interruptores de potencia al vacío para aplicaciones de maniobra de

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Interruptores de potencia al vacío para aplicaciones de maniobra de generadores

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Crezca con sus requisitos No hay lugar a duda: La demanda mundial de energía continuará creciendo rápida-mente, lo cual significa mayores exigen-cias en cuanto a potencia tanto para sumi-nistradores de energía eléctrica como para instalaciones industriales.

Para proporcionarles una ventaja decisiva, desde hace décadas Siemens viene desa-rrollando y mejorando los interruptores de potencia para altas corrientes y para gene-radores, que son capaces de soportar corrientes cada vez más altas. La máxima prioridad se centra en la fiabilidad y ausen-cia de mantenimiento a lo largo de toda la vida útil. Mediante amplias simulaciones, estudios preliminares, las más nuevas tec-nologías de desarrollo y modernos proce-sos de fabricación, Siemens asegura su liderazgo de forma duradera en el campo de los interruptores de potencia al vacío para media tensión.

El empleo de productos Siemens aumenta el rendimiento, la fiabilidad y la rentabili-dad de toda la instalación de maniobra, y reduce los costes de ciclo de vida.

Más de 40 años de experiencia en la tecnología del corte en vacíoSiemens ha perfeccionado sus interrup-tores al vacío especialmente para manio-bras de generadores, durante las cuales surgen grandes solicitaciones térmicas y mecánicas:

■ Material de contacto especial para un desgaste mínimo de los contactos

■ Sistema de contactos desarrollado particularmente

■ Diseño optimizado para una refrigeración eficiente

■ Construcción tipo aislador de apoyo para una máxima estabilidad mecánica

■ Operación de apertura segura al dominar largos tiempos de arco incluso en ausencia de pasos por cero

■ Se dominan tensiones transitorias de restablecimiento con altas velocidades de subida, típicas en generadores, sin circuitos de condensadores adicionales.

De este modo es posible emplear la acreditada tecnología del corte en vacío con valores asignados cada vez más altos, los cuales se tenían que realizar anterior-mente con tecnología de corte en SF6.

Tecnología del corte en vacío establecida en el mercadoDebido a los excelentes aspectos econó-micos y tecnológicos del principio de extinción en el vacío, el interruptor de potencia al vacío es el dispositivo de maniobra más utilizado a nivel mundial para tensiones de 1 kV a 52 kV.

En los últimos años, el empleo de la tecno-logía del corte en vacío se ha extendido hasta corrientes muy altas, y también disfruta de una gran aceptación en el campo de las maniobras de generadores.

Siemens ofrece una amplia gama de interruptores de potencia al vacío para realizar maniobras de generadores.

Ya sean tubos de maniobra al vacío, interruptores de potencia al vacío o instalaciones de maniobra com-pletas: Siemens ofrece la solución adecuada para cada requisito.

Convincentes en toda la líneaCeldas y dispositivos de maniobra de Siemens

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Ventajas de la extinción en el vacíoLos interruptores de potencia al vacío se caracterizan por una energía de arco mínima, ya que sólo se dispone de material de contacto y no existe ningún medio ionizable. El arco ya se extingue con una distancia entre contactos mínima (2–3 mm). Cerca del paso por cero, la energía del arco ya no basta para mante-ner el plasma. La corriente se interrumpe. Con esta separación de los contactos, el restablecimiento de la distancia entre contactos es lo suficientemente grande como para asumir la tensión transitoria de restablecimiento.

Características de la tecnología del corte en vacío de Siemens Dieléctrico constante

■ Los tubos de maniobra al vacío cerrados herméticamente son independientes de las influencias medioambientales

■ A diferencia de los interruptores de potencia de SF6, en el vacío no se producen productos de descomposición durante los procesos de maniobra

Resistencia de contacto constante ■ Las superficies de contacto permanecen metálicamente puras debido a que en el vacío no se produce oxidación alguna

■ La baja resistencia de contacto permanece inalterada a lo largo de toda la vida útil

■ A diferencia de los interruptores de SF6, no se requieren contactos principales y contactos de arco separados

Utilizable en todo tipo de aplicaciones ■ Corrientes de interrupción pequeñas ■ Sin recebados ■ Corte de corrientes en servicio continuo y de cortocircuito muy altas

Ventajas económicas ■ Los tubos de maniobra al vacío son libres de mantenimiento ■ Los interruptores de potencia al vacío modernos son libres de mantenimiento hasta 10.000 ciclos de maniobra

Alta fiabilidad de los interruptores al vacío ■ Cantidad reducida de piezas móviles dentro de la cámara de interrupción

