Norberto I. Sirabonian - Alfredo Rifaldi
apa03.jpg La corriente de apertura en general se reduce con el tiempo, cuando hay generadores próximos. Se determina el factor mu de reducción que depende se la relación corriente subtransitoria, corriente nominal.
apa04.jpg La corriente subtransitoria reduce su amplitud, a medida que transcurre el tiempo. La apertura del interruptor demora cierto tiempo, la excitación del rele, y los tiempos del mecanismo de disparo. La reducción de la corriente en el tiempo depende de la cercanía (eléctrica) a los generadores.
apa05.jpg Obsérvese una corriente de cortocircuito sin efectos de decremento (influencia de generadores y motores – muy alejado el punto de cortocircuito), y con notables efectos de las corrientes subtransitoria y transitoria.
apa06.jpg La corriente de cortocircuito muestra un pico máximo que se mide en valor de pico, y una amplitud en el momento de interrupción (extinción de la corriente), esta se mide en valor eficaz.
apa07.jpg Son varias características:
- tensión nominal (máxima a la que se lo puede utilizar)
- corriente nominal (permanente)
- corriente de interrupción (en kA eficaces)
- corriente de cierre (que puede establecer – pico)
- corriente de pico (en cortocircuito)
- medio de extinción del arco
- algunas condiciones de utilización en la red (proximidad de capacitores, reactores, corriente a interrumpir, tensión que aparece al momento de interrupción)
- frecuencia
- utilización en corriente continua
apa08.jpg determinación de la corriente a interrumpir, y características de la interrupción.
apa09.jpg establecimiento del cortocircuito.
apa10.jpg La potencia de cortocircuito es una magnitud que no debe ser usada, ya que no tiene sentido físico, pero es muy cómodo usarla, y por eso todavía esta difundida su utilización.
Hay interruptores cuyo poder de interrupción (en kA) es constante, si se reduce la tensión la corriente que pueden interrumpir es la misma, hay otros que permiten un incremento en la corriente cuando se reduce la tensión a que están sometidos.
Estas situaciones se presentan frecuentemente con interruptores de media tensión, y su poder de interrupción debe determinarse con tensiones intermedias entre valores de ensayos conocidos (generalmente se interpola en un diagrama con ambos ejes logarítmicos).
apa11.jpg Las soluciones antiguas todavía en uso, presentan en la media tensión interruptores en gran volumen de aceite. En las cabinas de maniobra se observan las barras, un seccionador, el interruptor, y el cable saliente, cada sector separado por paredes de mampostería, o rejas, o chapa metálica.
apa12.jpg la evolución de la técnica propuso interruptores en pequeño volumen de aceite, de menor costo de aceite que el de gran volumen, lográndose reducir el consumo de hidrocarburo necesario. El paso siguiente fue proponer el interruptor dentro de una celda (tablero) metálica, ensayada en fabrica y también de mínimo tamaño.
apa13.jpg aparecieron otros medios de extinción del arco, hexafluoruro de azufre, vacío, manteniéndose el criterio de la celda, con grandes esfuerzos técnicos se logro reducir el tamaño.
apa14.jpg las corrientes de cortocircuito de generadores pueden presentar algunas particularidades como ausencia de pasaje por cero de la corriente durante cierto tiempo, hay interruptores que insertan una resistencia, de manera que cambian la constante de tiempo de la corriente continua, y fuerzan el pasaje por cero de la corriente, facilitando así la interrupción.
apa15.jpg los interruptores destinados a líneas aéreas deben interrumpir con éxito además de la falla en bornes, una falla que se presenta en la línea a poca distancia del interruptor (que por esa razón se la llama falla kilométrica) que se caracteriza por una menor corriente pero una tensión de retorno con una muy fuerte pendiente inicial.
apa16.jpg según sea la efectividad de la puesta a tierra del neutro de la fuente, el factor de puesta a tierra tiene distinto valor, en caso de falla a tierra se observa la tensión de las fases sanas y se la relaciona con la tensión antes de la falla
apa17.jpg El interruptor tiene dos aislaciones, con funciones distintas, hacia tierra y entre contactos, ambas aislaciones en general tienen iguales características, pero en algunos casos se presentan condiciones especiales.
apa18.jpg la figura muestra tensión y corriente en bornes de un interruptor durante el establecimiento del cortocircuito y la interrupción, obsérvese el prearco durante el cierre, el inicio del arco en la apertura, y la tensión de restablecimiento
apa19.jpg es de interés que desde el momento de las orden de apertura, hasta la interrupción transcurra el menor tiempo posible, sucesivas mejoras tecnológicas han llevado este tiempo a lo que parece un limite de 40 ms.
