Download corriente permanente eléctrico

Técnicas de corte
en Media Tensión
Equipos de Apertura
Sus funciones y aplicaciones
Seccionador
de aislamiento
Seccionador
de puesta a
tierra

Definición IEC

Función

Dispositivo de desconexión
mecánico que en posición abierto
garantiza satisfactoriamente la
distancia de aislación bajo
condiciones específicas.

Intenta garantizar la seguridad de
aislación de un circuito, este debe
estar asociado con un seccionador
de puesta a tierra.

Seccionador especialmente
diseñado para conectar los
conductores de fase a tierra.

Intenta ofrecer seguridad en caso
de trabajar sobre el circuito,
desenergizando los conductores
activos a tierra.
= sin carga
Division - Name - Date - Language
= bajo carga
Apertura
Cierre


= corto circuito
Aislación

si
no
no
si
no
si
si
si
no
no
si
no
si
no
= dependiendo del caso
2
Equipos de Apertura
Sus funciones y aplicaciones
Seccionador
bajo carga
Contactor
Division - Name - Date - Language

Definición IEC

Función

Dispositivo de desconexión mecánico
capaz de abrir corrientes bajo
condiciones normales del circuito,
incluyendo eventualmente corrientes
bajo carga en servicio.

Intenta el control de circuitos (apertura y
cierre). En los sistemas de distribución
pública y privada de MT frecuentemente
se los asocia con fusibles.

Dispositivo de desconexión mecánico
capaz de mantener y abrir corrientes
bajo condiciones normales de del
circuito, incluyendo condiciones de
sobretensión en servicio.

Diseñado para funcionar muy
frecuentemente, este es utilizado para el
control de motores.
Apertura
Cierre

Aislación

si
si
no
si
si
si
si
si
si
no
si
si
si
no
= sin carga
= bajo carga

= corto circuito
3
Equipos de Apertura
Sus funciones y aplicaciones
Interruptor
automático

Definición IEC

Función

Dispositivo de desconexión mecánico
capaz de mantener y abrir corrientes
bajo condiciones normales del circuito y
bajo condiciones anormales específicas
del circuito tal como la duración de un
cortocircuito.

Dispositivo de conexión general.
Además de controlar los circuitos,
garantiza la protección contra fallas
eléctricas. Reemplaza los contactores
en el control de grandes motores de MT
.
= sin carga
Division - Name - Date - Language
Apertura
Cierre