■ Valores del tiempo medio hasta el fallo (MTTF) extremadamente altos en los tubos de maniobra al vacío

Uso reducido de materiales plásticos en los interruptores al vacío

■ El aire como aislante principal ■ Prevención de líneas de fuga y descargas parciales

Seguridad ante todo ■ En el caso muy improbable de pérdida de vacío, únicamente se producirá un arco de defecto, ya que la interrupción de corriente tiene lugar dentro de una envolvente de cerámica-metal

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Con ensayos de tipo según todas las normas relevantesPor regla general, todos los interruptores de potencia de Siemens son sometidos a ensayos de tipo según IEC 62271-100. Los interrupto-res de potencia para generadores se ensayan adicionalmente según IEEE C37.013. Esta norma ANSI norteamericana es la única en todo el mundo que tiene en cuenta las mayores exigencias a las que están expuestos los dispositivos al maniobrar generadores. Por ello, dentro de los círculos técnicos de las normas IEC, esta norma también se ha convertido en la norma guía para los interruptores de potencia para generadores.

La norma IEEE C37.013 incluye, en particular: ■ Para defectos alimentados por generador: Altas componentes c.c. y los pasos por cero ausentes debido a ello

■ Para defectos alimentados por la red: Mayores velocidades de subida TTR

■ Niveles de tensión de ensayo más altos

Calidad de Siemens comprobada

Diseño “Classic” Diseño “Phase-segregated”

17,5 kV

360 MVA

240 MVA

180 MVA

120 MVA

100 MVA

In

12.000 A

8.000 A

6.300 A

4.000 A

3.150 A

40 kA 50 kA 63 kA 72 kA 80 kA 90 kA Ik

3AH371

3AH381

3AH373

3AH375

3AK763

Interruptores de potencia al vacío para aplicaciones de maniobra de generadores hasta 17,5 kV

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Poder de corte fiable hasta 90 kA resp. una corriente en servicio continuo de 12.000 AEn múltiples compañías eléctricas en todo el mundo, el interruptor para altas corrientes y para generadores 3AH38 es hoy día el dispositivo estándar para cortar corrientes en servicio continuo de hasta 4.000 A. Es el primer interruptor al vacío para 63 kA y 72 kA sometido a ensayos de tipo según los criterios de la norma relativa a los interruptores para generadores IEEE C37.013.

Su pareja para potencias de generador más altas es el 3AH37, el primer inter ruptor de potencia al vacío mundial capaz de conducir una corriente de 6.300 A de forma permanente hasta 24 kV sin refrigeración forzada. Además, a un nivel de 24 kV, domina corrientes de cortocircuito hasta 72 kA – con refrigeración forzada, el 3AH37 puede operar con corrientes en servicio continuo de hasta 8.000 A.

Debido a la optimización de los interruptores para servicio interconectado, es posible utilizarlos en celdas de maniobra con fases encapsuladas y flexiblemente para el negocio de modificación retroactiva. Se alcanzan niveles máximos para la corriente en servicio continuo de hasta 12.000 A con un poder de corte en cortocircuito de 80 kA, y de 6.300 A con 90 kA.

3AH37 y 3AH38

Diseño “Classic” Diseño “Phase-segregated”

24 kV

500 MVA

330 MVA

260 MVA

160 MVA

130 MVA

In

12.000 A

8.000 A

6.300 A

4.000 A

3.150 A

50 kA 63 kA 72 kA 80 kA 90 kA Ik

3AH374

3AH376

3AH371

con refrigeración forzada

Interruptores de potencia al vacío para aplicaciones de maniobra de generadores hasta 24 kV

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Diseño compacto – alta potenciaGracias a sus carcasas de polos, con una distancia entre centros de polos de tan sólo 210 mm, el 3AK7 presenta, al igual que una gran resistencia mecánica, un diseño muy compacto, y por ello es especialmente adecuado para su insta-lación en celdas compactas.

Por su construcción casi idéntica al 3AK7 IEC 50 kA, los constructores de celdas disponen de una posibilidad muy lucra-tiva para abarcar, aparte del mercado de alta corriente IEC, también aplicaciones de maniobra de generadores con exigen-cias reducidas. El 3AK763 está diseñado para 10.000 ciclos de maniobra mecáni-cos y ha sido sometido a ensayos de tipo según IEEE C37.013.

