Disyuntores de Alta Tensión: Constitución y tipos

 

Diferencias con los disyuntores de baja tensión

·    Los disyuntores de AT no tienen relés de protección o relés de protección integrados, solo funcionan al recibir una orden eléctrica externa, manual o automática, la selectividad se obtiene por decalage de las órdenes.

·    Su energía de maniobra es normalmente suministrada por una fuente externa (eléctrica o neumática) y almacenada en los mecanismos de mando.

·   Tienen normalmente varios órganos de corte en serie y, a veces, elementos auxiliares en paralelo con sus contactos principales.

·       No son limitadores.

Constitución

Cualquiera que sea la técnica de corte utilizada, siempre encontramos los siguientes elementos:

• ·         Las cámaras de corte:

Cada una de ellas incluye un contacto fijo y un contacto móvil, un dispositivo de control de arco y elementos para el paso de la corriente permanente.

No sería económico desarrollar un modelo de cámara de corte para cada combinación de valores de tensión, de corriente permanente y de corriente de cortocircuito. Además se necesitaría para comprobar su capacidad de corte, considerables medios de ensayo, o incluso inasequibles. Por lo tanto, este problema, ha llevado a los fabricantes a diseñar elementos de base y combinarlos para satisfacer sus necesidades.

Es posible, en particular, ensamblar cámaras de corte en serie en cada polo con la condición de:

o   sus maniobras sean simultáneas (o como mucho unos milisegundos de diferencia),

o   la tensión sea repartida juiciosamente entre ellas.

o   Cuando las capacidades naturales son insuficientes, se pueden agregar condensadores en paralelo con las cámaras. La figura 1 da un ejemplo de capacidades de un disyuntor con dos cámaras por polo. En caso de cortocircuito, el terminal "aguas abajo" está puesto a tierra. Sin condensadores, la primera cámara soportaría el 71 % de la tensión total del polo. Con condensadores de 400 pF, solo soportaría el 53 %;

• ·         Los elementos aislantes entre circuitos principales respectivos y entre estos y tierra;
• ·        un mecanismo de control que permita operar los contactos y accesorios de maniobra desde un mando local y a distancia.

El orden de magnitud de las duraciones de la operación es: 20 a 50 milisegundos en la apertura, 80 a 150 milisegundos en el cierre.

El tamaño varía mucho con la tensión. Para un disyuntor de 245 kV:

o   altura: unos 3 m + 2,5 m del chasis,

o   longitud: aproximadamente 2,5 m,

o   distancia entre ejes de fases: aproximadamente 4 metros (figura 2)

Figura 1: capacidades naturales y aditivas repartiendo la tensión entre dos cámaras en serie.

Figura 2: Disyuntor de 245 kV en SF6

Tipos de disyuntores de alta tensión

En AT se utilizan diferentes medios de extinción del arco.

●  Uno de los tipos más antiguos es el disyuntor de aceite: la corriente es suministrada por pasatapas con contactos inmersos en un tanque lleno de aceite. Bajo la acción del arco, una parte del aceite se volatiliza y los gases bajo la presión así obtenida enfría el arco. Para distinguirlos a menudo se les llama: Disyuntores de gran volumen de aceite. En proceso de desaparición, excepto en los EE. UU. (ver fig. 3).

Figura 3: Disyuntor de gran volumen de aceite 72 kV.

●    Para reducir la cantidad de aceite al mínimo (por problemas de seguridad), los fabricantes ubicaron los contactos en una envolvente aislante; a este tipo de disyuntor, con polos separados, se les llamó de pequeño volumen de aceite o disyuntor de reducido volumen aceite (DVHR). Todavía es muy utilizado principalmente para poderes de corte moderados (ver fig. 4).

Figura 4: Disyuntor de pequeño volumen de aceite 72 kV

●    Otra técnica muy utilizada son los disyuntores "neumáticos" (o de "aire comprimido"): al menos uno de los contactos es hueco y conectado a un tanque de aire comprimido (15 a 50 bares); cuando los contactos se separan, el arco es "soplado" por la corriente de aire. Por lo tanto, es necesario instalar, con cada disyuntor o al menos en cada posición, una estación compresora de aire. Estos disyuntores suelen utilizar resistencias insertadas por un corto tiempo entre sus contactos para facilitar determinados tipos de cortes.

Su activación es ruidosa. Estos disyuntores se fabrican cada vez menos, en beneficio de los interruptores automáticos en SF6 (ver figura 5).

Figura 5: Disyuntor de aire comprimido 420 kV.

●  Desde la década de 1960, el gas hexafluoruro de azufre (SF6) es el más utilizado para el corte del arco:

o   un primer tipo de realización fue muy parecido a los disyuntores de aire comprimido: la reserva de gas entre 15 y 20 bares enfría los contactos, pero en lugar de rechazar los gases hacía el exterior, se almacenan en un tanque a baja presión (1 a 4 bares). Este tipo permite lograr un alto rendimiento de ruptura, pero su realización mecánico-neumática es bastante compleja;

o   el tipo más expandido se denomina "de auto-soplado” o de simple presión (presión estática de 3 a 8 bares): en su desplazamiento, el contacto móvil comprime el gas en una cámara de la que solo puede salir para entrar en la zona entre contactos (Figura 6).

o   Otros tipos de disyuntores que utilizan el corte en el vacío han surgido más tarde pero para tensiones por debajo 170 kV. (se necesitan vacíos mayores de 10^-4 torr).

Figura 6: Disyuntor en SF6. Modelo con dos cámaras de corte.

1: Cámara de corte, 2: Contacto fijo, 3: Contacto móvil, 4: Condensador, 5: Acoplamiento

6: Guía, 7: Biela, 8: Carter, 9: Aislador soporte, 10: Biela aislante, 11: Recinto de resortes

12: Resortes, 13: Pistón, 14: Acumulador de aceite a alta presión, 15: Depósito auxiliar

16: Cuadro de mando, 17: Chasis, 18: Manóstato, 19: Relé hidráulico