CAPÍTULO 3. INTERRUPTORES DE POTENCIA
3.5 Interruptores que Utilizan la Tecnología del Gas SF 6
En el año de 1900 fue creado el hexafluoruro de azufre (SF6) por Henry Moissan,
este gas fue objeto de muchas investigaciones, sin embargo no fue sino hasta 1947 que este producto comenzó a salir al mercado. Debido a los estudios realizados posteriormente se pudo obtener más información sobre sus propiedades fisicoquímicas. Una de sus propiedades interesantes es la de tener una rigidez dieléctrica más grande que la del aire. Esto sirvió para iniciar una serie de investigaciones para que este gas fuese utilizado en el sector eléctrico.
El SF6 es un gas estable hasta la temperatura de 150 grados centígrados, por lo
que mientras no rebase esta temperatura no reacciona con otros elementos como plásticos o metales. Sin embargo una vez que alcanza temperaturas superiores comienza a degradarse.
El SF6 utilizado en la industria eléctrica tiene muchas ventajas sobre otros gases
aislantes, de las cuales se pueden mencionar las siguientes:
a) Reduce las distancias eléctricas.
b) Protege el equipo del deterioro climático.
c) El equipo que utiliza esta tecnología ocupa menos espacio.
d) Se descompone en subproductos, que siguen siendo buenos aislantes, cuando reacciona en presencia de un arco eléctrico.
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El uso del hexafluoruro de azufre en el sector eléctrico ha traído una serie de ventajas que hacen que este medio vaya ganando terreno en este sector.
Sin embargo también existen algunas desventajas en el uso de esta tecnología de las cuales se pueden mencionar las siguientes [5]:
a) Es causa muy importante del efecto invernadero, ya que este gas al ser liberado a la atmósfera permanece en ella alrededor de unos 700 a 3000 años.
b) En muy altas concentraciones el SF6 es mortal para los seres vivos que lo
inhalen.
c) Se descompone en subproductos peligrosos cuando reacciona en presencia de un arco eléctrico.
3.5.1 Descomposición del Gas SF
6.
Una vez que se ha efectuado una operación en el interruptor de potencia, el gas SF6 pierde algunas propiedades que originalmente tenia, esto ocurre durante un
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Figura. 3-1Descomposición del gas SF6. [8]
Como observamos en la Figura 3-1, el SF6 reacciona con la presencia del arco
eléctrico, formando gases tóxicos, sin embargo al encontrase en presencia de agua por humedad se sigue descomponiendo hasta que finalmente se tiene un gas venenoso que por inhalación puede causar la muerte a los seres vivos.
3.5.2 Características Físicas y Eléctricas del Hexafluoruro de
Azufre.
El hexafluoruro de azufre es un gas pesado, incoloro y no tóxico, tiene una rigidez dieléctrica de 2.5 hasta 3 veces más que la que tiene el aire. Es un gas inerte con varias propiedades dieléctricas importantes, si bien el gas SF6 es un buen aislante
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eléctrico, también su baja temperatura de ionización lo hacen tener buena respuesta a la interrupción del arco eléctrico reduciendo considerablemente el tiempo de extinción comparado con el aire.
3.5.3 Contaminación del Gas SF
6.
Existen contaminantes que se generan en el equipo de interrupción los cuales provienen del propio manejo del gas SF6, la liberación de humedad y la
descomposición cuando existe presencia del arco eléctrico.
Cuando se realizan maniobras para llenar o vaciar equipos que utilicen esta tecnología, es probable que se contamine con el aire que queda atrapado en tuberías, válvulas o simplemente por errores que se presentan durante el manejo. Para evitar este tipo de contaminación se requiere de procedimientos adecuados para el manejo del gas, especialmente en el vaciado o llenado de tanques.
Es evidente que se tienen que tomar medidas preventivas para evitar que se contamine este gas, pues su mal uso puede ocasionar daños en la atmósfera, o en el peor de los casos, pérdidas humanas.
3.5.4 Normas que Rigen al SF
6.
Existen varias normas que rigen el uso del gas hexafluoruro de azufre, entre las cuales están las emitidas por la American National Standard Institute (ANSI), la
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International Electrotechnical Commissión (IEC), y la American Society for Testing and Materials (ATSM). La cuales tiene por objetivo definir las aplicaciones en las cuales el SF6 puede ser utilizado y las condiciones que deben existir para ello.
Específicamente algunas normas son:
a) IEC 60376 la cual define los requisitos de calidad y las propiedades de calidad técnica para el hexafluoruro de azufre (SF6) para su uso en equipos
eléctricos [9].
b) IEC 60480 esta norma internacional se refiere a la reutilización de hexafluoruro de azufre (SF6) después de su extracción de los equipos
eléctricos (mantenimiento, o al final de la vida útil) [10].
c) ASTMD2472-00(2006) esta norma cubre requisitos para el hexafluoruro de azufre destinado a ser utilizado como aislante eléctrico [11].
3.5.5 Primer Interruptor con Gas SF
6.El primer interruptor con gas SF6 fue comercializado por Westinghouse en 1959 y
fue diseñado solo para alta tensión [12]. Inicialmente se tomó lo que ya existía, es decir, un interruptor de soplo en aire al cual se le agregó una trayectoria cerrada al gas. Esta trayectoria consistía en pasar, en alta presión, el gas por donde se presentaba el arco eléctrico y después a través de una tobera a un recipiente de baja presión para evitar que este gas pueda ser liberado a la atmósfera, así el gas era reciclado a través de filtros, posteriormente comprimido y finalmente almacenado para futuras operaciones.
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El funcionamiento mecánico fue el mismo que el utilizado en los interruptores en aceite y solo se realizaron algunas adaptaciones, esto fue debido a que la industria eléctrica estaba acostumbrada a la tecnología en aceite ya que por muchos años fue la tecnología más utilizada y confiable, por tanto al introducir interruptores con gas SF6 facilitó su aceptación.
A estos primeros interruptores se les llamó de dos soplos por la manera en que funcionaban, de los cuales había dos versiones los de un solo tanque y los de tres tanques, esto dependía básicamente en el nivel de tensión que se estuviese manejando, y se fabricaban en tanque muerto. La ventaja de utilizar este interruptor es el uso de mecanismos de operación de baja energía.