= bajo carga

si
si
si
Aislación

si
si
si
no
= corto circuito
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Principio de Apertura
El interruptor ideal
C
Carga
Debe permitir abrir la corriente
instantáneamente, es decir pasar
directamente de un estado
conductor a un estado aislado.
Este dispositivo debe ser capaz de:
 Absorber
Apertura
la energía electromagnética
acumulada en el circuito justo antes de la
apertura. ½ L i2 debido a la naturaleza
inductiva del circuito en el caso de un
cortocircuito.
 Resistir
la sobretensión (Ldi/dt) que
aparece entre los terminales del
dispositivo, que debería tender a infinito si
pasa de estado aislado a conductor en un
periodo infinitesimalmente pequeño de
tiempo.
Division - Name - Date - Language
5
Principio de Apertura
Existencia, propagación y extinción del arco
Existencia del arco por:
• Imposibilidad de cortar la corriente
cuando está se encuentra en su valor
cero.
• La velocidad necesaria a la que debe
ocurrir la separación entre contactos para
que la rigidez dieléctrica se mantenga
mayor que la TTR.
Procesos del arco eléctrico:
• Propagación del arco.
• Extinción del Arco
• Post Arco
Division - Name - Date - Language
6
Tensión Transitoria de Restablecimiento
Es aquella tensión que se produce en bornes
del elemento de corte luego de la ruptura de la
corriente.
Nivel de tensión
7.2
12
17.5
24
36
52
12.3
20.6
30
41
62
89
52
60
72
88
108
132
0.34
0.42
0.47
(Ur en kV)
TTR valor pico
(Uc en kV)
Tiempo t3
(en us)
Incremento Uc/t3
0.24
0.57
0.68
(en kV/us)
Division - Name - Date - Language
7
Tensión Transitoria de Restablecimiento
Figura a) Apertura exitosa
Figura b) Apertura no exitosa
Division - Name - Date - Language
8
Principio general del corte en CC
corriente normal A
tiempo de corto
corte exitoso
corriente de
corto KA
separación
de los
contactos
inicio del corto
tensión nominal
Division - Name - Date - Language
cero de corriente
T.T.R.
tensión nominal
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Medio de Ruptura
La Ruptura es exitosa si:
• En el periodo del arco, reduce al máximo la energía
disipada y logra evacuarla lo mas rápidamente posible
antes del paso de la corriente por cero.
• En el momento del paso de la corriente por cero la
regeneración de la rigidez dieléctrica debe superar a la
TTR.
Cualidades físicas:
• Alta conductividad eléctrica.
• Conductividad térmica elevada.
• Rápida reconstitución del medio de corte.
Division - Name - Date - Language
10
Técnicas de corte
Tensión
(kV)
800
•Aire
220
•Aire Comprimido.
36
•Aceite.
24
•Vacío.
12
Division - Name - Date - Language
SF6
Vacio
Aceite
Aire
Comprimido
•SF6
Aire
3
11
Corte en Aire
Cámara de
ruptura
• Principio de funcionamiento:
Paneles
refractarios
Alargar el arco mientras la corriente se
mantenga en valores elevados tratando así
de limitar la energía disipada. Este
alargamiento del arco ocurre hasta que
ocurre el paso de la corriente pase por cero.
• Aplicaciones:
Hasta 24 kV.
Para mayores niveles de tensión se utiliza
aire comprimido.
Division - Name - Date - Language
12
Corte en Aire
Ventajas.
•Corte suave.
Desventajas.
• Costo de mantenimiento elevado.
• Limitación de tensión.
• Voluminoso, pesado.
• Rigidez dieléctrica sensible al entorno.
Division - Name - Date - Language
13
Corte en Aceite
El hidrógeno es utilizado como medio de
extinción debido a:
• Propiedades térmicas,
• Constante de ionización.
Contacto Móvil
Cámara de Extinción
Contacto Fijo
Division - Name - Date - Language
14
Corte en Aceite
Ventajas
• Gran simplicidad.
Desventajas
• Riesgo de incendio.
• Mantenimiento frecuente.
• Muy sensible a recebados.
• Gran tamaño.
Division - Name - Date - Language
15
Corte en Vacío
Tensión de ruptura vs.
Distancia entre electrodos
Ampolla
hermética.
Tensión de
ruptura (kv.)
P  10 6 bar
Soportes de
la ampolla.
Envolvente.
Estructura
Division - Name - Date - Language
Distancia entre electrodos (mm)
16
Corte en Vacío
Polo
Secundario
Ampolla
Hermética
Ánodo
Polo Principal
Contacto Fijo
Contacto Móvil
Cátodo
Fuelle Metálico
Polo
Secundario
Division - Name - Date - Language
17
Corte en Vacío
Ventajas.
• Seguridad de operación.
• Sin mantenimiento en las partes activas
• Rápida regeneración dieléctrica
Desventajas.
• Creación de sobretensiones.
• Ningún dispositivo permanente de
control del dieléctrico.
• Pérdida total de la capacidad dieléctrica
en caso de fuga.
Division - Name - Date - Language
18
Corte en SF6
Propiedades Químicas:
• Incoloro, inodoro, no
contaminante, no tóxico y
soluble en agua.
• Inerte
Propiedades Físicas:
• Alta conductividad
térmica.
Division - Name - Date - Language
19
El SF6, y el medio ambiente
 El impacto del SF6 sobre el ambiente es
despreciable.
 El SF6 es un gas inerte.
 El SF6 no produce ningún efecto sobre la capa
de ozono.
 El SF6 tiene una contribución despreciable
sobre el efecto invernadero.
Cada año se liberan en Ia atmósfera 2 500 000 veces
mas de CO2 que de SF6 :
El CO2 contribuye mucho mas al efecto invernadero
que el SF6.
Division - Name - Date - Language
20
El SF6, el gas de corte
 Alta capacidad de evacuación de energía calorífica
producida por el arco
 Conducción térmica radial elevada, permite realizar
intercambios rápidos de calor desde el centro de arco
hacia el exterior
 Debido al reducido período de arco y al rápido
restablecimiento del dieléctrico, pueden cortar altas
corrientes de defecto
 En los numerosos ensayos realizados no se han
observado recebados (aperturas) ni precebados (cierres)
múltiples en aparatos de corte en SF6.
Division - Name - Date - Language
21
El SF6, y el medio ambiente
 El uso de SF6 en Media Tensión, implica menos del 1 %
en el total de las 6000 toneladas de SF6 liberadas en la
atmósfera cada año en el mundo.
Utilización de SF6
Utilización de SF6
No eléctrico
. trazado
. medicina
. fundición
. aislamiento térmico
Aparatos eléctricos
90 %
10 %
100 %
=
6000 toneladas de SF6 liberadas por
año
en la atmósfera
Division - Name - Date - Language
9,5 %
Interruptores y tableros
GIS en AT
0,5 %
Seccionadores MT
Interruptores MT
Tableros GIS en MT
10 %
=
600 toneladas de SF6 liberadas por
año
por los aparatos eléctricos
22
El SF6 es un gas inerte.
 El SF6 no presenta ningún riesgo de toxicidad.
La concentración de productos de descomposición resultantes de
fugas normales resultan de un nivel insignificante.

la porción mas importante de los productos de descomposición son
absorbidos por un tamiz molecular ubicado en los aparatos.

