Reseña y operación de los reconectadores eléctricos. Electromecánica (página 2)
Considerando las características de la presente
investigación el tipo de estudio
según Hernández, Fernández y Baptista (1998)
es descriptivo ya que se busca especificar las particularidades
del mismo. El diseño
de investigación Hernández et. Al. (1998) debe ser
una estrategia
concebida para responder a las cuestiones de la
investigación, por tal motivo para obtener esa información debe de estar el diseño
plenamente ligado al tipo de investigación que se va a
llevar a cabo, en este caso el diseño será no
experimental transeccional, porque no se tendrá ninguna
situación establecida intencionalmente ni
manipulable.
El mecanismo del reconectador ejecuta las operaciones de
apertura y cierre de los contactos del interruptor al
vacío en respuesta a las señales
recibidas del control
electrónico. La apertura de los contactos se inicia cuando
se envía una señal eléctrica al solenoide de
disparo, el cual desplaza la traba basculante para soltar los
resortes de disparo cargados. El cierre de los contactos se
inicia cuando se envía una señal eléctrica a
un solenoide giratorio, el cual cierra el contactor de la bobina
de cierre por medios
mecánicos para energizar la bobina de cierre de alto
voltaje, la cual cierra los interruptores al vacío y carga
los resortes de disparo. Reineri (2003).
Cuando los contactos se cierran (Figura 1), los resortes
de disparo están completamente extendidos y el mecanismo
está en la posición de reposo (cerrado). Cuando se
energiza el solenoide de disparo, su varilla desplaza la traba
basculante para abrirla y permitir que los resortes de disparo
desplacen la barra de contactos (Figura 2).
Tan pronto se abre la traba basculante, los conjuntos de
brazos de contactos giran sobres sus pivotes fijos y abren los
contactos de los interruptores de modo instantáneo.
Durante el mismo movimiento, la
palanca de disparo gira para cerrar la traba basculante. Este
movimiento de la palanca de reposición también saca
el émbolo de la bobina de cierre. Al llegar a este punto
el mecanismo se encuentra en la posición abierta
(disparado) (Figura 3).
Una señal enviada al solenoide giratorio cierra
el contactor y energiza el solenoide de la bobina de cierre de
alto voltaje. Conforme su émbolo se desplaza hacia el
interior de la bobina, la palanca de reposición es tirada
hacia abajo y trabada, los contactos de los interruptores se
cierran y los resortes de cierre se extienden (se cargan) (Figura
4). El mecanismo entonces queda listo para ejecutar otra
operación de apertura. Bernal (2005).
Figura 1: Contactos
cerrados
Figura 2: Resortes de disparo
sueltos
Figura 3: Contactos completamente
abiertos
Figura 4: Contactos
cerrados
Los reconectadores pueden ser programados para un
máximo de cuatro aperturas y tres reconexiones. Los
tiempos de apertura pueden determinarse de curvas
características tiempo-corriente, las cuales proporciona el
fabricante. Cada punto de las curvas características
representa el tiempo de aclaración del reconectador para
un determinado valor de
corriente de falla. Es importante destacar que este dispositivo
consta de dos tipos de curvas, una de operación
rápida y una segunda de operación retardada. Harper
(1994). Existen varios modelos de
reconectadores sean trifásicos o monofásicos, sin
embargo todos funcionan bajo el mismo principio, en la figura 5
se proporciona una vista seccionada de un reconectador
automático monofásico serie W de dieléctrico
sólido. Nu-Lec industries (2001)
Figura 5: corte lateral del
reconectador monofásico de dieléctrico
sólido serie W.
