Interruptores de Potencia
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CURSO CURSO NORMAS Y PROCEDIMIENTOS NORMAS Y PROCEDIMIENTOS
PARAPARA MANTENIMIENTO ELECTRICO DE MANTENIMIENTO ELECTRICO DE SUBESTACIONES SUBESTACIONES
Mdulo 1 CONCEPTOS BSICOS DE SUBESTACIONES
1.3 EQUIPOS DE PATIO
1.3.2 INTERRUPTORES DE POTENCIA1.3.2 INTERRUPTORES DE POTENCIA
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INTERRUPTORES
Un interruptor es un dispositivo cuya funcin es interrumpir y restablecer lacontinuidad en un circuito elctrico. Si la operacin se efecta sin carga (corriente),el interruptor recibe el nombre de desconectador o cuchilla desconectadora.
Sin embargo si la operacin de apertura o de cierre la efecta con carga (corrientenominal) o con corriente de corto circuito (en caso de alguna perturbacin) elinterruptor recibe el nombre de disyuntor o interruptor de potencia.
Los interruptores en caso de apertura, deben asegurar el aislamiento elctrico delcircuito.
Los interruptores de potencia, como ya se mencion, interrumpen y restablecen lacontinuidad de un circuito elctrico. La interrupcin la deben efectuar con carga ocorriente de corto circuito y se construyen en dos tipos generales:
Interruptores de aceite.Interruptores neumticos.
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FUNCIN DE LOS INTERRUPTORES
Se utilizan para:
Establecer o interrumpir la corriente permanente de un circuito
Interrumpir las corrientes de falla de un circuito
Su funcin principal es conectar y desconectar los circuitos
Proceso de corte:
Separacin de contactos Arco elctrico
Extincin del arco elctrico
Reforzamiento dielctrico del espacio entre contactos Tensin de restablecimiento
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FUNCIN DE LOS INTERRUPTORES
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FUNCIN DE LOS INTERRUPTORES
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Interruptor automtico Cmara de corte
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DEFINICIONES
Arco elctrico
Corriente que se desarrolla entre los contactos del interruptor
despus de estar separados
Tensin de arco
Tensin entre contactos cuando existe arco elctrico
Tensin transitoria de recuperacin TTR
Tensin transitoria que aparece entre los contactos despus de lainterrupcin del arco
Tensin de encendido
Tensin requerida entre los contactos para el encendido del arco
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TIPOS
Segn el sitio de la instalacin
Interiores: Comunes en tensiones 4,6< Um< 34,5 kV
Exteriores: Para tensiones Um > 34,5 kV, y estospueden ser:
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TIPOS
Segn el sitio de la instalacin (cont.)
Exteriores:
Tanque vivo: el mecanismo deinterrupcin se encuentra enpequeas cmaras, las que seubican en soportes aislantes
Caractersticas:
Ocupan menos espacio
Son menos costosos
Utilizan menos medios deextincin
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Segn el sitio de la instalacin (cont.)
Exteriores:
Tanque muerto: consiste en untanque con el mecanismo deinterrupcin que se conecta a laalta tensin mediante bujes
TIPOS
Caractersticas:
Los transformadores de corriente se
pueden instalar en los bujes
Se comportan mejor ante sismos
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Segn el medio de extincin
Aceite: los contactos seencuentran sumergidos enaceite el cual tiene la funcin derefrigerar y de extinguir el arco
TIPOS
VENTAJAS:- Comparativamente usan una menorcantidad de aceite (5%).- Menor tamao y peso en comparacin alos de granvolumen.- Menor costo.- Pueden emplearse tanto en formamanual comoautomtica.- Fcil acceso a los contactos.
DESVENTAJAS-Peligro de incendio y explosin aunque enmenor grado.- No pueden usarse con reconexinautomtica.- Requieren un mantenimiento frecuente yreemplazos peridicos de aceite.- Sufren de mayor dao los contactosprincipales.
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Segn el medio de extincin (cont.)
