ALTO VOLTAJE

DISYUNTORES CON GRAN VOLUMEN DE ACEITE

INTEGRANTES: ESTEBAN GAVILANESROBERTO NIETO

STALIN ORTIZ MAURICIO SANTOS

NIVEL: DECIMO “A” ELECTROMECÁNICA

TEMA: “INTERRUPTORES CON GRAN VOLUMEN DE ACEITE”

OBJETIVO GENERAL:• Conocer el funcionamiento de los interruptores con gran volumen de

aceite.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:• Establecer el funcionamiento y descripción de los interruptores con

gran volumen de aceite.• Conocer las ventajas y desventajas en la utilización de los

interruptores con gran volumen de aceite.• Conocer las características que presentan los interruptores con gran

volumen de aceite.• Conocer como se encuentra constituido los disyuntores con gran

volumen de aceite.

MARCO TEÓRICO

DISYUNTORES CON GRAN VOLUMEN DE ACEITE• El interruptor es un dispositivo cuya misión es

interrumpir, restablecer la continuidad en un circuito eléctrico, bajo carga es decir con corriente nominal, o bajo perturbaciones que se presenten en el sistema como corrientes de corto circuito.

• Primeros interruptores que se empelaron en alta tensión y que utilizaron el aceite para la extinción del arco.

En los comienzos del desarrollo, pronto aparecieron interruptores de agua y aceite, que operaban a niveles muy bajos de corriente y tensión.

La figura muestra un ejemplo de uno de los primeros interruptores de aceite. Los contactos en estos interruptores estaban integrados en un gran depósito, lleno del medio elegido.Desafortunadamente, dado que se requerían grandes volúmenes del medio, estos dispositivos eran bastante voluminosos y poco manejables, y en caso de avería del interruptor de aceite podía acumularse la presión, con gran riesgo de explosión e incendio.A pesar de estos riesgos, el aceite siguió siendo un medio popular y los interruptores de mínimo aceite, basados en estos primeros y voluminosos dispositivos, se utilizaron hasta la década de1980. En resumen, cuando la corriente forma un arco en el aceite, el medio se vaporiza y se forma una burbuja alrededor del arco. Este gas a alta presión, que es hidrógeno en casi un 80 por ciento, inhibe la ionización y se desplaza por los canales que rodean el arco. Esto aumenta la convección en el aceite, que ayuda a refrigerar los residuos del arco cuando la corriente está próxima a cero. Este principio de convección inducida por el arco fue usado después en el interruptor de “autoinyección”.

Dead Tank Oil Circuit Breaker (Allis Chalmers Ltd.)• 1 bushing 6 plunger guide (guía del buzo )• 2 indicador de nivel de aceite 7 arc control device (dispositivo de mando de arco )• 3 vent (desfogue de gases) 8 resistor (resistencia )• 4 current transformer 9 plunger bar (barra del buzo )• 5 dashpot

Principales partes de la Cámara interruptora de Aceite

• Contacto Fijo• Contacto Móvil• Aceite

Funcionamiento

Funcionamiento:

• cabeza de conducción • seguido por la separación de los contactos • Un colchón de aire sobre el nivel de aceite

sirve como una expansión del volumen para prevenir que se forme la presión dentro de la cámara luego de la interrupción de la corriente de cortocircuito.

Principio• Los contactos están sumergidos en un aceite dieléctrico. Después de la separación, el

arco provoca la descomposición del aceite que libera hidrógeno (70%), etileno (20%), metano (10%) y carbono libre. Una energía de arco de 100 kJ produce alrededor de 10 litros de estos gases.

• Estos gases forman una burbuja que, por inercia de la masa de aceite, se encuentra sometida durante el corte a una presión dinámica que puede alcanzar de 50 a 100 bars. Cuando la intensidad pasa por cero, el gas se expande y sopla el arco que se apaga. El hidrógeno, resultante de la descomposición del aceite, sirve como medio de extinción.

• Es un buen agente extintor gracias a sus propiedades térmicas y a su constante de desionización mejor que la del aire, en particular a presión elevada.

• Diferentes tecnologías de corte en aceite son los Disyuntores de gran volumen de aceite •

En los primeros aparatos que utilizaban aceite, el arco se formaba libremente entre los contactos creando burbujas de gas no confinadas. Para evitar reencendidos entre fases o entre bornes y masa, estas burbujas no han de alcanzar en ningún caso la cuba o juntarse entre sí.

• Cuando opera el interruptor por una falla los contactos móviles se separan de los fijos, al alejarse entre los dos se dará una distancia y a razón de esta estará la longitud del arco, que este originará gases o burbujas de gas alrededor de los contactos desplazando el aceite conforme que los contactos se separan ya que el arco crece, las burbujas se reducirán cuando los contactos queden en su separación tope y la presión es considerable, por ello en el recipiente tendrá un tubo de fuga de gases.

Pasos de funcionamiento de los Disyuntores de Gran Volumen de Aceite.

• Primero: A una falla los contactos ubicados en la cámara de extinción se separan.

