aparatos de maniobra en 13,2 kv

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APARATOS DE MANIOBRA Característica nominales de los aparatos : Son los valores característicos de los mismos , sirven para denominarlos, están inscritos en la placa de característica, las principales son: 1 - Tensión nominal: Valor de tensión que sirve para designarlo y a la cual se refieren sus condiciones de funcionamiento en caso de apertura o cierre. 2 - Corriente nominal o de servicio : Es la corriente que el aparato puede soportar indefinidamente en condiciones nominales de empleo, existen valores normalizados que detallamos a continuación: 25, 50, 100, 200,400, 630, 800, 1250, 1600, 2000, 2500. (Amperios). 3 - Poder o capacidad de ruptura: Poder de ruptura ; Es la mayor intensidad de corriente que un aparato es capaz de cortar en condiciones de empleo nominales (dadas en KA), o sea es la mayor corriente que es capaz de cortar en determinadas condiciones de empleo, se expresa en un valor de corriente.

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Capacidad de ruptura : Es la potencia máxima que puede cortar el aparato, para corrientes trifásicas, la capacidad de ruptura es : S = Ur * I * (3 (1/2)) Ur = Tensión de restablecimiento, es la tensión que se establece en bornes del aparato después de la extinción del arco. I = Poder de ruptura. Condiciones de empleo que influyen sobre el poder de ruptura : - Característica del circuito de carga - Naturaleza de la corriente y del sistema de red sobre el cual este instalado el aparato. - Numero de cortes que se le exija. - Niveles de sobre tensión tolerables (para el caso de cargas capacitivas 4 - Poder o capacidad de conexión : Poder de conexión : Es la mayor corriente que el aparato es capaz de conectar a una temperatura dada ( funcionando en condiciones nominales ), sin deteriorarse ni dar origen a calentamientos excesivos. Capacidad de conexión : Potencia correspondiente al poder de conexión.

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5 - Sobre intensidades admisibles en caso de cortocircuito: Se expresan en los siguientes valores : - Valor eficaz de la corriente de corto circuito que el aparato puede soportar durante un tiempo determinado (un segundo por ejemplo) a la frecuencia nominal. Amplitud máxima de la corriente de cortocircuito que el aparato puede soportar ( Is ), esta produce esfuerzos dinámicos importantes. SECCIONADORES O DESCONECTADORES Son aparatos destinado a producir la apertura o cierre de circuitos (conexión galvánica), para producir la aislacion, de diversos elementos, de una red bajo tensión, por ello su APERTURA deberá ser VISIBLE para dar confianza y seguridad del estado del mismo, al operador; estos seccionadores JAMAS OPERAN BAJO UN ESTADO DE CARGA , es decir se efectuara la maniobra cuando no circule corriente por los mismos, repetimos no están preparados para cortar corrientes, por ello no es necesario que la operación o maniobra de apertura se efectúe rápidamente.

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SECCIONADORES BAJO CARGA Estos aparatos están destinados a interrumpir o conectar circuitos en condiciones normales de carga, la apertura debe ser visible (no están preparados para operar en condiciones de corto circuito), se los suele llamar seccionadores de potencia, Operan en forma visible y con cargas nominales. Los seccionadores se clasifican según la forma en que operan los contactos - Seccionadores de cuchillas giratorias : Muy empleados para tensiones medias, tanto para montaje interior como exterior.

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- Seccionadores de cuchillas deslizables : Las cuchillas se deslizan longitudinalmente, se utilizan en lugares de espacio limitado

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- Seccionadores de columnas giratorias : Se utilizan en instalaciones de distribución, a la intemperie y para tensiones de servicio a partir de 30 KV. pueden ser de : a-Una columna central giratoria. b-de dos columnas laterales giratorias

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SECCIONADORES DE PANTOGRAFO Fueron creados para simplificar la concepción y realización de las instalaciones de distribución de alta tensión a la intemperie, consta de dos brazos araticulados, se caracteriza por la supresión de uno de los contactos que es reemplazado por un contacto que se efectúa directamente sobre la linea.

