Interruptores de Poder

8/16/2019 Interruptores de Poder

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UNIVERSIDAD DE TARAPACÁEscuela Universitaria de

Ingeniería Eléctrica Electrónica

Protecciones EléctricasInterruptores de Poder

Protecciones Eléctricas - Escuela Universitaria de IngenieríaEléctrica-Electrónica UTA

DanielIqui


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Interruptor de Poder

Objetivo

Conectar, mantener conectado y desconectar uncircuito bajo condiciones normales y anormalesmediante contactos separables en un ciclo dado.

Permite aislar elpunto de falla

Opera bajo el controlde la protección


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Introducción

• El principio básico de todos los interruptores es el mismo de los domésticos. Un contacto

fijo y uno móvil, que se puede desplazar con rapidez, creando una separación no conductoraentre ambos.• La separación se logra usualmente mediante la acción de un resorte previamente

comprimido.• Al comenzar la separación de los contactos, disminuye la superficie de contacto. Aumenta la

densidad de corriente y, consecuentemente, la temperatura del material.• El ambiente en torno del último punto de contacto se calienta fuertemente, creándose

temperaturas superiores a los 3000 º K.• A esta temperatura, se ioniza el gas circundante, permitiendo así el paso de la corriente, a

pesar del espacio físico que se empieza a crear.• La propia corriente mantiene la temperatura necesaria para conservar el arco.• La inercia térmica de la columna ionizada mantiene un ambiente propicio para que el arco

se mantenga, a pesar que la corriente cruza por cero periódicamente.• La impedancia del arco es tipo resistiva.


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Componentes del interruptor

Para Comandar el interruptoCircuito de control

Contactos principales Apertura o cierre del interruptor

Permiten reflejar, hacicentros de control y haprotección misma el estadinterruptor (verificar si el pfue correcto o en caso contenviar señales de operación

otros interruptores)

Contactos auxiliares

Cámara de extinción

Posee un diseño adecuadoambiente de alta dieléctrica para extinguir eMedios dieléctricos, ejs: Agas SF6.


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Características fundamentales del interruptor

• Minimizar tiempo de apertura. Separación inicial de loimplica la inmediata apertura del circuito (arco).• La interrupción se produce en el primer cruce p

corriente, pero, si en ese instante la separación de los cosuficiente, el voltaje entre ellos hace que el arconuevamente.• Normalmente la interrupción definitiva se produce entercer paso de la corriente por cero. La separación de losuficiente para impedir el recebado del arco.

Rapidez deseparación de los

contactos principales

Capacidad deinterrupción

• Garantizar la interrupción de la máxima corriente de co• Depende de la capacidad del medio dieléctrico para edebe ser capaz de extraer hacia el exterior la energía proceso.• En AT se aumenta mediante cámaras de extinción contactos deben operar sincronizadamente.


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Tipos de interruptores de poder

CB = 52 : Interruptor de poder

Interruptores en aceite

Interruptores de aire

Interruptores en gas - SF6hexafluoruro de azufre

Interruptores en vacío


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Interruptores de poder


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Interruptores en aceite

Gran volumen de aceite

Los contactos se desplazan dentro de un

tanque lleno con aceite mineral. El aceite sirve de aislante entre el tanque

puesto a tierra y los contactos que se hallan a latensión de línea (tanque muerto).

También sirve como refrigerante paraextinguir el arco. El calor del arco evapora elaceite que lo rodea, produciendo hidrógeno apresión.

La gran conductividad térmica del hidrógenoy el carácter explosivo que le da la presiónacumulada contribuyen a ahogar rápidamente elarco.

Robusto, sencillo y fácil de mantener. Excesivo peso y tamaño, esto dificulta

construirlos para tensiones superiores a 154 kV.

Pequeño volumen de aceite

Se reduce la cantidad de aceite

de un diseño más elaborado de la cámextinción.