Para interruptores de baja tensión, que tiene pequeñas masas en movimiento este tiempo se ha reducido a menos de medio ciclo, lográndose entonces con cámaras de interrupción adecuadas, limitar la amplitud de la corriente de cortocircuito presente (interruptores limitadores)
apa20.jpg obsérvese la corriente de cortocircuito presunta, y el pico limitado de la corriente pasante por el interruptor.
apa21.jpg la característica saliente del seccionador es producir una separación visible de los contactos.
Las características que especifican un seccionador son parecidas a las que corresponden a un interruptor, solo falta el poder de interrupción.
apa22.jpg en media tensión se utilizan interruptores de maniobra o seccionadores bajo carga frecuentemente combinados con fusibles. La interrupción de un fusible causa la apertura tripolar del seccionador
apa23.jpg obsérvese un seccionador con sus cuchillas principales, y la cuchilla de tierra, que permite la puesta a tierra de la línea.
Esta solución es característica de la alta tensión, donde al interruptor quedan asociados dos seccionadores (lado barras, lado línea) que se abren particularmente para el mantenimiento.
En media tensión para lograr esta misma condición de seguridad se hacen los interruptores montados sobre un carro extraíble.
apa24.jpg La figura muestra la solución antigua de celda de media tensión, con seccionador e interruptor, y la solución actual con interruptores de tipo extraíble, las características de los contactos de seccionamiento deben ser análogas a las características de los seccionadores, ya que cumplen dicha función.
apa25.jpg mientras que los interruptores son aparatos de costo relativamente elevado, los seccionadores son económicos, y entonces se ha tratado en el campo de la media tensión de lograr con ellos hacer maniobras.
La evolución de las soluciones constructivas agrego una cuchilla rápida a las cuchillas principales, y una cámara de interrupción, lográndose así seccionadores bajo carga.
Los modelos mas primitivos, con cámaras al aire pierden rápidamente las características de buen interruptor (de corriente limitada) que se pretendió darles, y en ambientes cerrados y húmedos el arco no apagado por la cámara puede dar origen a fallas que evolucionan terminando en un cortocircuito trifásico a tierra
apa26.jpg La figura muestra un seccionador bajo carga combinado con fusible, solución que se difundió en las cámaras de media tensión.
apa27.jpg La figura muestra una celda de media tensión de un tablero de simple juego de barras, con interruptor seccionable.
apa28.jpg una característica muy importante para los aparatos de maniobra es la cantidad de maniobras que pueden efectuar sin mantenimiento, las maniobras se distinguen en maniobras mecánicas, e interrupciones de corriente. El grafico muestra como según el valor de corriente interrumpida las consecuencias en la vida eléctrica de los contactos.
apa29.jpg en alta tensión son característicos los seccionadores de dos o tres aisladores por polo.
apa30.jpg los seccionadores pueden disponerse con sus polos paralelos o en fila india, en las distintas soluciones constructivas del campo de una estación eléctrica.
apa31.jpg en muy alta tensión son frecuentes las soluciones con seccionadores de pantógrafo. El seccionamiento se desarrolla en vertical.
apa32.jpg algunas soluciones constructivas ofrecen con el mismo tipo de aparato, lograr un seccionamiento vertical, o un seccionamiento horizontal, pudiendo llegarse a utilizar como polo fijo del seccionador (de seccionamiento horizontal) otro aparato (transformador de corriente o de tensión por ejemplo).
apa33.jpg obsérvense los aparatos de un campo de transformador de 500 kV.
apa34.jpg una particularidad de los seccionadores de pantógrafo, es que el contacto fijo va prendido de las barras superiores, y debe quedar dispuesto con limitaciones importantes de su movimiento.