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INTERRUPTORES Son dispositivos destinados a interrumpir o establecer circuitos en condiciones anormales de carga, así como las condiciones anómalas que se presenten en el caso de corto circuito. INTERRUPTORES EN BAÑO DE ACEITE El corte ser realiza en el interior de depósitos cerrados y llenos de aceite aislante, esto no evita la formación del arco durante la separación de los contactos pero, en cambio se consigue que la energía sea absorbida por la vaporización y descomposición del aceite, logrando de esta manera la refrigeración enérgica de contactos y la columna del arco. Presenta las siguientes ventajas : - Menor longitud de arco. - Mejor aislamiento entre piezas sometidas a tensión y carcaza, etc.

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Inconvenientes : - Inflamabilidad del aceite en caso de falla o ruptura. - La mezcla de gases y aire puede ser explosiva. - En el aceite se produce contaminación por carbón, etc. por efecto del arco, esto deteriora sus cualidades aislantes con el tiempo. - No son adecuados para interrumpir corrientes continuas. Los podemos clasificar en : - Interruptores de ruptura libre - Interruptores con cámara de explosión o ruptura controlada INTERRUPTORES EN PEQUEÑO VOLUMEN DE ACEITE En estos aparatos se prescinde del aceite como aislante, sustituyéndolo por un recipiente por fase de material aislante y se limita el volumen de aceite, al justo necesario para llenar la cámara de ruptura mas una reserva para reemplazar lo que se va consumiendo.

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Ventajas : - son auto reguladores, es decir cuanto mayor es la corriente a cortar, mayor la cantidad de gas producida y por ello mas enérgica la acción de extinción de dichos gases. - Tienen desionizacion rápida del trayecto del arco, por la continua renovación del aceite contenido en la cámara. - Presenta una caída de tensión en el arco excepcionalmente baja, entonces no presenta problemas de sobre tensiones en el momento de la extinción. - Mínima disipación de energía. - Carbonización del aceite muy limitada. - Reducido deterioro de los contactos, esto por

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INTERRUPTORES EN GRAN VOLUMEN DE ACEITE

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INTERRUPTORES NEUMATICOS O DE AIRE COMPRIMIDO : Utilizan el principio de corte del arco eléctrico por soplado de aire, consiste en enviar una fuerte corriente de aire al centro del arco que, por esta causa se desioniza, después del paso por cero de la corriente. Ventajas : - Se puede utilizar en todos los niveles de tensión y todas las potencias de ruptura, son preferidos para muy altas tensiones y la capacidad de ruptura de estos interruptores es tanto mayor cuanto mayor la presión del aire. - Presenta mucho menor probabilidad de incendio. Inconvenientes : - Requiere de una instalación de aire comprimido, con los problemas propios que esto trae aparejado (mantenimiento, etc.). Merece ser mencionado por su principio de funcionamiento y su construcción diferente, el disyuntor de chorro libre, sus principales característica son: - Hasta que no se ha recorrido el espacio para la tensión de prueba, no comienza el soplado del aire, sobre el arco. - La extinción del arco se realiza al aire libre.

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INTERRUPTORES DE SOPLADO MAGNETICO : Utilizan el principio de apagado del arco por alargamiento del mismo, que se logra mediante un soplado magnético, no utilizan aire comprimido.

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En serie con los contactos del interruptor, se conecta una bobina de soplado constituida por un núcleo de hierro y varias vueltas de hilo de cobre o de platina. Mientras esta cerrado el interruptor o mientras exista un arco entre sus contactos, la corriente circula por esta bobina. Esta corriente produce un flujo magnético que circula por el núcleo, por las piezas polares de la bobina de soplado y por los contactos principales del interruptor. Cuando se forma un arco eléctrico este produce un campo magnético a su alrededor. Ambos campos magnéticos se repelen y como consecuencia el arco sufre un empuje hacia arriba y se hace cada vez mas largo hasta que se corta.

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INTERRUPTORES DE HEXAFLORURO DE AZUFRE El hexafloruro de azufre es el único gas que reúne las propiedades físicas, químicas, eléctricas favorables para la extinción de los arcos de los disyuntores, es un gas incoloro, inodoro, no tóxico y no inflamable, es químicamente estable, es uno de los gases mas pesados con una densidad 5 veces superior a la del aire su coeficiente de transmisión del calor es 1.6 veces mayor que el del aire a una presión de 2.5 Kg/cm2 y es de 25 veces a presión atmosférica, esto constituye una propiedad muy interesante pues permite la rápida evacuación del calor, evitando elevaciones de temperatura.