• Segundo: De la cámara los gases quieren salir, con ello suscitan la violenta circulación de aceite extinguiendo el arco el mismo..

• Tercero: Una vez que el contacto móvil sale de la cámara, el arco residual se terminan de extinguir entrando nuevamente aceite frío.

• Cuarto: Al final los contactos se cierras.

• Ventajas:

• Construcción sencilla. • Alta capacidad de ruptura. • Puede usarse en operación manual y automática. • Pueden conectarse transformadores de corriente en los bushings de entrada.

• Desventajas:

• Posibilidades de incendio o explosión. • Necesidad de inspección periódica de la calidad y cantidad de aceite en el

estanque. • Ocupan una gran cantidad de aceite mineral de alto costo. • No pueden ser usados en instalaciones interiores. • No son empleados en conexión automática. • Los contactos son grandes y pesados y requieren de frecuentes cambios. • Son grandes y pesados.

• Fallas en Interruptores de gran volumen de aceite.• Los interruptores de gran volumen de aceite pueden

fallar por algunas de las razones que se indican a continuación

• • Fallas dieléctricas.• a) Deterioro interno de la boquilla por fuga de aceite,

humedad-• b) Infiltración de agua en el tanque principal de aceite.• c) Deterioro de la varilla de operación.• d) Juntas flojas y fuga de aceite.• e) Carbonización del aceite.

• Fallas de interrupción.• • a) Deterioro de los contactos de arqueo, o de los

deflectores de las cámaras de extinción.• b) Falla evolutiva (persistencia del arco con

incremento de energía).• c) Mecanismo con mucha fricción o atorado.• d) Calentadores del tanque, en mal estado.• e) Problemas del sistema de control e interbloqueos.• f) Apertura sin hacer el ciclo completo de cierre.• g) Falla por bombeo.

Prueba con el Megger de resistencia de aislamiento guiada a Disyuntores de Gran Volumen de Aceite.

• Generalmente cada uno de los 3 polos de operación se encuentran alojados por separados en un tanque de aceite y con dos bushing, equipados con sus respectivos contactos fijos en la parte baja inferior de ellos.

• El objetivo de la prueba de aislamiento con el uso del Megger es determinar las condiciones de las barras así como las condiciones de humedad y suciedad por carbonización del aceite, estas pruebas deberán efectuarse con el interruptor abierto y con el interruptor cerrado. Para lo cual deberá asegurarse que el interruptor o disyuntor se encuentre des energizado y desconectado de sus cables primarios de llegada a los bushings. Así tomamos precaución de que los switches estén desconectados.

• Los valores a obtener cuando el interruptor es nuevo son:

Pasos de cómo se debe conectar el MEGGER• No usar el Megger a una tensión de operación que

exceda la seguridad del equipo que se va a probar.• El equipo a probar debe aislarse totalmente de los

terminales de la línea.• El Megger debe colocarse sobre una base firme y

nivelada, además deberán evitarse hasta donde sea posible las grandes masas de hierro y campos magnéticos intensos en el área de la prueba.

• Se debe realizar la selección adecuada de tensión y de la escala con el switch selector.

• En los interruptores de gran volumen de aceite, se tiene elementos aislantes de material higroscópico, como son el aceite, la barra de operación y algunos otros que intervienen en el soporte de las cámaras de arco, también la carbonización creada por el interruptor ocasionando contaminación de elementos.

• Interpretación de Resultados.• Son valores base alrededor de los cuales se pueden construir

conclusiones del estado del disyuntor probado.• Entonces si al realizar la medición de resistencia de aislamiento

en este tipo de disyuntores se obtiene valores menores a los 1000 megaohmios a 20°C se deberá retirar el aceite aislante y efectuar una inspección interna del interruptor para descubrir y corregir las causas que originan las altas pérdidas en el aislamiento.

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS INTERRUPTORES

• La selección de un interruptor para determinadas aplicaciones consiste en definir parámetros que limitan las condiciones de operación del interruptor, algunos de los cuales son:

• Voltaje nominal.• Frecuencia nominal.• Corriente nominal.• Rigidez dieléctrica.• Ciclo de trabajo.• Corriente de cortocircuito momentánea.• Corriente de cortocircuito de interrupción.

VOLTAJE NOMINAL • Es el máximo valor efectivo de voltaje al cual el interruptor opera, es decir

este voltaje es el mayor voltaje nominal del sistema.• • FRECUENCIA NOMINAL • • Es el valor de frecuencia a la cual el interruptor por diseño opera. Este valor

incide en los tiempos de la apertura y cierre de los contactos además del tiempo de apagado del arco.

• • CORRIENTE NOMINAL• • Es el máximo valor de corriente que puede circular a través del interruptor a

frecuencia nominal, sin exceder los límites máximos de temperatura de operación indicados para los contactos, esta temperatura depende: del material que están hechos los contactos, del medio en que están sumergidos y de la temperatura ambiente.

