedancias y reparten las tensiones de las cmaras.LOS CRITERIOS QUE SE DEBEN TOMAR EN CUENTA PARA SELECCIONAR UN INTERRUPTOR DE POTENCIA, SON LOS SIGUIENTES:

Temperatura Ambiente: Bsicamente se requiere conocer los valores extremos de temperatura ya que de esta manera se determinara el circuito de caldeo del interruptor.Contaminacin: La prctica normal es usar una distancia de fuga de 1.5 cm por kV, si la contaminacin es un problema habremos de incrementar esa distancia a un cm. ms por kV.Condiciones Ssmicas.- Es necesario agregar sistemas de amortiguamiento.Condiciones Elctricas: Sobrevoltajes por maniobra (resistencias de preinsercin), capacidad de corto circuito (kA). Tensin nominal *Tensin mxima *Corriente nominal Corriente de cortocircuito *Tensin de restablecimiento *Corriente de cortocircuito inicial Resistencia de contacto *Cmaras de extincin de arcoLA SELECCIN DE UN INTERRUPTOR DE POTENCIA PARA UNA DETERMINADA APLICACIN CONSISTE EN DEFINIR UN CONJUNTO DE VALORES QUE LIMITAN LAS CONDICIONES DE OPERACIN MXIMAS DEL INTERRUPTOR.

Tensin nominal.- Es el mximo valor efectivo de tensin al cual el interruptor puede operar en forma permanente. En general esta tensin es mayor al voltaje nominal del sistema.

Frecuencia nominal.- Es la frecuencia a la cual el interruptor est diseado para operar. Este valor tiene incidencia en los tiempos de apertura y cierre de los contactos adems del tiempo de apagado del arco.

Corriente nominal.- Es el mximo valor efectivo de corriente que puede circular a travs del interruptor en forma permanente, a frecuencia nominal, sin exceder los lmites mximos de temperatura de operacin indicados para los contactos. La temperatura en los contactos depende del material que estn hechos (cobre, plata o equivalente), del medio en que estn sumergidos, y de la temperatura ambiente. En interruptores con contactos de cobre, las mximas temperaturas de operacin, estn referidas a una temperatura ambiente mxima de 40 C y en caso de contactos de plata de 55 C.

Rigidez dielctrica.- Define la mxima tensin que soporta el interruptor sin daar su aislacin. La rigidez dielctrica debe medirse entre todas las partes aisladas y partes energizadas y tambin entre los contactos cuando estn abiertos. Estas pruebas se realizan entre contactos y tierra (contacto cerrado), a travs de los contactos, entre fases (con contactos cerrados).Ciclo de trabajo.- El ciclo de trabajo normal de un interruptor de potencia se define como dos operaciones "cerrar-abrir" con 15 segundos de intervalo. Para este ciclo de trabajo, el interruptor debe ser capaz de cortar la corriente de cortocircuito especificada en sus caractersticas de placa.

Corriente de cortocircuito instantnea.- Es el valor mximo efectivo que debe soportar el interruptor sin que sufra un deterioro, debe ser capaz de soportar el paso de esta corriente en los primeros ciclos cuando se produce la falla (1 a 3 ciclos). Entre estas corrientes deben especificarse los valores simtricos y asimtricos.

Corriente de cortocircuito de interrupcin.- Es el mximo valor efectivo medido en el instante en que los contactos comienzan a separarse. Esta corriente corresponde a un cortocircuito trifsico o entre lneas con tensin y ciclo de trabajo nominal. Entre estas corrientes deben especificarse los valores simtricos y asimtricos de interrupcin.

a) La capacidad de interrupcin simtrica Es la mxima corriente RMS de cortocircuito sin considerar la componente continua que el interruptor debe ser capaz de cortar en condiciones de voltaje nominal y ciclo de trabajo normal. Para una tensin de operacin diferente al valor nominal, la corriente de interrupcin est dada por la siguiente ecuacin: Iinterrupcin simtrica = Iinterrupcin simtrica nominal x (Vnom /Vop )b) La capacidad de interrupcin asimtricaCorresponde al valor RMS de la corriente total (incluida la componente continua) que el interruptor debe ser capaz de interrumpir en condiciones de voltaje y ciclo de trabajo nominal.