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Este es un gas halógeno, no ataca ningún material estructural a temperatura inferiores de 500* C y permanece estable a temperaturas a las que el aceite se oxidaría y degradaría, a la temperatura de arco se descompone en fluoruros de azufre, pero en pequeño grado, cuando se extingue el arco el gas se recombina recuperando su estructura original y permaneciendo casi intacto, las pequeñas cantidades de productos que podrían quedar son absorbidas por alumina activada dispuesta a tal efecto, los fluoruros metálicos en forma de polvo que se forman durante el arco tienen buenas propiedades dieléctricas por lo que no afectan la calidad de aislacion del dispositivo interruptor, la rigidez dieléctrica del Hexafloruro de azufre a presión atmosférica es mas del doble que la del aire ( aumenta rápidamente con la presión ), no produce depósitos de carbón, es muy electronegativo pero los iones cargados son muy pesados de modo que no intervienen en la conducción esta es una de las cualidades que le otorga excepcionales cualidades dieléctricas, y también su gran poder de extinción del arco.

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Es posible cortar este gas corrientes del orden de 100 veces las que se cortarian con aire, bajo condiciones idénticas. - Ventajas: - Constante de tiempo de la columna del arco muy pequeña - Alta rigidez dieléctrica y una rápida recuperación del poder aislante después de la extinción del arco - El circuito es cortado con una velocidad de aumento de la tensión excepcionalmente alta - Muy alta capacidad de ruptura Podemos hacer las siguientes curvas comparativas en las que vemos las notables diferencias frente al aire.

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COMO SE ELIGE UN INTERRUPTOR ? Hemos dicho que los interruptores son elementos destinados a abrir o cerrar circuitos, en condiciones normales de funcionamiento o condiciones excepcionales como sobrecargas o cortocircuitos, la operación normal la realiza un operario, y la maniobra excepcional se efectúa en forma automática, protegiendo el circuito sobre el que esta instalado. Como vemos los interruptores se pueden dividir en dos grandes grupos, el primero comprende los interruptores a ser conectados sobre la salida de los generadores de transformadores y sobre líneas de salidas principales, su función es de protección, el segundo grupo actuara sobre la carga, por ejemplo motores, la función de estos será de maniobra y protección. Para la selección del interruptor el usuario debe considerar todas las características eléctricas, mecánicas y constructivas del aparato, condiciones que se encuentran descritas en los catálogos que suministra el fabricante, como se establece a continuación:

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- Tensión nominal - Frecuencia nominal - Corriente nominal - Poder de interrupción - Duración total del cierre - Poder de cierre - poder de seccionamiento - corriente de breve duración - numero de maniobras horarias - Ejecución al aire, en caja aislante, etc. - Sistematización de bornes exteriores - Tipo de comando, a resorte, a motor , etc. - Sistematización del comando : Frontal, lateral, posterior, etc. - Tipos de relés : térmicos, magnéticos, con retardo, a tiempo fijo, a tiempo dependiente, a tiempo independiente. - Dimensiones mecánicas, es decir dimensiones efectivas. - Dimensiones eléctricas : esto es dimensiones mecánicas aumentadas en las zonas correspondientes para la descarga de llamas de las cámaras apaga chispas. - Grado de protección contra contacto accidental y contra la acción del medio ambiente - Temperatura ambiente de regulación

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- repuestos , accesorios, etc.: relé de falta de tensión Relé de apertura Contactos auxiliares Bloqueos mecánicos o eléctricos Consideremos a continuación cada uno de los mencionados TENSION NOMINAL Se define como : El valor de tensión usado para designar un aparato al cual están referidas las condiciones de uso y funcionamiento del aparato y en base al cual están fijados las condiciones de prueba y los limites de las tensiones de ejercicio. Puede ocurrir en la practica que las tensiones nominales sean mas de una, en tal caso la tensión nominal máxima coincidirá con el valor de tensión de aislacion. Puede ocurrir que por condiciones de seguridad los niveles de tensión de aislacion son superiores a los niveles consideradas por las normas. La verificación que se debe efectuar es garantizar que el valor nominal de tensión del interruptor seleccionado sea igual o mayor que la que será aplicada en forma permanente en la instalación misma.

