Para especificar un interruptor se fijan unos pocos datos que salen del sistema: tensión asignada, corriente continua, corriente de cortocircuito que debe cortar y soportar, secuencia de operación, y las clases de resistencia mecánica, eléctrica y de maniobra capacitiva. Con ellos el fabricante ofrece un modelo ya probado según IEC 62271-100.
Respuesta corta
Especificar un interruptor no consiste en elegir uno «de tal tamaño». Consiste en fijar unos datos que salen del sistema donde va a trabajar y entregárselos al fabricante, que ofrece un modelo ya probado según IEC 62271-100. Este es el orden en que se fijan y de dónde sale cada uno. Es una de las selecciones de Selección de equipos primarios de una subestación; el valor de cortocircuito que se debe especificar viene de El cortocircuito como dato de diseño de una subestación.
Esta guía trata la selección. Para saber qué es el equipo y cómo funciona, vea el interruptor de potencia.
1. Tensión asignada y nivel de aislamiento
La tensión asignada del interruptor es la tensión máxima entre fases para la que se diseña. IEC 62271-1 la define como igual a la tensión máxima del sistema donde se usará. La norma da dos series de valores, por ejemplo 12, 17,5, 24, 36, 52, 72,5, 123, 145, 170 y 245 kV en la serie I, y 300, 362, 420, 550 y 800 kV por encima de 245 kV.
El nivel de aislamiento debe cubrir también la tensión entre contactos abiertos, que es más exigente que la tensión a tierra. Lo define la norma para cada tensión asignada.
2. Corriente continua asignada
Es la corriente que el interruptor conduce sin sobrecalentarse. IEC 62271-1 pide tomarla de la serie R10 (1, 1,25, 1,6, 2, 2,5, 3,15, 4, 5, 6,3, 8 y sus múltiplos por diez). Se escoge por encima de la corriente máxima prevista del circuito, con el margen de crecimiento que fije el proyecto.
3. Cortocircuito: cortar, cerrar y soportar
Aquí se concentra el dato más importante. El diseñador entrega la corriente de cortocircuito máxima del punto de instalación, con su proyección futura, y el interruptor se selecciona con un valor asignado igual o mayor. Vea estudio de cortocircuito. Para seleccionar los demás equipos de la bahía vea Selección de seccionadores de una subestación y Selección de TC y TP de una subestación. Para una primera estimación de la corriente en el secundario de un transformador puede usar nuestra herramienta gratuita de corriente de cortocircuito. Para una primera estimación de la corriente en el secundario de un transformador puede usar nuestra herramienta gratuita de corriente de cortocircuito.
IEC 62271-100 define varios valores relacionados:
- Corriente de cortocircuito asignada de interrupción. Es la mayor que el interruptor puede cortar, a tensiones iguales o menores que su tensión asignada. Se toma de la serie R10. A tensiones superiores a la asignada no se garantiza ningún valor.
- Componente continua. La norma da una constante de tiempo normalizada de 45 ms. Para sistemas más exigentes ofrece valores especiales: 120 ms hasta 52 kV, 60 ms de 72,5 a 420 kV y 75 ms desde 550 kV. Si el porcentaje de componente continua en la separación de contactos no pasa de 20 %, basta el valor de la componente alterna.
- Corriente de corta duración asignada. Es igual a la de interrupción. La duración preferida es 1 s.
- Corriente de cierre y de cresta asignadas. Con 45 ms de constante de tiempo, la cresta es 2,5 veces la de corta duración a 50 Hz y 2,6 veces a 60 Hz, según IEC 62271-1.
La norma advierte que el valor normalizado de 45 ms puede ser insuficiente en algunos sistemas, y por eso ofrece los especiales. Si la red tiene mucha reactancia frente a su resistencia, pida al estudio la constante de tiempo real del punto y compárela.
Cada valor tiene su guía: poder de corte y de cierre asignados, tensión transitoria de restablecimiento (TRV), secuencia de maniobras asignada, clases M1 y M2 de endurancia mecánica, clases E1 y E2 de endurancia eléctrica y tiempo de apertura y tiempo de corte.
4. Secuencia de operación
IEC 62271-100 ofrece dos secuencias asignadas:
- O – t – CO – t’ – CO, con t = 0,3 s para interruptores previstos para recierre rápido y t = 3 min si no lo son.
- CO – 15 s – CO, para los que no hacen recierre rápido.
O es una apertura y CO es un cierre seguido de una apertura. El valor de t debe coincidir con el tiempo muerto del recierre. Si la línea usa recierre automático, el interruptor debe estar probado con esa secuencia.
5. Tensión transitoria de restablecimiento
Al cortar una falla, el interruptor soporta una tensión transitoria de restablecimiento (TRV). Sus valores normalizados dependen de la tensión asignada y del tipo de sistema. Por debajo de 100 kV la norma distingue sistemas de cable (clase S1) y de línea aérea (clase S2).
Si el interruptor es clase S2, de 15 kV o más y con corriente de interrupción mayor de 12,5 kA, la norma le exige además características para faltas kilométricas (falla en la línea muy cerca del interruptor). Si su subestación alimenta líneas aéreas, estos son datos a pedir.
