Tensin Transitoria de RestablecimientoDurante la apertura de los dispositivos de interrupcin se presentan diferentes transitorios de tensin y de corriente que pueden daar al mismo equipo de interrupcin y a los dems equipos conectados a la red. Los transitorios de tensin son inducidos por el mismo equipo de interrupcin, las caractersticas de estos transitorios, no dependen del tipo de equipo de interrupcin, sino de los parmetros y de la localizacin de los componentes de la red. A este tipo de transitorios, que ocurren durante la liberacin de la falla, se le llama Tensin Transitoria de Restablecimiento (TTR).La TTR se puede analizar mediante los tres intervalos que se presentan en el proceso de interrupcin: 1) Desde el instante en que se inicia la separacin de contactos hasta el punto de inicio de la extincin del arco (en el cruce por cero de la corriente). 2) Desde el instante de inicio de la extincin del arco hasta el punto donde la onda de tensin presenta la parte inicial de la TTR. 3) Desde el instante en que la TTR aparece hasta su desaparicin. En este periodo el interruptor se somete a esfuerzos dielctricos, que debe soportar para lograr una extincin exitosa.

Para simplificar el entendimiento de la TTR consideremos que un dispositivo de desconexin/interrupcin es un equipo de enlace entre dos redes elctricas. En un lado del equipo de interrupcin hay una red elctrica que entrega potencia (fuente). En el lado opuesto hay otra red que est consumiendo la potencia entregada por la fuente (carga). Cuando el interruptor o cualquier dispositivo de interrupcin /desconexin abre, las dos redes se desconectan. Esto provoca que cada una de ellas proceda a redistribuir su energa almacenada. Como resultado de esta redistribucin de energa, cada red genera una tensin que aparece simultneamente en las terminales del interruptor. La suma algebraica de esas dos tensiones representa la TTR.Para efectuar una evaluacin completa de este fenmeno que se presenta en cualquier red elctrica, se requieren tomar en cuenta las condiciones que prevalecen en el momento de la interrupcin de la corriente de cortocircuito. Para esta evaluacin, se deben de considerar requerimientos mnimos como: tipo de falla, las caractersticas de las conexiones de la red y el arreglo usado para la desconexin/interrupcin. Dependiendo de las diferentes combinaciones de estas condiciones, la caractersticas, mostrando que puede tener una respuesta de frecuencia fundamental o una con mltiple frecuencia y puede expresarse como funciones senoidales, hiperblicas, exponenciales o una combinacin de ellas. Estas respuestas dependen de la combinacin de los factores que tienen influencia directa en las caractersticas de la TTR. a) TTR a la frecuencia fundamental Las condiciones en las que se presenta este tipo de TTR entre los contactos que extinguen el arco elctrico son: falla trifsica no aterrizada (sistema con neutro slidamente aterrizado) o falla trifsica en un sistema con neutro aislado. Las fases de un interruptor bajo estas condiciones tienen la posibilidad de extinguir la corriente de falla cuando sus respectivas corrientes crucen por cero. Sin embargo, el desfasamiento natural que existe debido a que los cruces por cero ocurre en o cerca de 60 grados. Esta es la causa por la que la interrupcin no se presenta simultneamente en las tres fases. b) TTR de alta frecuencia Al interrumpir corrientes capacitivas provocan la TTR de alta frecuencia. Este tipo de corrientes la provoca: la carga de una lnea o cable en vaco, la corriente de carga esttica de un banco de capacitores, teniendo en la mayora de los casos un valor mximo de unos cientos de Amperes. La corriente capacitiva normalmente se interrumpe muy cerca del cruce por cero de la misma, inmediatamente despus que se separan los contactos del interruptor. Despus de la interrupcin a la frecuencia nominal de la tensin alterna, aparece la TTR a travs de los contactos del interruptor, que puede alcanzar magnitudes de 2 a 3 veces la tensin pico nominal de lnea a tierra uno y medio ciclos despus. Un rompimiento del dielctrico entre los contactos durante este intervalo puede producir sobretensiones transitorias. Adems, la componente de alta frecuencia se genera por un fenmeno oscilatorio de alta frecuencia, que se presenta entre los parmetros capacitivo e inductivo