• RIGIDEZ DIELÉCTRICA

• Define el máximo voltaje que un interruptor puede soportar sin dañar su aislamiento. La rigidez dieléctrica debe medirse en las partes aisladas y energizadas así como también entre los contactos cuando están abiertos. Estas pruebas se realizan entre contactos y tierra (contacto cerrado), a través de los contactos, entre fases (con contactos cerrados).

• CICLO DE TRABAJO

• El ciclo de trabajo normal de un interruptor de potencia se define como dos operaciones “cerrar-abrir” con 15 segundos de intervalo. Para el ciclo de trabajo el interruptor debe ser capaz de cortar la corriente de cortocircuito especificada en sus características de placa.

• CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO MOMENTÁNEAS• • Es el máximo valor que debe soportar el interruptor sin sufrir deterioro, debe ser capaz

de soportar el paso de la corriente en los primeros ciclos cuando se produce la falla (1 a 3 ciclos). Entre estas corrientes deben especificarse los valores simétricos y asimétricos.

CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO DE INTERRUPCIÓN • Es el máximo valor medido en el instante en que los contactos empiezan a separarse.

Entre estas corrientes deben especificarse los valores simétricos y asimétricos de interrupción.

• • a) Capacidad de Interrupción Simétrica• • Es la máxima corriente RMS de cortocircuito sin considerar la componente continua

que el interruptor debe ser capaz de cortar en condiciones de voltaje nominal y ciclo de trabajo normal. Para un voltaje de operación diferente al valor nominal, la corriente de interrupción está dada por la ecuación

• I interrupción simétrica = I interrupción simétrica nominal x (V nom /V op ) (2.1)• • b) Capacidad de interrupción asimétrica• • Es el valor RMS de la corriente total (incluida la componente continua) que el

interruptor debe ser capaz de interrumpir en condiciones de voltaje y ciclo de trabajo nominal.

INTERRUPTORES PARA RECONEXIÓN AUTOMÁTICA • La reconexión automática es usada específicamente para aumentar la

continuidad de servicio en líneas de transmisión radiales y de difícil acceso. El tiempo de reconexión del interruptor se especifica de acuerdo a las características de operación del sistema eléctrico. Para calcular el tiempo de reconexión, es necesario considerar la desionización del arco de tal manera que sea eliminada la posibilidad de reencendido. La capacidad de ruptura del interruptor se modifica de acuerdo al ciclo de trabajo con que se utilizará. El cálculo de la nueva capacidad de ruptura debe ser efectuado tomando en cuenta las siguientes consideraciones:

• El ciclo de trabajo no debe tener más de 5 aperturas.• Toda operación dentro de un intervalo de 15 minutos se considera parte de un

mismo ciclo de trabajo.• El interruptor debe usarse en un sistema cuya corriente de cortocircuito no

exceda el valor corregido de la corriente de interrupción para la tensión nominal y el ciclo de trabajo especificado. Los interruptores diseñados para operar con re conexión automática se llaman

• “Restauradores” o “Reconectadotes”.

Fallas en Interruptores de gran volumen de aceite.

Fallas dieléctricas.

• a) Deterioro interno de la boquilla por fuga de aceite, humedad o “traking”.• b) Infiltración de agua en el tanque principal de aceite.• c) Deterioro y/o “traking” de la varilla de operación.• d) Juntas flojas y fuga de aceite.• e) Carbonización del aceite.

Fallas de interrupción.

• a) Deterioro de los contactos de arqueo, o de los deflectores de las cámaras de extinción.• b) Falla evolutiva (persistencia del arco con incremento de energía).• c) Mecanismo con mucha fricción o atorado.• d) Calentadores del tanque, en mal estado.• e) Problemas del sistema de control e interbloqueos.• f) Apertura sin hacer el ciclo completo de cierre.• g) Falla por bombeo.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

CONCLUSIONES:• Pudimos conocer como es el funcionamiento de los disyuntores con gran volumen de aceite y

que se emplearon en voltajes de alta tensión.• Se conoció que existen muchas mas desventajas que ventajas en la utilización de dicho

disyuntor.• Se estableció que por los principales que se encuentra constituido es de un tanque casi con

aceite y se encuentra cubierto de porcelana.• Fueron bien recibidos pero ya su utilización casi ya no existe.• RECOMENDACIONES:• Tomar en cuenta las especificaciones técnicas para poder elegir adecuadamente un disyuntor

acorde alas necesidades.• Es recomendable combinar los disyuntores para poder obtener mayor protección en el sistema

ya que si se trabaja individualmente solo protege cortocircuitos de sobre-corriente individuales.• Al momento de realizar las pruebas con el Megger es necesario seguir los pasos según lo

estipulado para no obtener datos erróneos.• Según los datos que se obtengan en alguna interpretación de resultados se deberá tomar las

medidas necesarias para poder corregir el error.

BIBLIOGRAFÍA:• http://books.google.com.ec/books?id=FlfXjS1

N-PIC&pg=SA10-PA19&dq=tipos+interruptor+en+ba%C3%B1o+de+aceite&hl=es&ei=fEeVTIH0EIL88Aa61Jhttp://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_electrica_y_electronica/sistemadistribucionenergiaelectrica/default3.asp