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1.4.3.4.- Interruptores en vacío La alta rigidez dieléctrica que presenta el vacío (es el aislante perfecto) ofrece una excelente alternativa para apagar en forma efectiva el arco. En efecto, cuando un circuito en corriente alterna se desenergiza separando un juego de contactos ubicados en una cámara en vacío, la corriente se corta al primer cruce por cero o antes, con la ventaja de que la rigidez dieléctrica entre los contactos aumenta en razón de miles de veces mayor a la de un interruptor convencional (1 KV por µs para 100 A en comparación con 50 V/µs para el aire). Esto hace que el arco no vuelva a reencenderse. Estas propiedades hacen que el interruptor en vacío sea más eficiente, liviano y económico. La presencia del arco en los primeros instantes después de producirse la apertura de los contactos se debe principalmente a: • Emisión termoiónica. • Emisión por efecto de campo eléctrico. En otras palabras, los iones aportados al arco, provienen de los contactos principales del interruptor. Conviene destacar que en ciertas aplicaciones se hace conveniente mantener el arco entre los contactos hasta el instante en que la corriente cruce por cero. De esta forma se evitan sobre-tensiones en el sistema, producto de elevados valores de di/dt. La estabilidad del arco depende del material en que estén hechos los contactos y de los parámetros del sistema de potencia (voltaje, corriente, inductancia y capacitancia). En general la separación de los contactos fluctúa entre los 5 y los 10 mm. Ventajas - Tiempo de operación muy rápidos, en general la corriente se anula a la primera pasada por cero. - Rigidez dieléctrica entre los contactos se restablece rápidamente impidiendo la reignición del arco. Son menos pesados y más baratos. - Prácticamente no requieren mantención y tienen una vida útil mucho mayor a los interruptores convencionales. - Especial para uso en sistemas de baja y media tensión. Desventajas:

- Dificultad para mantener la condición de vacio. - Generan sobre-tensiones producto del elevado di/dt. - Tienen capacidad de interrupción limitada. Es importante destacar la importancia que tiene el material con que se fabrican los contactos de los interruptores en vacío. La estabilidad del arco al momento de separarse los contactos, depende principalmente de la composición química del material con que fueron fabricados. Si el arco es inestable, significa que se apaga rápidamente antes del cruce natural por cero de la corriente, generando elevados di/dt con las consiguientes sobre tensiones. Para evitar esta situación, se buscan materiales que presenten baja presión de vapor en presencia de arco. Estos materiales no son fáciles de encontrar, pues tienen propiedades no del todo apropiadas para uso en interruptores en vacío. Por ejemplo materiales con buena conductividad térmica y eléctrica, tienen bajos puntos de fusión y ebullición, y alta presión de vapor a altas temperaturas. Sin embargo, metales que presentan baja presión de vapor a altas temperaturas son malos conductores eléctricos. Para combinar ambas características se han investigado aleaciones entre metales y materiales no metálicos como Cobre-Bismuto, Cobre-Plomo, Cobre-Tantalio

Cuchillas Y Fusibles Son interruptores que se utilizan ya sea en el lado de alta o de baja tensión, sirven como protección para el transformador o el equipo asociado ya que pueden seccionarse en caso de emergencia. Este tipo de protección se conecta en serie con el circuito. Existen cuchillas individuales, es decir, una cuchilla para cada fase, y cuchillas de operación en grupo. Por la forma en la que operan se pueden clasificar en: Cuchillas desconectadoras: Este tipo de cuchillas se encuentran sostenidas mecanicamente y pueden operarse ya sea automática o manualmente. Para reestablecer basta con volverlas a conectar automáticamente o bien, con ayuda de una pértiga. Cuchillas fusibles: Este tipo de cuchillas abren al presentarse una sobrecorriente. Este tipo de cuchillas tienen internamente un elemento fusible calibrado para que con determinada corriente alcance su punto de fusión e interrumpa el paso de la corriente eléctrica a través de el. Para reestablecer es necesario reponer el elemento fusible a la cuchilla y volver a conectar. Las cuchillas fusibles son por lo general de operación unipolar, en caso de fundirse unicamente una fase, únicamente ésta es repuesta y no necesariamente se tienen que abrir las demás fases.