los productos que escapan de los aparatos en una estación, aun
aquellas no ventiladas y de pequeñas dimensiones, provocan una
concentración en el aire ambiente 1000 veces inferior al umbral de tolerancia
"TLV"
(TLV = umbral máximo sin peligro para el hombre, para una exposición de
8 horas por día, 5 días por semana.)
Division - Name - Date - Language
23
Técnicas de Corte en SF6
• Auto compresión
• Rotación
• Auto expansión
Division - Name - Date - Language
24
Apertura por auto - compresión
Contacto móvil
Contacto fijo
Zona de Alta presión.
Compresión térmica y mecánica
Zona de Baja presión.
Movimiento del contacto móvil
Movimiento de los gases
Movimiento del arco
Division - Name - Date - Language
25
Apertura por auto - compresión
Ejemplo de interruptor por autocompresión
1
1 Terminal de corriente
2
2 Envolvente aislante.
Contactos cerrados
Pre- compresión
3 Contacto fijo
4 Contacto fijo de arco.
3
4
5
6
7
8
9
5 Contacto móvil de arco.
6 Boca aislante.
7 Contacto móvil
8 Pistón
Período del arco
Finalización de la apertura
9 Cámara de presión
10
10 Terminal de corriente inferior.
11
11 Vara de conexión
12 Manivela
12
13 Sistema de sellado
13
1
4
1
15
14 Mango.
15 Tamiz Molecular
16 Base
6
Division - Name - Date - Language
26
Apertura por arco - rotativo
Contacto móvil
Contacto fijo
Zona de Alta presión.
Compresión térmica y mecánica
Zona de Baja presión.
Movimiento del contacto móvil
Movimiento de los gases
Movimiento del arco
Division - Name - Date - Language
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Apertura por auto - expansión
Contacto Fijo
Contacto Móvil
Movimiento del Contacto Móvil
Movimiento de Expansión del gas
Division - Name - Date - Language
28
Apertura por auto - expansión
I
DT
DP
expansión
mecanismo
de baja
energía
Division - Name - Date - Language
+
arco rotativo
=
auto expansión
baja erosión
29
Comparativa del rendimiento de las
técnicas de corte

Seguridad
Tamaño
Mantenimiento
ACEITE

AIRE

SF6/VACIO
Riesgo de explosión e incendio en
caso de que ocurra un aumento de
temperatura (operaciones
múltiples) causando fallas.
Efectos externos significantes
(emisiones de gas a altas
temperaturas e ionizado
durante el corte).
No tiene riesgos de explosión ni de
efectos externos.
Gran volumen.
Las instalaciones requieren
largas distancias.
Pequeños.
Reemplazo regular del aceite.
Reemplazo de los contactos
cuando sea posible.
Mantenimiento regular del
sistema de control.
Los componentes de corte no
requieren mantenimiento. Mínima
lubricación de los mecánismos de
control.
Sensibilidad al El medio de ruptura puede ser modificado por variaciones en el
medio ambiente medio ambiente (polvo, humedad, etc.).
Totalmente insensible al medio
ambiente, sellado de por vida.
Ciclo de ruptura Los largos tiempos de reducción
La evacuación lenta del aire a
altas temperaturas requiere
un tiempo de recuperación.
Tanto el SF6 como el vacío, poseen
una capacidad de recuperación del
dieléctrico muy rápida. No necesitan
tiempo de recuperación de ruptura.
Media.
Excelente.
de presión requieren un tiempo de
recuperación de la capacidad de
ruptura en caso de ser requeridos
cortes sucesivos.
Durabilidad
Division - Name - Date - Language
Mala.
30
Comparativa del rendimiento de las
técnicas de corte
SF6 y vacío

Aplicaciones
Características
Seguridad de
funcionamiento
Division - Name - Date - Language
SF6

VACIO
Motores, hornos,
líneas.
Utilizado en todas las aplicaciones donde se
necesitan altos rendimientos.
Utilizado en todas estas aplicaciones en BT y
TTR muy rápidas.
Interruptores,
contactores.
Todas.
No permitidas las funciones de aislamiento.
Resistencia.
Satisfactoria para todas las aplicaciones de
corriente.
Puede ser muy alta para algunas aplicaciones
específicas.
Sobretensión.
No hay riesgo de bajas corrientes inductivas.
Muy baja posibilidad de recebados para
corrientes capacitivas.
Es recomendable utilizar protecciones de
sobretensión a motores y bancos de
capacitores.
Aislamiento entre
contactos.
Muy estable, permitiendo funciones de
aislamiento.
Dimensiones.
Muy compacto para bajas tensiones.
Muy compacto para bajas tensiones.
Pérdida de
presión.
A presión atmosférica, tiene una capacidad
de rendimiento del 80%. Posibilidad de
monitoreo continuo.
La pérdida del vacío impide realizar un corte
seguro.
Mantenimiento.
Reducido al mecanismo de control.
Posibilidad de monitoreo permanente de la
presión del gas.
Reducido al mecanismo de control.
Posibilidad de monitoreo eventual del vacío.
Número de fallas.
Muy bajas.
Muy bajas si el procedimiento de construcción
del bulbo de vacío ha sido bien controlado.
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