INTERRUPTORES A SOPLO MAGNETICO

Interruptores de gran resistencia de arco en aire que producen un campo magnético para soplar, alargar y extinguir el arco. Son interruptores seguros con respecto a la explosión.

Muy usados en media tensión para interruptores de maquina en centrales de eléctricas, pero ya desplazados por los interruptores de hexafluoruro de azufre.

Representación esquemática del principio de soplado magnético

“En serie con los contactos del interruptor, se conecta una bobina de soplado, constituida por un núcleo de hierro y varias vueltas de hilos de cobre. Mientras está cerrado el interruptor o mientras exista 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. Por otra parte, cuando se forma un arco eléctrico, éste produce un campo magnético a su alrededor. Ambos campos magnéticos (el de la bobina y del arco eléctrico) se repelen y, como consecuencia, el arco sufre un empuje hacia arriba; de esta forma, se hace cada vez mas largo, hasta que se corta el arco y se separan los contactos” (CEAC). Contactos Arco Bobina de soplado Campo Magnético producido por la bobina de soplado Dirección de la corriente

Cámara de soplado de un interruptor a soplo magnético

Los interruptores de pequeña resistencia de arco se usan en media tensión, alta tensión y extra alta

tensión, solo interrumpen corriente alterna, estos interruptores aprovechan el paso de la corriente por cero para extinguir el arco por barrido.

Los interruptores de pequeña resistencia de arco se clasifican en: a) Interruptores a gran volumen de aceite.

b) Interruptores de pequeño volumen de aceite. c) Interruptores a aire comprimido.

d) Interruptores en hexafluoruro de azufré SF6. e) Interruptores en vació.

a) INTERRUPTORES A GRAN VOLUMEN DE ACEITE

Accionamiento Sentido de la Corriente Aislador Pasatapas Depósito de Aceite Cuchilla Principal Resorte Antagonista Contacto Fijo

Pinza de retención de la cuchilla Bobina de Soplado Placa Apagachispa

Fueron los primeros interruptores que se emplearon en alta tensión y que utilizaron el aceite para la extinción del arco.

El arco producido vaporiza el aceite dando lugar a una formación de gas muy intensa, que aprovechando el diseño de la cámara empuja la masa de aceite a través del arco, provocando la extinción del mismo, al pasar la onda de corriente por cero.

Para grandes tensiones y capacidades de ruptura cada polo del interruptor va dentro de un tanque separado, aunque el accionamiento de los tres polos es simultaneo.

Este tipo de interruptores eran buenos pero muy peligrosos, ya que existía la probabilidad de explosión e incendio, actualmente ya no se los usa.

Semicorte de un interruptor automático en baño de aceite

b) INTERRUPTORES DE PEQUEÑO VOLUMEN DE ACEITE

Es un interruptor más seguro que el de gran volumen de aceite, pues solo utiliza volumen aproximadamente un 5% del volumen total de aceite del caso anterior.

La potencia de apertura está limitada por la temperatura y por la presión de los gases desarrollados por el arco, presión que debe ser soportada por la resistencia mecánica de la cámara de arqueo.

La presión generada por el arco impulsa chorros de aceite fresco sobre la zona del arco (ver dibujo esquemático).

Indicador de Nivel de Aceite Grifo de Llenado de Aceite

Grifo para extracción de Aceite

Biela de Accionamiento del mecanismo

Caja de Paso de la Conexiones de los Transformadores de los Pasatapas

CT del pasatapas

Contacto Fijo Elástico

Cámara de Extinción del Arco

Contacto Móvil

Traviesa Móvil Guía del Vástago de Contacto Móvil

Corte Esquemático de la cámara de ruptura de un interruptor, de pequeño volumen de aceite ( Siemens ).

Los condensadores situados en la parte superior de la unidad o cámara de ruptura, aseguran el reparto uniforme de la tensión entre las cámaras de ruptura acoplados en serie. La parte mediana de la cámara de ruptura contiene los órganos de maniobra de los vástagos de contacto.

Interruptor de pequeño volumen de aceite de 170 kV

Columnna de Soporte Carro Armario de Mando Condensador de reparto de Tensión Elemento de Ruptura Dispositivo de inserción de resistencia Parte Mediana Unidad de Ruptura

Punta de Material Aislante Contacto Fijo

Cámara Superior Tobera del Canal Anular

Cámara Inferior Contacto Movil

c) INTERRUPTORES A AIRE COMPRIMIDO

Estos interruptores se fabricaron cuando los interruptores de aceite no podían interrumpir corrientes de cortocircuito aun mayores. Pero principalmente su uso se origina ante la necesidad de eliminar el peligro de inflamación y explosión del aceite utilizando en los interruptores anteriormente mencionados.

Estos interruptores eran y siguen siendo buenos, pero tienen tres inconvenientes: - Interruptor muy ruidoso.

- Necesita aire comprimido para interrupción y comando (producir, almacenar y distribuir) - Extinguía el arco con igual fuerza sea este grande o pequeño produciendo el arrancamiento

de corriente a cero; así, en el circuito aparecía una sobretensión que se sumaba a la TTR y sé podía reencender el arco. Para solucionar este problema se ponían resistencias para amortiguar el fenómeno.

