Aparamenta de alta tensión

El sistema de potencia se ocupa de voltajes superiores a 36 kV, lo que se conoce como equipo de conmutación de alta tensión. Dado que el nivel de voltaje es alto, el arco producido durante la operación de conmutación también es muy alto. Por lo tanto, se debe tener especial cuidado durante el diseño del equipo de conmutación de alta tensión. El interruptor automático de alta tensión es el componente principal del equipo de conmutación de alta tensión, por lo que el interruptor automático de alta tensión (IA) debe tener características especiales para una operación segura y confiable. Las fallas de disparo y operación de conmutación en circuitos de alta tensión son muy raras. La mayoría de las veces, estos interruptores automáticos permanecen en estado ON y pueden operarse después de un largo período de tiempo. Por lo tanto, los IAs deben ser lo suficientemente confiables para garantizar una operación segura cuando sea necesario. La tecnología de los interruptores automáticos de alta tensión ha cambiado radicalmente en los últimos 15 años. Los interruptores automáticos de aceite mínimo (IAMC), los interruptores automáticos de aire comprimido y los interruptores automáticos de SF6 son los más utilizados para equipos de conmutación de alta tensión.

El interruptor automático de vacío rara vez se usa para este propósito, ya que hasta la fecha la tecnología de vacío no es adecuada para interrumpir corrientes de cortocircuito de muy alta tensión. Hay dos tipos de interruptores automáticos de SF6, el interruptor automático de SF6 de presión única y el interruptor automático de SF6 de doble presión. El sistema de presión única es el estado del arte para el sistema de equipos de conmutación de alta tensión, en la actualidad. Hoy en día, el gas SF6 como medio de extinción de arcos, se ha convertido en el más popular para sistemas eléctricos de alta y muy alta tensión. Aunque, el gas SF6 contribuye al efecto invernadero. Tiene un impacto 23 veces más fuerte en el efecto invernadero que el CO2. Por lo tanto, se debe prevenir la fuga de gas SF6 durante la vida útil del interruptor automático. Para minimizar la emisión de gas SF6, se puede utilizar una mezcla de N2 – SF6 y CF4 – SF6 en el interruptor automático en el futuro, como sustituto del SF6 puro. Siempre se debe tener cuidado de que no salga gas SF6 a la atmósfera durante el mantenimiento del IA.

Por otro lado, el interruptor automático de SF6 tiene la gran ventaja de requerir poco mantenimiento.
Los equipos de conmutación de alta tensión se categorizan como,

1. Tipo interior aislado a gas (GIS),

2. Tipo exterior aislado al aire.

Además, los interruptores automáticos de tipo exterior aislados al aire se clasifican como,

1. Interruptor automático de tipo tanque muerto

2. Interruptor automático de tipo tanque vivo

En el interruptor automático de tipo tanque muerto, el dispositivo de conmutación (ensamblaje de interrumpidores) está ubicado, con soportes de aisladores adecuados dentro de uno o varios recipientes metálicos de potencial de tierra, llenos de medio aislante. En el interruptor automático de tipo tanque vivo, el dispositivo de conmutación (ensamblaje de interrumpidores) está ubicado en aisladores, a potencial del sistema. Los interruptores automáticos de tipo tanque vivo son más baratos y requieren menos espacio de montaje.

Existen principalmente tres tipos de interruptores automáticos, como dijimos anteriormente, utilizados en sistemas de equipos de conmutación de alta tensión, es decir, interruptor automático de aire comprimido, interruptor automático de SF6, interruptor automático de aceite y interruptor automático de vacío se utiliza raramente.

Interruptor automático de aire comprimido

En este diseño, se utiliza un chorro de aire comprimido de alta presión para extinguir el arco entre dos contactos separados, cuando la ionización de la columna de arco es mínima en cero corriente.

Interruptor automático de aceite

Este se clasifica además como interruptor automático de aceite en masa (IAB) e interruptor automático de aceite mínimo (IAM). En el IAB, la unidad de interrupción se coloca dentro de un tanque de aceite de potencial de tierra. Aquí, el aceite se utiliza como medio aislante e interruptor. En el IAM, por otro lado, el aceite aislante se puede minimizar colocando las unidades de interrupción en una cámara aislada a potencial vivo sobre una columna de aislador.

Interruptor automático de SF6

El gas SF6 se utiliza ampliamente como medio de extinción de arcos en aplicaciones de alta tensión hoy en día. El gas hexafluoruro de azufre es un gas altamente electronegativo con excelentes propiedades dieléctricas y de extinción de arcos. Las altas propiedades dieléctricas y aislantes del SF6, permiten diseñar interruptores automáticos de alta tensión con dimensiones totales más pequeñas, menor distancia entre contactos. La excelente propiedad aislante ayuda a diseñar y construir equipos de conmutación de tipo interior en sistemas de alta tensión.

Interruptor automático de vacío

En el vacío, no hay mayor ionización entre dos contactos separados que llevan corriente, después de cero corriente. El arco inicial causado por ello morirá tan pronto como la siguiente cruzada de cero, pero como no hay provisión de mayor ionización una vez que la corriente cruce su primer cero, la extinción del arco se completa. Aunque el método de extinción de arco es muy rápido en el interruptor automático de vacío (IAV), aún no es una solución adecuada para equipos de conmutación de alta tensión, ya que el IAV fabricado para niveles de tensión muy altos no es económico en absoluto.

Características esenciales del interruptor automático de alta tensión

Las características esenciales que deben proporcionarse en el interruptor automático de alta tensión, para garantizar una operación segura y confiable, los interruptores utilizados en equipos de conmutación de alta tensión, deben ser capaces de operarse de manera segura para,

1. Fallos terminales.

2. Fallos en líneas cortas.

3. Corriente de magnetización de transformadores o reactores.

4. Energización de líneas de transmisión largas.

5. Carga de bancos de capacitores.

6. Conmutación fuera de secuencia de fase.

Fallo terminal

Generalmente, la carga conectada al sistema de potencia es de naturaleza inductiva. Debido a esta inductancia