Interruptores en airecomprimido: El arco elctrico essoplado por aire comprimido enla cmara de extincin.
TIPOS
VENTAJAS- No hay riesgos de incendio oexplosin.- Operacin muy rpida.- Pueden emplearse en sistemas conreconexin automtica.- Alta capacidad de ruptura.- La interrupcin de corrientesaltamente capacitivas no presentamayores dificultades.- Menor dao a los contactos.- Fcil acceso a los contactos.- Comparativamente menor peso.
VENTAJAS- Poseen una compleja instalacindebido a la red de aire comprimido,que incluye motor, compresor,tuberas, etc.,- Construccin ms compleja,- Mayor costo.- Niveles de ruido altos al operar.
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Segn el medio de extincin :(cont.)
Interruptores en SF6: El SF6 esun gas que se encuentra apresin dentro de la cmara deextincin y es el que produce elsoplado del arco.
TIPOS
VENTAJAS- Alta rigidez dielctrica que hace que seaun excelente aislante.- Altamente estable, inerte, inodoro.- No hay riesgos de incendio o explosin.- Son menos pesados.- Bajo mantenimiento.- Bajo nivel de ruido.
DESVENTAJAS- El SF6 es 2.500 veces ms potente queel CO2 para producir efecto Invernadero.- Pueden generar productos altamentetxicos durante la extincin del arco, sinembargo dada su alta estabilidad estosproductos tienen poca vida.
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Segn el medio de extincin : (cont.)
Vaco: Esta tecnologa aparece enlos aos 60. Los contactos estndentro de una botella especial enlas que se ha hecho el vacio casiabsoluto. Se usan principalmenteen sistemas de baja y mediatensin.
TIPOS
VENTAJAS- Tiempo de operacin muy rpida, engeneral la corriente se anula a la primerapasada por cero.- No hay riesgos de incendio o explosin.- Son menos pesados y ms baratos.- Prcticamente no requierenmantenimiento y tienen una vida tilmucho mayor a los interruptoresconvencionales.- Rigidez dielctrica entre los contactos serestablece rpidamente impidiendo lareignicin del arco.
DESVENTAJAS- Dificultad para mantener la condicin devaco.- Generan sobre-tensiones producto delelevado di/dt.- Tienen capacidad de interrupcinlimitada.
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Segn el mecanismo de operacin:
Resortes: la energa se almacena en resortes. Requiere motor para cargar elresorte
Neumtico: la energa se almacena en aire comprimido. Requiere un moto-compresor para mantener la presin constante
Hidrulico: La energa se almacena en aceite a presin. Se requiere una bombapara mantener la presin de aceite.
TIPOS
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RELACIN ENTRE TENSIONES NOMINALES Y TIPO DE INTERRUPTOR
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Clasificacin segn IEC
Segn su durabilidad elctrica: clase E1 E2
Segn su desempeo ante corrientes capacitivas: clase C1 C2
Segn su durabilidad mecnica: clase M1 M2
TIPOS
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CLASIFICACIN DE ACUERDO CON IEC
Segn la durabilidad elctrica
Clase E2: diseados con durabilidad elctrica extendida, es decir, las partes de
interrupcin del contacto principal no requieren mantenimiento
Clase E1: no clasificados en Clase E2
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CLASIFICACIN DE ACUERDO CON IEC
Segn su desempeo ante corrientes capacitivas
Clase C1: con baja probabilidad de recebado (restablecimiento del arco
despus de separados los contactos)
Clase C2: con muy baja probabilidad de recebado
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CLASIFICACIN DE ACUERDO CON IEC
Segn su durabilidad mecnica
Clase M1: con durabilidad mecnica normal (2.000 operaciones sin
mantenimiento). No catalogados en clase M2
Clase M2: con durabilidad mecnica extendida (10.000 operaciones sin
mantenimiento)
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NORMAS TCNICAS
IEC 62271-100 - High-voltage switchgear and control gear - part 100: alternating-
current circuit-breakers
IEC 60376 - Specification of technical grade Sulfur Hexafluoride (SF6) for use in
electrical Equipment (Especificaciones para Hexafluoruro de Azufre (SF6) de
calidad tcnica para uso en equipos elctricos)
IEC 60427 - Synthetic Testing of High-Voltage Alternating Current Circuit-Breakers
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NORMAS TCNICAS
IEC 62271-100 - HIGH-VOLTAGE SWITCHGEAR AND CONTROLGEAR - PART 100: ALTERNATING-CURRENT CIRCUIT-BREAKERS
Scope:
This International Standard is applicable to a.c. circuit-breakers designed for indoor or outdoor installation and for operation at
frequencies of 50 Hz and 60 Hz on systems having voltages above 1 000 V.