3AK763El interruptor de potencia al vacío compacto para aplicaciones de maniobra de generadores

Corriente asignada de corte en cortocircuito ISC (3s) [kA] 40

Componente c.c. de la corriente asignada de corte en cortocircuito

[%] 75

Corriente de corte asimétrica [kA] 58

Corriente asignada de cierre en cortocircuito [kA] 110

Corriente asignada de corte en cortocircuito del generador ISC gen

[kA] 20

Componente c.c. de la corriente de corte en cortocircuito [%] 117


Corrientes asignadas [A] 1.250; 2.000; 2.500; 3.150; 4.000 (con refrigeración forzada)

Tensión asignada 17,5 kV (IEC 62271); 15 kV (IEEE C37.013a)50/60 Hz; Up = 95 kV; Ud = 38 kV

3AK763

Secuencia de maniobras asignada

– con corriente de corte en cortocircuito CO – 30 min – CO, hasta 30 operaciones de corte en cortocircuitoOtras secuencias de maniobras posibles:

O – 3 min – CO – 3 min – CO, …

– con corriente en servicio continuo O – 3 min – CO – 3 min – CO, hasta 10.000 ciclos de maniobra

Up = Tensión soportada asignada de impulso tipo rayo Ud = Tensión soportada asignada de corta duración a frecuencia industrial

El 3AK se emplea, por ejemplo, en las celdas NXAirP de Siemens para la maniobra de generadores.

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Diseño modular – máxima flexibilidadEl diseño modular del interruptor facilita el empleo de los mejores materiales para la línea de corriente, el flujo eléctrico y la refrigeración. De este modo, el 3AH37 combina una baja resistencia del circuito principal con una alta estabilidad mecá-nica y un comportamiento de refrigera-ción ideal.

Además, la construcción modular facilita incluso un montaje horizontal del inte-rruptor si hace falta. Para ello es posible montar elementos refrigerantes previstos especialmente para esta posición de mon-taje. De esta forma, el 3AH37 permite un servicio continuo en cualquier posición, sin necesidad alguna de ventiladores adicionales, excluyendo sobrecalenta-mientos de manera fiable.

Los 3AH37 y 3AH38 se utilizan, por ejemplo, en las celdas de Siemens tipo HB1.

3AH37 y 3AH38Interruptores de potencia al vacío para aplicaciones de maniobra de generadores

Corriente asignada de corte en cortocircuito ISC (3s) [kA] 50 63 72


[%] 75 65 65

Corriente de corte asimétrica [kA] 73 86 98

Corriente asignada de cierre en cortocircuito [kA] 137 173 197


[kA] 25 31,5 36

Componente c.c. de la corriente de corte en cortocircuito [%] 110 130 130 110

Corriente de corte asimétrica [kA] 46 52 66 67

Corrientes asignadas [A] 3.150; 4.000; 5.000; 6.300; 8.000 (con refrigeración forzada)


3AH3817(≤ 4000 A)

3AH3712(> 4000 A)

3AH3818(≤ 4000 A)

3AH3713(> 4000 A)

3AH3819(≤ 4000 A)

3AH3714 (> 4000 A)

Tensión asignada 24 kV (IEC 62271; IEEE C37.013a)50/60 Hz; Up = 125 kV; Ud = 60 kV

3AH3722(≤ 4000 A)

3AH3722(> 4000 A)

3AH3723 3AH3724



O – 3 min – CO – 3 min – CO, …


Up = Tensión soportada asignada de impulso tipo rayo Ud = Tensión soportada asignada de corta duración a frecuencia industrial

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Para aplicaciones de maniobra de gene-radores con ejecuciones en las cuales las fases están segregadas, los requisitos relativos al sincronismo de los polos se implementan según IEC 62271-100 y se ensayan con corrientes de corto-circuito de hasta 80 kA y corrientes en servicio continuo de hasta 12.000 A.

La solución con tres interruptores también se emplea, con diseño bajo envolvente unipolar, en las celdas HB3 de Siemens.

3AH37La solución con tres interruptores para el diseño “Phase-segregated”

Corriente asignada de corte en cortocircuito ISC (3s) [kA] 50 63 72 80


[%] 75 65 65 65


Corriente asignada de cierre en cortocircuito [kA] 137 173 197 219


[kA] 25 31,5 36 40

Componente c.c. de la corriente de corte en cortocircuito [%] 110 130 110 110


Corrientes asignadas [A] 4.000; 5.000; 6.300; 8.000; 10.000; 12.000


3AH3732 3AH3733 3AH3734 3AH3735


3AH3742 3AH3743 3AH3744 3AH3745



O – 3 min – CO – 3 min – CO, …


Up = Tensión soportada asignada de impulso tipo rayo Ud = Tensión soportada asignada de corta duración a frecuencia industria

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Ejemplo de modificación retroactiva: Sustitución de interruptores neumáticos para generadores (6 kV – 86,5 kA – 3.500 A)

Corriente asignada de corte en cortocircuito ISC (3s) [kA] 90


[%] 45


Corriente asignada de cierre en cortocircuito [kA] 247


[kA] 45

Componente c.c. de la corriente de corte en cortocircuito [%] 110


Corrientes asignadas [A] 4.000; 5.000; 6.300


3AH3756


3AH3766



O – 3 min – CO – 3 min – CO, …


Up = Tensión soportada asignada de impulso tipo rayo Ud = Tensión soportada asignada de corta duración a frecuencia industria

Para dominar aplicaciones de maniobra de generadores hasta 90 kA, este interruptor ha sido desarrollado en base al acreditado mecanismo de funcionamiento del 3AH37, utilizando un tubo de maniobra al vacío avanzado desarrollado para este propósito.