Para comprender mejor la secuencia de trabajo de un
reconectador eléctrico deben observar los siguientes
puntos:
- Tiempo de reconexión: Son los
intervalos de tiempo en que los contactos del reconectador
permanecen abiertos entre una apertura y una orden de cierre o
de reconexión. - Tiempo de reposición: Es el tiempo
después del cual el reconectador repone su programación, cuando su secuencia de
operación se ha cumplido parcialmente, debido a que la
falla era de carácter temporal o fue aclarada por otro
elemento de protección. - Corriente mínima de operación:
Es el valor mínimo de corriente para el cual el
reconectador comienza a ejecutar su secuencia de
operación programada. La secuencia de operación
típica de un reconectador para abrir en caso de una
falla permanente se muestra en la
figura 6., donde se ha supuesto que la programación es C
22, es decir, dos aperturas rápidas y dos aperturas
lentas, con tiempos obtenidos respectivamente, de la curva A y
de la curva C de la Figura 5, para la magnitud de corriente de
falla correspondiente. Ravindranath ( 1980).
Figura 6: Secuencia de
operación de un Reconectador
Según la Figura 6, en condiciones normales de
servicio, por
la línea protegida circula la corriente de carga normal.
Si ocurre una falla aguas abajo de la instalación del
reconectador y la corriente del cortocircuito es mayor a la
corriente mínima de operación preestablecida, el
reconectador opera por primera vez según la curva
rápida A en un tiempo ta. Permanece abierto durante un
cierto tiempo, usualmente 1 segundo, al cabo del cual reconecta
la línea fallada.
Si la falla ha desaparecido el reconectador permanece
cerrado y se restablece el servicio. Si por el contrario, la
falla permanece, el reconectador opera por segunda vez en curva
rápida A y después de ta segundos abre nuevamente
sus contactos. Luego de cumplirse el segundo tiempo de
reconexión el reconectador cierra sus contactos y si
aún la falla persiste, abre por tercera vez pero de
acuerdo al tiempo de aclaramiento tc correspondiente a la curva
lenta tipo C.
Una vez que se cumple el tiempo de la tercera y
última reconexión, reconecta por última vez
cerrando sus contactos. Si aún la falla está
presente, el reconectador al cabo de tc segundos abre
definitivamente. En caso que el reconectador no haya completado
su secuencia de operación, después de transcurrido
el tiempo de reposición, repone su programación que
tenía antes que ocurriera la falla, quedando en
condiciones de ejecutar completamente su secuencia de
operación en caso de presentarse una nueva
condición de falla en la línea.
El reconectador interrumpirá las corrientes de
falla de modo efectivo únicamente si se usa dentro de sus
valores
nominales especificados. Antes de instalarlo, revise los valores
nominales dados en la chapa de datos y
compárelos con las características del sistema en el
punto de aplicación. Harper (1994)
Existen dos tipos principales de reconectadotes: Los
reconectadores monofásicos se utilizan para la
protección de líneas monofásicas, tales como
ramales o arranques de un alimentador trifásico. Pueden
ser usados en circuitos
trifásicos cuando la carga es predominantemente
monofásica. De esta forma, cuando ocurre una falla
monofásica permanente, la fase fallada puede ser aislada y
mantenida fuera de servicio mientras el sistema sigue funcionando
con las otras dos fases.
Los reconectadores trifásicos son usados cuando
se requiere aislar (bloquear) las tres fases para cualquier falla
permanente, con el fin de evitar el funcionamiento
monofásico de cargas trifásicas tales como grandes
motores
trifásicos. Soto (2002).
Los reconectadores utilizan aceite o el
vacío como medio de interrupción. En el primer
caso, el mismo aceite es usado tanto para la interrupción
del arco como el aislamiento básico. Algunos
reconectadores con control hidráulico también
utilizan el mismo aceite para las funciones de
temporización y conteo. Soto (2002).
El vacío como medio de interrupción,
proporciona las ventajas de reducir la mantención y
minimizar la reacción externa durante el proceso de
interrupción. Algunos tipos de reconectadores están
disponibles ya sea con interruptor en aceite o vacío. Los
reconectadores de vacío pueden utilizar aceite o aire como medio
básico de aislamiento.
Los reconectadores pueden ser usados en cualquier punto
de un sistema de distribución donde el rango del
reconectador es adecuado para los requerimientos del sistema. La
ubicación lógica
para reconectadores se muestran en la Figura 7 y corresponden a
las indicadas por las respectivas letras:
- En subestaciones, como el dispositivo de
protección del alimentador primario que permite aislar
el alimentador en caso de falla permanente - En líneas de distribución a una
distancia de la subestación, para seccionalizar
alimentadores largos y así prevenir salidas del
alimentador entero cuando una falla permanente ocurre cerca del
final del alimentador - En ramales importantes desde el alimentador principal
para proteger el alimentador principal de interrupciones y
salidas debido a fallas en el ramal. - En pequeños ramales
monofásicos.