EL APARTARRAYOS Las sobretensiones que se presentan en las instalaciones de una subestación eléctrica pueden ser de dos tipos: - Sobretensiones de tipo atmosférico. - Sobretensiones por fallas en el sistema. Para proteger dicha instalación contra la sobretensión necesitamos el uso de los apartarrayos, los cuales se encuentra conectado permanentemente en el sistema y operan cuando se presenta una sobretensión de determinada magnitud, descargando la corriente a tierra.

El apartarrayos se conecta entre línea y tierra, consiste básicamente de elementos resistores en serie con gaps o explosores. Los elementos resistores ofrecen una resistencia no lineal, de manera tal que para voltajes a la frecuencia normal del sistema la resistencia es alta y para descargar corrientes la resistencia es baja.

________________________________________________ TIPOS DE APARTARRAYOS Se fabrican diferentes tipos de apartarayos, basados en el principio general de operación; por ejemplo: los más empleados son los conocidos como "apartarrayos tipo autovalvular" y "apartarrayos de resistencia variable (de óxido metálico)". Apartarrayos tipo autovalvular El apartarrayos tipo autovalvular consiste de varias chapas de explosores conectados en serie por medio de resistencias variable cuya función es dar una operación más sensible y precisa. Estos elementos están contenidos en porcelana y al conjunto, se le llena con un gas inerte como el NITRÓGENO. Se emplea en los sistemas que operan a grandes tensiones, ya que representa una gran seguridad de operación.

Apartarrayos de resistencia variable El apartarrayos de resistencia variable funda su principio de operación en el principio general, es decir, con dos explosores, y se conecta en serie a una resistencia variable. Se emplea en tensiones medianas y tiene mucha aceptación en el sistema de distribución.

Explosor o gap El explosor o unidad de gap consiste de dos tiras o cintas separadas dentro de un contenedor de cerámica sellado que se puede llenar con nitrógeno. Normalmente se instala un contador de descargas entre la terminal de tierra del apartarrayos y la tierra de la instalación. ________________________________________________

FUNCIONES QUE DEBE CUBRIR UN APARTARRAYOS Para que protejan adecuadamente, los apartarrayos deben cumplir las siguientes funciones: - No deben permitir el paso de corriente a tierra, cuando la tensión sea normal. - Cuando el voltaje se eleva a una cantidad definida, deben proporcionar un camino a tierra para disipar la energía transitoria sin que haya un aumento en el voltaje del circuito. - Tan pronto como la tensión se ha reducido por debajo del ajuste del apartarrayos, el apartarrayos debe detener el flujo de corriente a tierra y sellarse para aislar el conductor de tierra. - Los apartarrayos no deben ser dañados por las descargas y debe ser capaz de repetir automáticamente su acción con tanta frecuencia como se requiera. ________________________________________________ PRUEBAS ELÉCTRICAS A REALIZAR PARA UN APARTARRAYOS DE 23 KV Medición de resistencia de aislamiento En este caso la resistencia de aislamiento se mide por fase, con la conexión roja (+) del megger en la parte superior del apartarrayos y la terminal negra (-) en la base durante un minuto aplicando 5000 V de CD, cabe aclarar que la base del apartarrayos debe ser aterrizada por medio de una conexión a tierra. “Valor mínimo de aceptación: Dynavar (Ohio Brass) 125 Megaohms por KVRMS de MCOV”.

Medición del Factor de Potencia

Esta prueba se debe de realizar a los dos cuerpos que forman parte del apartarrayos, la conexión que se utiliza para esta prueba es con el cable de alta tensión en la parte en donde se unen los dos cuerpos del apartarrayos y el cable de baja tensión en la parte alta del apartarrayos, para poder medir el primer cuerpo del apartarrayos es necesario utilizar la posición de UST. Ha tenido éxito en la gran variedad de apartarrayos para localizar aquéllos que podrían fallar bajo esfuerzos de voltajes normales de operación. El objetivo de efectuar la prueba de factor de potencia en apartarrayos es descubrir, a través de los valores de pérdidas en miliwatts, los defectos producidos por la contaminación en los gaps, suciedad en los elementos autovalvulares, humedad, sales metálicas, así como corrosión en el gap, porcelanas despostilladas o porosas.