La cámara se coloca al mismo pde los contactos, eliminando la necesaislación entre ellos (tanque vivo), hque la cámara sea más pequeña.

Se pueden colocar cámaras en operar así en líneas de tensión elevadkV).

En general son los interruptobaratos.


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Interruptores de aire comprimido

•

El arco se apaga estirándolo y enfriándolo con ayuda de un chorro de aire avelocidad supersónica.• Son caros debido a que requieren de una planta de aire comprimido.• Las cámaras de extinción están a tensión de la línea y pueden ser unidas en serie

para alcanzar cualquier nivel de tensión.


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Interruptores con hexafluoruro de azufre – SF6

• El arco se apaga en una cámara llena con SF6 a baja presión.• El SF6 es un gas incombustible de alta rigidez dieléctrica y tiene una gran afinidad

por electrones, capturándolos inmediatamente del gas ionizado, y dificultando así que el arco se mantenga.

• Durante la breve permanencia del arco, el gas se disocia en sus componentes S(azufre) y F (fluor) los que se recombinan a temperaturas de 2000 º K, lo quecontribuye a mantener sus propiedades con el tiempo.

• Sin embargo, estos elementos, aunque presentes durante un breve tiempo, sonaltamente corrosivos, lo que obliga a usar materiales especiales en los contactos,aisladores y lubricantes.

• No pueden ser abiertos para mantenimiento o inspección (no puede habervestigios de suciedad).

• El SF6 se licua a temperaturas bajas (< 10º C), obligando a usar calefactores en losinterruptores de exterior.


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Interruptores con hexafluoruro de azufre – SF6


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Interruptores en vacío

• El arco se produce dentro de una cámara en la que se ha hecho el vacío.• El número de moléculas disponibles para la ionización es muy pequeña, por lo que

el arco se interrumpe por sí solo al pasar la corriente por cero.• Sin embargo, con corrientes muy altas, sus contactos se empiezan a vaporizar,

dando origen a un gas metálico que es capaz de ionizarse y mantener un arco apesar del alto vacío inicial; razón por la cual no se fabricaban comercialmente.

• Actualmente, con el avance de la tecnología (mejoramiento en el sellado de lacámara y el uso de nuevos materiales), se fabrican interruptores de vacío de mediatensión.

• Son rápidos y de tamaño reducido.


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Algunas características de los interruptores

Voltaje nominal máximo, es el voltaje rms máximo al cual el interruptor puede operar en formapermanente. Se escoge un valor algo superior a la tensión nominal del sistema.

Corriente nominal, es la corriente máxima rms que los contactos del interruptor puedensoportar en forma permanente, sin calentarse excesivamente.

Corriente nominal de cortocircuito, valor rms de la corriente simétrica máxima de cortocircuitoque el interruptor puede interrumpir de forma segura al voltaje nominal máximo. Se mide en elinstante en que los contactos principales comienzan a separarse , tiempo que es inferior altiempo total requerido para extinguir el arco.

Factor de rango de voltajes K, determina el rango de voltajes de operación sobre los cuales losMVA nominales de interrupción se mantienen constante. Se define como la razón entre elvoltaje nominal máximo y el límite inferior del rango.


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Algunas características de los interruptores

Capacidad de interrupción simétrica, valor rms de la corriente simétrica máxima cortocircuito que el interruptor es capaz de interrumpir en el momento que se abren suscontactos; esta capacidad depende del voltaje de operación Vop.


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Ejemplo

Un interruptor de 69 kV tiene un factor de rango de voltaje de 1.21 y unacorriente nominal de 1200 A, tiene una corriente de cortocircuito nominal de

19000 A a un voltaje nominal máximo de 72.5 kV. Determinar: a) la capacidadde interrupción simétrica máxima del interruptor, b) el rango de voltajes, c) lacapacidad de interrupción simétrica a 66 kV, y d) la capacidad de interrupciónsimétrica a 50 kV.

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