Figura 7: Diagrama
unilineal de un sistema de distribución mostrando
aplicaciones de los reconectadotes
Para la correcta aplicación de los
reconectadores, se deben considerar los siguientes
factores:
- La tensión nominal del sistema debe ser igual
o menor a la tensión de diseño del
reconectador. - La corriente máxima permanente de carga en el
punto del sistema donde se ubicará, debe ser menor o
igual a la corriente nominal de reconectador. - Debe tener una capacidad de ruptura mayor o igual, a
la corriente máxima de falla en el punto de
aplicación. - La corriente mínima de operación debe
escogerse de modo que detecte todas las fallas que ocurran
dentro de la zona que se ha encomendado proteger
(sensibilidad) - Las curvas tiempo-corriente y la secuencia de
operación deben seleccionarse adecuadamente, de modo que
sea posible coordinar su operación con otros elementos
de protección instalados en el mismo
sistema.
En la actualidad, se emplean los
siguientes elementos en el aislamiento de los reconectadores
automáticos de Media Tensión: aire, aceite, SF6 y
dieléctrico sólido. El aire y el aceite pueden
considerarse obsoletos en equipos para instalar en postes, debido
a sus grandes dimensiones y peso. El SF6, así como el
aceite, es considerado como un riesgo
ambiental.
Por otra parte, los equipos con dieléctrico
sólido (basado en material epóxico), si bien poseen
un buen soporte mecánico, ocasionan un gasto adicional
para los usuarios puesto que necesitan la instalación de
transformadores adicionales para la medición del voltaje. Por esta
razón, a medida que la tecnología evoluciona
se ha hecho necesario el diseño de nuevos métodos de
aislamiento que combinen las ventajas de los sistemas
existentes, evitando sus limitaciones. CODENSA (2001).
Técnicamente, el reconectador cumple con todos
los requerimientos eléctricos solicitados dentro de las
normas
técnicas. Existen factores técnicos
similares entre los dos tipos de equipos (interruptores y
reconectadores) tales como nivel de tensión, frecuencia,
corriente nominal, corriente de cortocircuito, velocidad de
operación, área de terreno utilizada, nivel
básico de aislamiento, número de operaciones
garantizadas y cámara de extinción de arco.
Utilizando reconectadores se pueden mejorar las configuraciones
en media tensión, generando ahorros sustanciales para la
compañía distribuidora.
Si en media tensión se considera una
configuración de dos filas con barraje principal y
transferencia y con interruptores de acople entre los barrajes
principales, utilizar reconectadores significa sencillamente
duplicar la magnitud de los ahorros, tanto en la inversión inicial, como en los costos de
mantenimiento.
Finalmente, tanto el reconectador como el interruptor
tienen múltiples ventajas, pero por su menor costo de
inversión y mantenimiento, además de las
capacidades técnicas, el reconectador ofrece una
relación beneficio/costo mucho mayor. El reconectador es
sustancialmente más económico genera ahorros por
mantenimiento sustancialmente superiores que usando interruptores
en celda metal clad.
Cuando una empresa de
distribución de energía busca la
optimización de la infraestructura a través de la
eficiencia en
inversiones,
mejora en los resultados operativos y en el margen de
contribución, esta mejora hace necesaria la
exploración de diversas tecnologías que permitan
flexibilizar la operación de las redes, minimizar costos de
AOM (administración, operación y
mantenimiento) y garantizar la expansión con criterio
técnico y al menor costo posible, garantizando siempre un
servicio con mejor calidad.
