En extra alta tensión el interruptor reparte la tensión entre varias cámaras en serie por polo, con condensadores de gradación que igualan ese reparto. Opera por polos independientes para permitir el recierre monofásico y la maniobra sincronizada, y puede llevar resistencias de preinserción para limitar las sobretensiones al energizar líneas largas. Sus maniobras de líneas, reactores y condensadores exigen pruebas y ajustes que no aparecen en niveles menores.
Qué es y dónde se ubica
El interruptor de extra alta tensión es el que se instala en subestaciones de transmisión por encima de 300 kV, en niveles como 500 kV en Colombia. Ocupa el mismo lugar que en alta tensión, en bahías de línea, de autotransformador, de reactor y de acople, con frecuencia en configuraciones de interruptor y medio o de anillo. A sus lados están los seccionadores, los transformadores de corriente (CT), el transformador de tensión capacitivo de la línea, que hace de transformador de tensión (PT) para las protecciones, y, en bahías de línea, los reactores de compensación. Es la versión de mayor tensión del interruptor de potencia.
Puede ser de tanque vivo, de tanque muerto o parte de una subestación GIS. Lo que lo distingue no es el tanque sino lo que exige el nivel de tensión.
Partes principales
- Varias cámaras en serie por polo. Un fabricante usa dos cámaras de autosoplado por polo a 550 kV y cuatro a 800 kV.
- Condensadores de gradación en paralelo con cada cámara, cuando el diseño los requiere.
- Resistencias de preinserción (o de cierre), opcionales, con sus propios contactos auxiliares de inserción.
- Un mecanismo por polo, de resortes o hidráulico con resortes, para operación monopolar.
- Monitor de densidad por polo.
- Gabinete de control por polo y gabinete central con discrepancia de polos, antibombeo y dos bobinas de disparo por polo.
- Controlador de maniobra sincronizada, opcional, entre la orden de la protección o del control y las bobinas.
Cómo funciona
Cada cámara interrumpe igual que en alta tensión: el SF6 presurizado enfría el arco y la corriente se interrumpe en un cero si la rigidez se recupera más rápido que la tensión transitoria de restablecimiento. Con varias cámaras en serie, la tensión se reparte entre ellas. Sin gradación, ese reparto lo fijan las capacidades parásitas a tierra y queda desigual; el condensador de gradación lo iguala.
Resistencias de preinserción. Al energizar o recerrar una línea larga, la onda de tensión viaja, se refleja en el extremo abierto y puede producir sobretensiones de maniobra altas. La resistencia se conecta unos milisegundos antes de que cierren los contactos principales, amortigua esa onda y luego queda puenteada. Un fabricante de tanque muerto ofrece resistencias de 150 a 3500 Ω con tiempo de inserción ajustable. Otra forma de limitar esas sobretensiones es cerrar cada polo cerca del cero de tensión con un controlador sincronizado, o usar descargadores de línea.
Operación monopolar. La protección de línea dispara solo la fase fallada; el recierre automático 79 la vuelve a cerrar tras un tiempo muerto, y la discrepancia de polos abre las tres fases si un polo queda en posición distinta más allá de su tiempo.
Maniobra sincronizada. El controlador recibe la orden, mide la tensión o la corriente de referencia y retrasa cada polo para que cierre o abra en el punto óptimo: cerca del cero de tensión entre contactos al energizar condensadores o líneas, en el pico de tensión al energizar reactores, o con un tiempo de arco que evite reencendidos al desenergizar reactores. IEC TR 62271-302 trata los interruptores con operación intencionalmente no simultánea de polos, que se usan sobre todo para esta aplicación, y los folletos técnicos 262, 263 y 264 de CIGRE, actualizados por el 757, dan la guía de aplicación.
| Maniobra | Instante que busca el controlador |
|---|---|
| Energizar condensadores o líneas | Cerca del cero de tensión entre contactos |
| Energizar reactores | Pico de tensión |
| Desenergizar reactores | Un tiempo de arco que evite reencendidos |
Deberes de maniobra y diferencias con otros niveles
- Líneas en vacío y cables: corte de corrientes capacitivas con baja probabilidad de reencendido (clase C2).
- Reactores de derivación: corrientes pequeñas inductivas, con riesgo de reencendido; se ensayan según IEC 62271-110 y a veces se agregan descargadores en paralelo con el interruptor.
- Bancos de condensadores: corrientes de energización altas en conexión espalda con espalda.