It is only applicable to three-pole circuit-breakers for use in three-phase systems and single-pole circuit-breakers for use in single
phase systems. Two-pole circuit-breakers for use in single-phase systems and application at frequencies lower than 50 Hz are
subject to agreement between manufacturer and user.
This standard is also applicable to the operating devices of circuit-breakers and to their auxiliary equipment. However, a circuit
breaker with a closing mechanism for dependent manual operation is not covered by this standard, as a rated short-circuit
making-current cannot be specified, and such dependent manual operation may be objectionable because of safety
considerations.
This standard does not cover circuit-breakers intended for use on motive power units of electrical traction equipment; these are
covered by IEC 60077 [4].
Generator circuit-breakers installed between generator and step-up transformer are not within the scope of this standard.
Switching of inductive loads is covered by IEC 61233.
Circuit-breakers with an intentional non-simultaneity between the poles, with the exception of circuit-breakers providing single
pole auto-reclosing, are not within the scope of this standard.
This standard does not cover self-tripping circuit-breakers with mechanical tripping devices or devices which cannot be made
inoperative.
By-pass circuit-breakers installed in parallel with line series capacitors and their protective equipment are not within the scope of
this standard, these are covered by IEC 60143-2 [6].
NOTE Tests to prove the performance under abnormal conditions should be subject to agreement between manufacturer and
user. Such abnormal conditions are, for instance, cases where the voltage is higher than the rated voltage of the circuit-breaker,
conditions which may occur due to sudden loss of load on long lines or cables.
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NORMAS TCNICAS
IEC 60376 Specification of technical grade sulfur hexafluoride (SF6) for use in electrical equipment.
This International Standard defines the quality requirements and properties for technical grade sulfur hexafluoride (SF6) for
use in electrical equipment. It covers the properties and methods of test applicable to SF6 when this substance is supplied
for use in connection with any electrical equipment. This second edition differs widely from the first one. The focus is now
on the specification of the gas needed for electrical applications. As a consequence, the term employed to name this gas is
'technical grade' in place of 'new'. Based on experience, the acceptable impurity levels have been increased. However, the
gas as defined in this new second edition has the same performance in electrical equipment as the gas previously defined in
the first edition. The analytical methods for the SF6 analysis have been removed as it has been found confusing to prescribe
methods that can become obsolete very rapidly.
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NORMAS TCNICAS
IEC 60427 - Synthetic Testing of High-Voltage Alternating Current Circuit-Breakers
Scope:
This International Standard applies to a.c. circuit-breakers within the scope of IEC 60056. It provides the general rules fortesting a.c. circuit-breakers, for making and breaking capacities over the range of test-duties described in 6.102 to 6.111 ofIEC 60056, by synthetic methods.
NOTE Circuits for the test duties described in 6.111 have not yet been standardized. However, present methods are given in annex GG.