Es así como se buscan nuevas alternativas que
sean técnicamente equivalentes y que cumplan con las
exigencias de las normas técnicas vigentes, pero que
difieran significativamente en costos, para lograr la
máxima rentabilidad
de la inversión, los reconectadotes eléctricos
cumplen correctamente con las mejoras que requieren las empresas de
distribución de energía
eléctrica por sus bajos costos de operación y
mantenimiento, en ultimo caso depende de las empresas si aplican
estas mejoras a sus instalaciones para beneficio no solo de ellos
sino también de los usuarios de la red de energía
eléctrica.
CODENSA (2001)
Comparación Técnico-Económica
entre interruptores y reconectadores para media tensión,
División Planificación de la Red. Gerencia de
distribución.
Bernal Acosta, Antonio (2005)
"Protección de Distancia de tipo
Numérico", Trabajo de Titulación. Universidad
de La Salle. México D.F.
Enríquez Harper, Gilberto (1994)
"Protección de Instalaciones
Eléctricas Industriales y Comerciales", Ed. Limusa,
3ª edición, México
Hernández, r. Fernández, c y baptista, p.
(1992)
Metodología de la Investigación científica, 3ª
edición. México: Mc Graw Hill.
Nu-Lec Industries a Schneider Electric Company
(2001)
Instrucciones de mantenimiento reconectadores, Serie
VWE, VWVE.
Ravindranath, M.Chander (1980)
"Power System Protection and Switchgear", Editorial
Limusa, 1ª edición, México.
Soto P., Roberto (2002)
"Protección de Distancia de tipo
Numérico", Trabajo de Titulación, Universidad de
la Frontera,
Departamento de Ingeniería Eléctrica.
USO DE RECONECTADORES COMO ALTERNATIVA
TÉCNICA Y FINANCIERA FAVORABLE FRENTE AL USO TRADICIONAL
DE INTERRUPTORES TIPO INTERIOR, EN EL DISEÑO Y
OPERACIÓN DE SUBESTACIONES AT/MT Y MT/MT
Tema: 02 – Automatización
RESUMEN
Este trabajo presenta un análisis comparativo desde le punto de
vista técnico y financiero, entre los reconectadores (tipo
exterior) y las celdas con interruptor para uso en redes de MT
(11.4 y 34.5 kV). Los objetivos del
trabajo son:
Establecer el cumplimiento de la normativa
técnica para el uso de reconectadores en la cabecera de
circuitos (alimentadores) MT, reemplazando a los interruptores
tipo celda en la subestación. Mostrar los beneficios
financieros que se obtienen del empleo de
estos equipos de última tecnología en el
diseño de subestaciones por una reducción notable
en los niveles de inversión, para un mismo diseño
funcional.
Para el estudio, ambos equipos se consideraron
instalados en las cabeceras de los circuitos del sistema de
CODENSA S.A. – ESP.
PROTECCIONES DE SISTEMAS DE
DISTRIBUCION
Enríquez Harper, Gilberto
"Protección de Instalaciones Eléctricas
Industriales y Comerciales", Ed. Limusa, México,
1994.
El problema de Protección de los Sistemas
Eléctricos de Distribución ha venido adquiriendo
cada vez mayor importancia ante el crecimiento acelerado de las
redes eléctricas y la exigencia de un suministro de
energía a los consumidores con una calidad de
servicio cada vez mayor. A pesar de existir abundante
bibliografía sobre
Protecciones de Sistemas Eléctricos, ésta en su
mayoría está enfocada a los Sistemas de
Generación y Transmisión de Energía
Eléctrica. No son muy abundantes las publicaciones que
tratan este tema tan interesante y hoy en día tan
necesario, a nivel de distribución con un interés
especial a la selección,
aplicación y coordinación de los equipos de
protección comúnmente usados en estos sistemas. Por
esta razón, el objetivo de
este capítulo es dar una visión lo más
completa posible sobre los equipos de protección
más utilizados en distribución. Se tratan los temas
de esquemas de protección, selección de equipos y
coordinación de operación de los mismos en forma
simple, más orientados a los conceptos, cálculos
preliminares y recomendaciones generales, que a aspectos de
construcción o mantención de los
equipos.
Felipe Alejandro Yam Pérez
 Página anterior | Volver al principio del trabajo | Página siguiente  |