Tipos de arreglos utilizados para disminuir sobretensiones en interruptores de cámaras múltiples

En este tipo de interruptores el apagado del arco se efectúa por la acción violenta de un chorro de aire que barre el espacio ionizado por efecto del arco. El poder de ruptura aumenta casi proporcionalmente a la presión del aire inyectado.

Estos aparatos pueden opera en dos formas. En forma modular con su propia compresora y tanque de almacenamiento; o en forma de estación central de aire comprimido, que alimenta al conjunto de interruptores de la instalación. La segunda forma puede ser de alimentación radial a partir de un cabezal de aire, o partir de una instalación en anillo; tiene la inconveniente de que en caso de una fuga en la tubería puede ocasionar la falla en toda la instalación.

En los tipo modular, el volumen del tanque debe ser del tamaño que pueda soportar cuando menos, dos operaciones de apertura y cierre combinadas.

R R C R C C AEG

VISTA FRONTAL VISTA DE PERFIL

Interruptor a aire comprimido

d) INTERRUPTORES EN HEXAFLUORURO DE AZUFRE

Son muy parecidos a los de pequeño volumen de aceite solo que sus cámaras de extinción operan dentro de un gas llamado hexafluoruro de azufre (SF6) que tiene una capacidad dieléctrica superior a

otros fluidos dieléctricos conocidos.

Sección longitudinal esquemática de un disyuntor de interruptor de SF6

Interruptor de SF6 (Westinghouse) de 123 kV y 1000 MVA

Bornes Aislador Superior Aislador Inferior Amortiguador Blindajes Electrostáticos Transformadores de Intensidad Conexiones Intermedias de Tensión Depósito Principal de SF6 Depósito Auxiliar de SF6 Cilindro de Control Muelles del Atravezador

Salida de SF6

Conducto de Suministro de SF6

Muelle de Desconexión

Propiedades del SF6. Es un gas químicamente estable e inerte, su peso especifico es de 6.14 g / l. Alcanza unas tres veces la rigidez dieléctrica del aire, a la misma presión. A la temperatura de 2000grados K (Kelvin) conserva todavía su conductividad térmica, que ayuda a enfriar el plasma creado por el arco eléctrico y al pasar por cero la onda de corriente, facilita la extinción del arco. Físicamente el gas tiene características electronegativas, ósea la propiedad de captar electrones libres transformando los átomos en iones negativos, lo cual provoca en el gas altas características de ruptura del arco eléctrico y por lo tanto la gran velocidad de recuperación dieléctrica de los contactos, después de la extinción del arco.

Los interruptores pueden ser de polos separados, cada fase en su tanque, ó trifásicos en que las tres fases utilizan una misma envolvente.

e) INTERRUPTORES EN VACIO

Son aparatos que en teoría, abren en un ciclo debido a la pequeña inercia de sus contactos y a su pequeña distancia. Los contactos están dentro de botellas especiales en las que se ha hecho el vació casi absoluto. El contacto fijo esta sellado con la cámara de vació y por el otro lado entra el contacto móvil, que también esta sellado al otro extremo de la cámara y que en lugar de deslizarse, se mueve con la contracción de un fuelle.

Al abrir los contactos dentro de la cámara de vació, no se produce gran ionización, y por tanto, no es necesario el soplado del arco ya que se extingue prácticamente al paso por cero después del primer ciclo.

Estos interruptores se utilizan en baja y media tensión. Muy adecuados para interrumpir corrientes capacitivas.

Los inconvenientes principales de este tipo de interruptor son:

- Por algún defecto o accidente, se puede perder él vació de la cámara y al entrar aire y producirse el arco, pueda reventar la cámara.

- Debido a la rapidez producen grandes sobretensiones entre sus contactos y estos emiten ligeras radiaciones de rayos X.

Alojamiento de porcelana que rodea a los interruptores de vacio

Transformadores de Corriente Aislador Polimérico Removible

Dispositivo para Montaje en Poste

Dispositivo para Montaje de Pararrayos

Vista de Perfil Vista Frontal

8.9. MECANISMOS DE OPERACION Y COMANDO DE INTERUPTORES

En interruptores tripolares el mecanismo de operación es uno solo y se maneja por medio de varillas. En cambio en interruptores unipolares, se acciona un polo por separado, cada polo tiene su caja y cables de control.

Para proceder con la interrupción del interruptor debe existir dispositivos que separen los contactos de manera segura y rápida, también deben ser capaces de realizar la conexión o reconexión. Para este fin los interruptores están provistos de mecanismos de operación y comando que almacenan energía por medio de resortes, aire comprimido, o en forma hidráulica.

El mecanismo de operación es el dispositivo que por medio de la energía almacenada acciona al interruptor ya sea para abrir o cerrar sus contactos.

Básicamente existen tres tipos de mecanismos de operación o de almacenamiento de energía. El almacenamiento de energía se puede lograr por medio de motores alimentados de los servicios auxiliares de la subestación, e inclusive se puede lograr por mecanismos manuales durante emergencias. Los tipos principales de almacenamiento de energía son: a resortes, neumáticos e hidráulicos.