The methods and techniques described are those in general use. The purpose of this standard is to establish criteria for synthetic testing and for the proper evaluation of results. Such criteria will establish the validity of the test method withoutimposing restraints on innovation of test circuitry
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Accesorios
Dispositivos para igualar tensiones:
Se utilizan condensadores en paralelo con los contactos
Resistencias de pre-insercin:
Se instalan en paralelo con los contactos, sirven para reducir las sobretensiones
Conectores de alta tensin y para puesta a tierra
Indicador de posicin
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FENMENO DE INTERRUPCIN MANIOBRA: CIERRE
Posicin cerrado
Posicin abierto
Aparicin del arco
(todos los polos)Energizacin bobina
de cierre
Cierre del contacto
(todos los polos)
T ( armado)
T ( cierre)
T ( pre-arco)
Con resistencia de
pre-insercin Flujo de corriente
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FENMENO DE INTERRUPCIN MANIOBRA: APERTURA
Posicin cerrado
Posicin abierto
Aparicin del arco
(todos los polos)Energizacin bobina
de aperturaExtincin del arco
(todos los polos)
T ( apertura)
T ( desarmado)
T ( arco)
Flujo de corriente
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CARACTERSTICAS TCNICAS
Tensin transitoria de recuperacin (TTR)
Es el valor de la tensin transitoria que aparece entre los contactos del interruptor cuando se extingue el arco
Para fallas terminales
Fallas en lneas cortas
Interrupcin de pequeas corrientes capacitivas
Interrupcin de pequeas corrientes inductivas
Recierre de lneas
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FENMENO DE INTERRUPCIN : FALLA
Corriente
Tensin
Separacin
contactoInicio separacin
contactoSeparacin
contactoInicio separacin
contacto
Ur
TTR / TRV
TTR/TRV IDEAL TTR/TRV REAL
TTR: Tensin transitoria de recuperacin
TRV: Transient recovery voltage
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CARACTERSTICAS TCNICAS QUE SE ESPECIFICAN
Tiempo de apertura:
Puede ser en ciclos o en ms: valores tpicos
Para 245 kV: 2,5 ciclos o 40 ms
Para 500 kV: 3 ciclos o 50 ms
Secuencia de maniobra asignada
O - t - CO - t- CO
t: 3 min cuando no se requiere recierre rpido
t: 0,3 s para recierres rpidos
t: 3 minutos
O - t - CO
t: 15 s
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CARACTERSTICAS TCNICAS
Poder de corte asignado en cortocircuito: Valor mas alto de la corriente de cortocircuito que el interruptor debe ser capaz de abrir Ik
Poder de cierre asignado en cortocircuito: Valor pico de corriente de cortocircuito que el interruptor debe poder cerrar, 2,6 x Ik
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CARACTERSTICAS TCNICAS QUE SE ESPECIFICAN
Tensin asignada
Niveles de aislamiento
Corriente asignada en servicio continuo
Frecuencia asignada
Duracin asignada del cortocircuito
Lnea de fuga
Tensin asignada para la alimentacin de los circuitos de apertura y cierre
Presin asignada del gas para operacin o interrupcin
Factor de primer polo
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PRUEBAS
Pruebas de rutina
Tensin aplicada a frecuencia industrial, en seco, en el circuito principal
Tensin aplicada en los circuitos auxiliares y de control
Medida de la resistencia del circuito principal
Funcionamiento mecnico
Verificacin visual
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PRUEBAS
Pruebas tipo
Pruebas dielctricas:
Impulso tipo rayo
Impulso tipo maniobra
Tensin soportada a frecuencia industrial
Descargas parciales
Pruebas en circuitos auxiliares y de control
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PRUEBAS
Pruebas tipo
Tensin de radio interferencia (r.i.v.)
Incremento de temperatura
Medida de la resistencia del circuito principal
Pruebas de corrientes pico y de corto tiempo
Pruebas mecnicas y ambientales
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PRUEBAS
Pruebas tipo
Pruebas de interrupcin y cierre de corrientes de corto circuito
Corrientes crticas
Interrupcin de corto circuito monofsico
Interrupcin de fallas kilomtricas
Apertura y cierre de corrientes fuera de fase
Maniobra de corrientes capacitivas
Maniobra de corrientes de magnetizacin y de pequeas corrientes inductivas
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1.3.2 INTERRUPTORES DE POTENCIA1.3.2 INTERRUPTORES DE POTENCIA