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Más que una buena tecnologíaEl portafolio de prestaciones de Siemens – desde el asesoramiento hasta el sistema fiable

La selección correcta del interruptor para generadorLos criterios de selección son los siguientes:

■ Tensión asignada ■ Corriente asignada ■ Cortocircuito alimentado por red ■ Cortocircuito alimentado por generador

Diseño para el servicio normalEn las proximidades de los generadores rigen condiciones especiales. Por ello, cada aplicación está adaptada especial-mente a los requisitos del cliente.

La base para las soluciones es la norma-tiva de aplicación en la IEEE C37.013.

Diseño para el caso de defectoEn general, la corriente simétrica de cortocircuito, alimentada por la red (caso de defecto a), es mayor que la corriente de cortocircuito alimentada por el generador (caso de defecto b),

Punto de defecto a: Cortocircuito alimentado por la red con una componente c.a. constante

Punto de defecto b: Cortocircuito alimentado por generador con paso por cero ausente

En caso de defecto se solapan dos componentes diferentes de la corriente de defecto.La componente de la corriente de cortocircuito a interrumpir se alimenta a través dea) Red de alta tensión ob) Generador oc) Red de alta tensión y generador

Transformadorauxiliar

Transformadorde red

C)b)

a)

G

determinando así el poder de corte necesario por parte del interruptor para generador.

La corriente de cortocircuito alimentada por generador tiene una componente c.c. superior, la cual debe ser considerada adicionalmente para evaluar el poder de corte.

Medidas de protección contra sobretensionesAl maniobrar generadores, desde el punto de vista del principio de extinción al vacío no se precisa tomar medidas de protección contra sobretensiones, a no ser que la corriente de cortocircuito del generador sea inferior a 600 A. Sin embargo, en este caso de maniobra se suelen utilizar descargadores de sobre-tensión para proteger a los generadores, que son caros, contra cualquier otra sobretensión.

Sección de un tubo de maniobra al vacío

10

100

80

60

40

20

0

–20

–40

–60

–80

–100

isc(t) (kA)

0,000 0,020 0,040 0,060

Tiempo (s)

0,080 0,100

Corriente trifásica de cortocircuito Fase T – primer polo que corta la corriente

Isc=20,2 kADC 59%

tarc total=11 ms

tarc mín=4,4 ms

Separación de contactostcp=49 ms

Isc=24,2 kA

Isc=20,4 kA1er paso por cero

R S T

Representación básica del análisis en caso de defecto

Para ello le rogamos que ponga a nuestra disposición los datos siguientes:

■ Hojas de datos del– Generador– Transformador– En caso necesario, transformador auxiliar y motores

■ Diagrama unifilar ■ Informaciones relativas a la operación, p.ej. circuitos interconectados

En base a las informaciones relativas a su aplicación, nuestros expertos seleccionan un interruptor que sea capaz de dominar todas las condiciones de servicio con seguridad, así también el corte en caso de defecto.

El resultado de los cálculos contiene, entre otros, una representación gráfica de las características de corriente, tal como se indica abajo:

Usted conoce su aplicación.Nosotros, el comportamiento y las propiedades de nuestros dispositivos de maniobra.

Juntos elaboramos la solución óptima para su aplicación.

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Más de 1.300 sistemas instalados en todo el mundo para aplicaciones de maniobra de generadores

Siemens AGInfrastructure & Cities SectorLow and Medium Voltage DivisionApartado postal 324091050 Erlangen, Alemania

Para más información, sírvanse contactar con nuestro centro de atención al cliente.Tel.: +49 180 524 8437Fax: +49 180 524 2471(Con recargo, depende del proveedor)E-mail: [email protected]

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Sujeto a modificaciones sin previo aviso.Este documento contiene descripciones generales sobre las posibilidades técnicas que pueden, pero no tienen que darse en el caso individual. Por ello, las presta-ciones deseadas se determinarán en cada caso al cerrar el contrato.

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No. de pedido IC1000-G310-A100-X-7800

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