- Falla kilométrica y oposición de fases, ensayadas según IEC 62271-100.
Frente a la alta tensión, que suele resolverse con una cámara y mando tripolar, aquí aparecen la gradación, las resistencias, el mando monopolar y el impulso de maniobra como dato de aislamiento. Frente a la media tensión en vacío, la diferencia es de escala y de exigencia de la red.
Datos nominales y placa
Además de los datos de alta tensión, la placa trae el nivel de impulso de maniobra. Un catálogo de 550 kV declara 620/800 kV a frecuencia industrial, 1550 kV a impulso tipo rayo y 1175/900 kV a impulso de maniobra (contra tierra / a través del interruptor abierto), con 50 o 63 kA de corte, factor de primer polo 1,3, clases C2 y M2, dos cámaras por polo y tiempo de corte de 2 a 2,3 ciclos. Se agregan los datos de condensadores y resistencias, si los hay.
Integración con protección y control
Por polo hay una bobina de cierre y dos de disparo en circuitos de corriente continua separados. La protección principal y la de respaldo disparan polos individuales; la falla de interruptor 50BF se supervisa por fase. El controlador sincronizado se intercala en el circuito de cierre y, si aplica, en el de apertura, y necesita la tensión del PT de barra o de línea y, en algunos esquemas, la corriente de los CT.
En IEC 61850: XCBR por polo o por interruptor, según el fabricante, CSWI, CILO, CPOW para la maniobra sincronizada, SIMG para el gas, RREC para el recierre y PTRC para la lógica de disparo.
Pruebas de puesta en servicio y mantenimiento
Además de las pruebas de interruptores de potencia habituales:
- Tiempos por cámara y simultaneidad entre cámaras del mismo polo.
- Tiempo de inserción de las resistencias y su valor óhmico.
- Capacitancia y factor de disipación de los condensadores de gradación.
- Prueba del controlador sincronizado con tensión de referencia, verificación de la compensación y registro del instante real de cierre o apertura.
- Discrepancia de polos y recierre monofásico, de forma funcional, y pruebas end-to-end con el otro extremo de la línea.
Fallas comunes y qué revisar primero
- Sobretensiones o corrientes de energización altas con controlador sincronizado: tiempos reales del interruptor frente a los parametrizados y la señal de referencia.
- Disparo trifásico por discrepancia de polos durante un recierre monofásico: tiempo de discrepancia frente al tiempo muerto.
- Falla de una resistencia de preinserción que no se inserta o no se puentea.
- Condensador de gradación con capacitancia o pérdidas fuera de rango.
- Fugas de SF6 en cualquiera de las cámaras.
Configuración remota y pruebas con Tiza Group
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Referencias
- IEC 62271-1, Aparamenta de alta tensión: especificaciones comunes.
- IEC 62271-100, Interruptores automáticos de corriente alterna.
- IEC 62271-110, Maniobra de cargas inductivas.
- IEC TR 62271-302, Interruptores con operación intencionalmente no simultánea de polos.
- IEC 62146-1, Condensadores de gradación para interruptores de alta tensión.
- IEC 61850-7-4, Clases de nodos lógicos compatibles.
- CIGRE, folletos técnicos 262, 263 y 264, Controlled switching of HVAC circuit breakers.
- CIGRE, folleto técnico 757, Guidelines and best practices for the commissioning and operation of controlled switching projects.
Preguntas frecuentes
¿Para qué sirven los condensadores de gradación de un interruptor de extra alta tensión?
Igualan la tensión entre las cámaras en serie de un polo, para que ninguna quede con más tensión de la que soporta cuando el interruptor está abierto o durante la interrupción. En interruptores de una sola cámara pueden usarse para modificar la tensión transitoria de restablecimiento. Se especifican y prueban según IEC 62146-1.
¿Qué hace un controlador de maniobra sincronizada?
Mide la tensión o la corriente de referencia y retrasa la orden de cada polo para que sus contactos cierren o abran en el instante más favorable de la onda. Compensa el tiempo propio del interruptor y sus variaciones con temperatura, tensión de control y tiempo sin maniobrar. Se usa con bancos de condensadores, reactores, transformadores y líneas.
¿Por qué un interruptor de 500 kV necesita mando monopolar?
Porque la mayoría de fallas en líneas de transmisión son monofásicas y transitorias. Con polos independientes, la protección abre solo la fase fallada, el recierre la vuelve a cerrar y las otras dos fases siguen transmitiendo potencia, lo que ayuda a la estabilidad del sistema.