6. Maniobra de cargas capacitivas
Si el interruptor va a cerrar y abrir líneas en vacío, cables o bancos de condensadores, se especifican las corrientes capacitivas asignadas: de carga de línea, de carga de cable, de banco único y de banco en paralelo. La clase indica la probabilidad de reencendido: C1 baja y C2 muy baja. Un mismo interruptor puede ser C2 en un sistema con neutro efectivamente aterrizado y C1 en otro. Vea banco de condensadores.
7. Clases de resistencia mecánica y eléctrica
- M1: 2 000 secuencias de operación. M2: 10 000, para servicios exigentes.
- E1: resistencia eléctrica básica. E2: ampliada, definida para tensiones hasta 52 kV; la norma la prevé tanto para interruptores con recierre en redes de líneas aéreas como para los que no recierran, por ejemplo en redes de cable.
Si el interruptor va a operar con mucha frecuencia, el diseñador debe indicar cuántas maniobras se esperan al año y pedir la clase que las cubra.
8. Alimentación auxiliar y bobinas
El interruptor se alimenta desde la corriente continua de la subestación. IEC 62271-1 indica los valores preferidos: 24, 48, 60, 110, 125, 220 y 250 V. Y fija cómo deben operar los disparadores:
- El disparador de apertura debe operar entre 70 % y 110 % de la tensión asignada, si es de corriente continua.
- El disparador de cierre, entre 85 % y 110 %.
La tensión de la batería, medida en los bornes del interruptor durante la maniobra, debe estar dentro de esos límites. Es un dato de la ingeniería de corriente continua de la subestación. La alimentación en corriente continua de las bobinas se diseña en Sistema de corriente continua de subestación y sus pruebas.
IEC 62271-100 también exige:
- Si hay más de un disparador para la misma función, deben estar separados físicamente y un defecto en uno no puede afectar a los demás.
- Para interruptores de 72,5 kV y más, se deja lugar para un cierre y una apertura adicionales.
- Los interruptores que usan gas comprimido para interrumpir, o almacenan energía en acumuladores, llevan un bloqueo por baja presión.
9. Condiciones del sitio
IEC 62271-1 define la altitud normal hasta 1 000 m, la contaminación del exterior hasta severidad media y temperaturas entre -25 °C y +40 °C. Si el sitio sale de esos límites, hay que decirlo en la especificación.
Tabla de datos de especificación
| Dato | De dónde sale |
|---|---|
| Tensión asignada y aislamiento | Tensión máxima del sistema |
| Corriente continua | Carga máxima y crecimiento |
| Corte, corta duración y cierre | Estudio de cortocircuito y constante de tiempo |
| Secuencia de operación | Tiempo muerto del recierre |
| TRV y falta kilométrica | Tipo de sistema y corriente de falla |
| Clase C | Líneas, cables y bancos que maniobra |
| Clases M y E | Frecuencia de operación |
| Tensión auxiliar | Sistema de corriente continua |
Cómo le ayudamos
Hacemos el diseño de ingeniería y los estudios que dan estos datos, y las pruebas y la puesta en servicio del interruptor ya instalado, incluidos los tiempos de operación y la verificación de los circuitos de disparo.
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- Selección de seccionadores de una subestación
- Selección de TC y TP de una subestación
- Poder de corte y de cierre asignados del interruptor
- TRV del interruptor: tensión transitoria de restablecimiento
- Secuencia de maniobras asignada del interruptor
- Clases M1 y M2 de endurancia mecánica del interruptor
- Clases E1 y E2 de endurancia eléctrica del interruptor
Referencias
- IEC 62271-100, interruptores automáticos de corriente alterna de alta tensión; cláusulas 4.1 a 4.111 y 5.8.
- IEC 62271-1, especificaciones comunes de la aparamenta de alta tensión; cláusulas 4 (condiciones de servicio), 5 (valores asignados) y 6.9 (disparadores).
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre capacidad de interrupción y corriente de corta duración?
La capacidad de interrupción es la mayor corriente de cortocircuito que el interruptor puede cortar. La corriente de corta duración es la que puede conducir cerrado durante un tiempo, que por defecto es 1 s. En un interruptor, IEC 62271-100 las iguala: la corriente de corta duración asignada es igual a la capacidad de interrupción asignada.
¿Por qué algunos interruptores tienen dos bobinas de disparo?
Para que la falla de una no impida disparar. IEC 62271-100 pide que, si hay más de un disparador para la misma función, un defecto en uno no afecte a los demás y que estén separados físicamente. Para interruptores de 72,5 kV y más indica que se dejará espacio para un cierre y un disparo adicionales.
¿Qué significan las clases M, E y C de un interruptor?
M es la resistencia mecánica: M1 son 2 000 secuencias de operación y M2 son 10 000. E es la resistencia eléctrica en servicio, E1 básica y E2 ampliada, y E2 se define hasta 52 kV. C es la probabilidad de reencendido al cortar corrientes capacitivas: C1 baja y C2 muy baja.