de los equipos y circuitos de la red durante el proceso de interrupcin.Control de las sobretensiones por maniobraBeneficios de controlar las sobretensiones por maniobraEl aislamiento en los sistemas de extra alta tensin y en un futuro la ultra alta tensin tiene un costo muy significativo. Si los transitorios por maniobra debidas a la energizacin o el recierre de lneas de transmisin exceda de 1.5 a 2.2 pu (dependiendo de la tensin mxima de diseo), su esfuerzo elctrico determina los requerimientos de aislamiento de las lneas de transmisin.Controlando los transitorios por maniobra resulta en emplear pocos aisladores por torre y reducir el tamao de la misma. Reduccin y control de los transitorios por maniobra Modificar la configuracin de las redes elctricas, subestaciones y lneas de transmisin. Incorporar tcnicas supresoras de transitorios en los interruptores. Aplicar apartarrayos.a) Configuracin de los circuitosSe tienen las siguientes tcnicas para controlar la magnitud de los transitorios por maniobra modificando la configuracin de la red: Drenado de la carga atrapada: Cuando las lneas son repentinamente interrumpidas, se acumula carga elctrica en los capacitores y en las lneas. Esta carga normalmente se drena a travs de la trayectoria de fuga de los aisladores. Los transformadores de potencial convencionales pueden drenar dicha carga. Un medio efectivo para reducir la carga atrapada antes del recierre, es por la conexin temporal de resistencias a tierra o en serie con un reactor y desconectarse antes del cierre del interruptor. Reactores shunt: Normalmente las lneas de extra alta tensin tienen conectados reactores shunt para limitar la tensin de rizo debido al efecto Ferranti. Estos ayudan a reducir los transitorios debidos a repentinas energizaciones. Sin embargo, los reactores shunt no pueden drenar la carga atrapada pero si pueden mantener las oscilaciones con el efecto capacitivo de las lneas. b) Control de los transitorios en los interruptores de potencia Conectando uno o ms resistencias momentneamente entre la lnea y la fuente durante la operacin del interruptor (apertura y/o cierre). Controlando los tiempos de interrupcin. Reduciendo el espacio del polo de cierre entre el primero y el ltimo polo de cierre. Sensando la magnitud y/o polaridad de la tensin a travs de los contactos del interruptor y el cierre cuando ste sea mnimo. Resistencias de preinsercin. Con tensiones superiores a 400 kV, este control es deseable econmicamente. Se ha demostrado en estudios y pruebas de campo que la conexin de resistencias con valores de 300 a 600 Ohms por fase en interruptores de 400 a 500 kV, es un mtodo prctico y efectivo para limitar las sobretensiones por energizacin y recierres a 2 pu. Controlando el tiempo de interrupcin. Controlando el tiempo (el instante sobre la onda de tensin) en el cual el interruptor cierra, se puede controlar la magnitud del transitorio resultante. Varios interruptores emplean esta tcnica en el cual se sensa la tensin a travs del interruptor y el cierre cuando la onda de tensin pasa por cero (polaridad de cierre), o en el caso de un interruptor equipado con resistencias de preinsercin: conectar las resistencias en cada fase cuando la onda de tensin y la carga atrapada del conductor tengan la misma polaridad y desconectar las resistencias cuando la onda de corriente pase por cero. Se pueden emplear uno o ambos conceptos.

Para que el interruptor pueda realizar la sincronizacin de la operacin de sus contactos, se utiliza un relevador de sincronismo. El principio bsico de funcionamiento de los relevadores de sincronismo es el ajuste del tiempo para el envo de la seal de apertura a cada polo del interruptor.

c) Instalacin de apartarrayosLos apartarrayos son el principal dispositivo de proteccin en subestaciones de Extra alta y Ultra alta tensin. Dependiendo de la filosofa de proteccin en subestaciones elctricas, los apartarrayos pueden emplearse sobre el lado de la lnea de un interruptor para proporcionar proteccin cuando ste tenga los contactos abiertos. Si en la lnea se tiene conectado un reactor shunt, entonces el apartarrayo protegera tanto el reactor como el interruptor. La introduccin de los varistores de xido de zinc (ZnO), los apartarrayos tiene mejores mrgenes de proteccin e incrementa la capacidad de descarga de energa.