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Seminario CIGRE 2012: “Estado del Arte de la Tecnología en los Sistemas de

Transmisión”.

Perturbaciones en las redes eléctricas Dispositivos para su reducción

convencionales y actuales

Technical Institute - 25/05/2012 - P 2

Consideraciones Previas

Actualmente durante las maniobras normales de explotación de interruptores de poder (operaciones de cierre y apertura), existen elevados riesgos de provocar fenómenos transitorios durante la conmutación de tensión y corrientes fuertes. Es importante tener en consideración que estos transitorios, si bien se producen en los circuitos de poder, es posible que estos fenómenos se reflejen también en circuitos de control y servicios auxiliares, así como en sistemas de baja tensión circundantes.

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Consideraciones Previas

La energización de bancos de condensadores, reactores shunt, transformadores de poder y líneas en vacío, pueden causar transitorios graves sobretensiones elevadas o corrientes de inrush elevadas.

Por otro lado, la desenergización de cargas capacitivas, filtros de armónicas o reactores en derivación, pueden producir recebados o reencendidos, que resultan en impulsos de tensión progresivos escarpados.

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Consideraciones Previas

La magnitud de estos fenómenos transitorios dependen, en forma aleatoria, del punto en la onda donde se produce la apertura y/o cierre de los contactos principales del interruptor de poder.

Actualmente existen dispositivos convencionales, para reducir estas anormalidades, como resistencias de pre-inserción, reactores de amortiguación, o descargadores, a fin de limitar la magnitud y efecto de los transitorios de conmutación, sin embargo, estos dispositivos son costosos y en algunos casos resultan ser ineficaces o inseguros.

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Principio de funcionamiento de una cámara

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Principio de funcionamiento de una cámara

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Nociones básicas del arco eléctrico

Corriente “i” de forma sinusoidal

U caída de tensión A-B

Condición: Interruptor cerrado

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Nociones básicas del arco eléctrico

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Nociones básicas del arco eléctrico

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Nociones básicas del arco eléctrico

Condición: Apertura resistiva

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Nociones básicas del arco eléctrico

Condición: Apertura final

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Nociones básicas del arco eléctrico

Cuando el arco se extingue al pasar por cero se observan 2 fenómenos:

1. La tensión del arco tiende a alcanzar la tensión restablecida de la red.

2. La rigidez dieléctrica del medio entre los electrodos se regenera.

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Nociones básicas del arco eléctrico

El corte sólo será exitoso si:

La velocidad de restablecimiento de la rigidez dieléctrica (VD) es superior a la velocidad de aumento de la tensión transitoria de restablecimiento de la red (VATR).

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Nociones básicas del arco eléctrico

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Principio de interrupción

Vt : Volumen Térmico

Vc : Volumen de Compresión

Vc

Vt

Posición CERRADO Efecto térmico +

compression stage Efecto Térmico Posión Abierto

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Cámara de corte

Descripción

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Cámara de corte

Descripción

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Cámara de corte

Descripción

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Cámara de corte

Secuencia: Cierre

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Cámara de corte

Secuencia: Apertura Separación de los contactos principales

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Cámara de corte

Secuencia: Apertura Separación de los contactos de Arco

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Cámara de corte

Secuencia: Apertura Soplado Extinción del Arco

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Cámara de corte

Secuencia: Apertura Posición final

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Secuencia de maniobra

Cierre: Cp < Caux.

Apertura: Cp > Caux.

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Maniobras típicas

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Maniobras típicas

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Maniobras típicas

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Maniobras típicas

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Maniobras típicas

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Maniobras típicas

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Maniobras típicas

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¿Sistema de Pre-inserción?

¿Sistema mecánico?

¿Para que se utiliza?

¿Conexión serie o paralelo?

¿Permanente o transitoria?

Dispositivos convencionales

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Resistencia de Pre-inserción

Las resistencias de Pre-inserción se utilizan para limitar sobré tensiones en la red, durante operaciones de conmutación.

Las resistencias de Pre-inserción se utilizan únicamente durante el cierre y consisten en bloques de resistencias que son conectados en paralelo con la cámara de interrupción.

Los bloques de resistencias cerraran el circuito aproximadamente 8-12ms antes de los contactos de arco.

Valor típico es alrededor de 400 Ohms.

Las resistencias de Pre-inserción se utilizan principalmente para líneas en vacío, con tensiones de sistema superiores a 362kV.

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Resistencia de Pre-inserción

Circuito Interruptor Abierto

Inserción del resistor

Resistencia de Corto Circuito

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Resistencia de Pre-inserción

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Cámara de corte con resistencia de Pre inserción

Contacto Móvil

Biela Aislante

Acción Gato Hidráulico

Superficie Superior

Pistón

Superficie Inferior Acumulador óleo neumático

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Cámara de corte con resistencia de Pre inserción

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Cámara de corte

Descripción

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Ciclo de Operación Resistencia de Pre-inserción

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Resistencia de Pre-inserción

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¿Condensadores?

¿Cuándo se utilizan?

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Condensadores

Capacitores equipotenciales: Son en ciertas ocasiones utilizados en interruptores “multi-apertura” (dos o mas cámaras de ruptura idénticas conectadas en serie) con el fin de distribuir uniformemente la tensión a través del espacio entre los contactos.

Capacitores en paralelo: son utilizados para incrementar la capacidad de corto circuito de los interruptores. A capacitancia adicional incrementa el tiempo de demora de la tensión inicial de recuperación RRRV y por lo tanto tiene impacto principalmente en la respuesta frente a fallas en líneas cortas.

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Camara del

Interruptor

Gabinete de

accionamiento

Mecanismo

Columna aislante

Estructura

Interruptor mando tripolar

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Interruptor mando Monopolar

Camara del Interruptor Soporte de

Columna

Aislante

Accionamiento

Mecánico

Estructura

Gabinete Eléctrico

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Dispositivos actuales

En general las maniobras de los interruptores se efectúan de

forma aleatoria.

La instalación de un relé de sincronización permite

predeterminar las maniobras en un punto particular de la

sinusoide.

Actúa sólo en maniobras de explotación.

Estos dispositivos son de fácil integración.

Menor inversión y gastos respecto a los sistemas

mecánicos de inserción.

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Dispositivos actuales

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Dispositivos actuales

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Dispositivos actuales

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Dispositivos actuales

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Dispositivos actuales

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Dispositivos actuales

Sistema de Compensación

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Dispositivos actuales

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Dispositivos actuales

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Gracias por la atención