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FRECUENCIA NOMINAL El dato de la frecuencia tiene particular importancia dada la diferencia de frecuencia de generación que existe, de 50 o 60 Hz. CORRIENTE NOMINAL Es la máxima corriente permanente ( expresada en valor eficaz ) que en un ambiente a temperatura determinada, puede ser soportada sin dar lugar a temperaturas superiores a las limites establecidas por normas. Las temperaturas previstas por norma para los ambientes industriales es de 40 C., asimismo están establecidos los valores de sobrecalentamiento máximo según el tipo de aislacion que disponga el aparato. PODER DE INTERRUPCION : Para valores superiores a los 1000 Voltios se establece lo siguiente. PODER DE INTERRUPCION DE CORTO CIRCUITO : Es la corriente mas intensa que un aparato es capaz de interrumpir bajo corto circuito, para determinadas condiciones de la tensión de retorno del circuito de alimentación de uso y de funcionamiento.

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PODER DE INTERRUPCION EN CORRIENTE ALTERNA Representamos en la siguiente figura la corriente y la tensión en función del tiempo en el momento de la interrupción En el instante de la interrupción la tensión decrece casi hasta cero, mientras que la corriente crece muy rápidamente hasta alcanzar después de 1/100 seg el máximo valor de cresta Ip , tal valor es un valor variable en función del instante en que se produce la falla, y del factor de potencia del circuito que es recorrida por la corriente de falla. La relación entre la corriente máxima y la mínima es aproximadamente 2. Componente de alterna y continua de la corriente de corto circuito Se demuestra que en el caso mas general de falla, la corriente es la superposición de una continua y otra alterna, la componente alterna tiene característica simétrica respecto de un eje de valor variable que es el valor de continua, resumamos el tema diciendo que el tipo de onda de falla depender del tipo de corto circuito, si es monofásico, bifásico, trifásico, etc. Ademas se especifican los poderes de interrupción simétrico y asimétrico . Poder e interrupción simétrico Esta expresado según Iac/( 2 (1/2) ) Es el valor de la componente simétrica medida sobre el oscilograma en el instante de la separación de los contactos.

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TENSION DE RETORNO : Es la tensión Vr indicada en la figura, es la tensión que se reestablece en el circuito cuando al termino del cortocircuito, en los primeros instantes del reestablecimiento, en la fase primera, después de la interrupción, tal tensión puede llegar a asumir por efecto de fenómenos transitorios un valor notablemente mas elevado que aquel existente antes del corto circuito. CONSECUENCIAS DEL CORTO CIRCUITO EN CORRIENTE ALTERNA : Apenas se manifiesta la corriente de corto circuito (AA), esta provoca la intervención del relé de máxima del interruptor, que actuando sobre el dispositivo de desenganche activa la apertura, después de un brevísimo instante (BB) se inicia la separación de los contactos y la formación del arco, que permite durante algunos instantes la circulación de corriente, la corriente de falla pasa por cero en el instante (CC) y en (DD) se produce la extinción total del arco, el cortocircuito se interrumpe.

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DURACION TOTAL DE INTERRUPCION : La duración total de la interrupción, es el intervalo de tiempo que transcurre entre el instante en el cual actúa el comando de apertura y aquel instante en que se produce la extinción definitiva del arco, podemos dividirlo en las siguientes etapas : - Tiempo de apertura ; Es el intervalo de tiempo entre el instante en el cual actúa el comando de apertura y el instante de apertura de los contactos o separación metálica del circuito, comprende por lo tanto la duración necesaria para el funcionamiento de eventuales relés y contactos interpuestos, que constituye la parte integrante del dispositivo de maniobra y reguladores de retardo mínimo. - Tiempo de arco ; Tiempo que toma la operación de apertura, transcurre entre el instante de separación de los contactos y el instante de extinción del arco.

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COSIDERACIONES ACERCA DEL TIEMPO DE APERTURA Y SOBRE LA DURACION DEL ARCO : El tiempo de apertura depende exclusivamente de las característica mecánicas el dispositivo de apertura y puede, en consecuencia, considerarlo como una constante del aparato. La duración de l arco depende de la corriente a interrumpir, de la tensión de retorno y del factor de potencia, además de la rapidez con que se separan los contactos. De un punto de vista mas general, es preferible que la duración total de la interrupción sea mas bien pequeña; en tal caso se reduce el tiempo de permanencia de la corriente de falla sobre el circuito y en consecuencia también los posibles daños que esta puede ocasionar. En el caso de protección selectiva el tiempo de apertura es aumentado con tiempos crecientes de "valle a monte" de manera que la interrupción se verifique en forma mas próxima a la zona de falla en el consumo, afectando de esta manera la menor porción posible del circuito o red. MANIOBRA