Introduction 96

En estos se utiliza la forma descrita en inciso "C" arriba mencionado, que consiste en la utilización de energía exterior para soplar y apagar el arco.

Figura 3.12.

Disyuntores de soplo de aire

Todos los interruptores de soplo de aire siguen el principio de separar sus contactos en una corriente de aire que se establece al abrir una válvula de soplado. El arco generalmente se sitúa con rapidez en un lugar central a través de una boquilla en la que se mantiene a una longitud fija y se sujeta a un arrastre máximo que ejerce la corriente de aire. Los arreglos varían, pero pueden agruparse en tres tipos, como se ilustra en la figura 3.12.

En los interruptores de soplo de aire o neumáticos, además de que utilizan la propiedad que tiene el aire comprimido para extinguir el arco al expandirse, también se le emplea para el mando de ellos mismos.

El corte del arco por aire comprimido puede utilizarse para todas las tensiones y para todas las potencias de ruptura.

El aire comprimido arrastra al arco a través de la tobera y ésta ayuda a expulsar el aire caliente y los productos del arqueo, hacia la atmósfera.

La extinción se efectúa cuando se presenta el paso de la corriente por cero y cuando el flujo de aire comprimido aumenta rápidamente para restablecer la rigidez dieléctrica entre los contactos y soportar el voltaje de restablecimiento. El crecimiento de la resistencia dieléctrica es rápido y la presión del aire tan alta, que el entre hierro final, ocasionado por la interposición de la capa aislante de aire entre los contactos, puede ser pequeño, lo que reduce el tamaño del dispositivo. La energía suministrada para la extinción del arco se obtiene del aire a alta presión y es independiente de la corriente que se va a interrumpir.

Ventajas de los interruptores de soplo de aire o neumáticos: No implican peligro de incendio.

Su operación es muy rápida.

Son adecuados para el cierre rápido. Su capacidad de interrupción es muy alta.

La apertura de las líneas de transmisión sin carga o la de sistemas altamente capacitivos, no presenta mucha dificultad.

Se tiene muy fácil acceso a sus contactos.

Desventajas de los interruptores de soplo de aire o neumáticos.

Requiere de la instalación de un sistema completo de aire comprimido.

Su construcción y montaje es mucho más complicado derivado del elevado número de componentes que lo integran.

Su costo es elevado tanto en su inversión inicial como en su mantenimiento. Requieren adiestramiento especializado para su mantenimiento.

Son más sensibles al RETTR (Régimen de elevación del voltaje transitorio de restablecimiento).

NOTA: Por las desventajas mencionadas, esta tecnología actualmente es obsoleta.

11.- INTERRUPTORES EN GAS HEXAFLUORURO DE AZUFRE (SF6)

En este tipo de interruptores también se utiliza la forma de extinción descrita en el párrafo arriba mencionado C, es decir, que se utiliza la energía exterior para soplar y apagar el arco. A partir de 1975, se instalan en nuestro país los primeros interruptores que utilizan el gas SF6 como medio de aislamiento y extintor de arcos eléctricos. Hasta la fecha, este es el único gas que posee las propiedades físicas, químicas y dieléctricas favorables para la extinción del arco eléctrico, motivo por el cual se analizan brevemente sus propiedades más sobresalientes:

PROPIEDADES FISICAS

El SF6 es aproximadamente cinco veces más pesado que el aire (6.139 Kg/m3) en condiciones normales o estándar (760 torr, 20º C). El gas SF6 es inodoro, incoloro, no tóxico e incombustible y pasa directamente de la fase sólida a la gaseosa; no existe en forma líquida sino es bajo presión. En las subestaciones encapsuladas y en los interruptores de potencia hay que tomar en cuenta la temperatura ambiente, ya que el gas sometido a presión (hasta 18 bars) este puede licuarse a partir de 10 °C sobre cero.

Puesto que su temperatura crítica es de -45.6 °C, puede ser licuado por compresión a temperatura ambiente.

La curva de presión –Temperatura con peso específico constante se muestra en la figura 3.13.

Fig. 3.13a Variación de la presión del SF6 en función de la temperatura

PROPIEDADES QUIMICAS

El SF6 es químicamente estable hasta los 2000 °C, condición bajo la cual no reacciona con metales, plásticos u otros materiales, normalmente utilizados en la construcción de los interruptores.

A la temperatura del arco eléctrico, el gas SF6 se descompone en fluoruros de azufre inferior, pero el grado de descomposición es muy pequeño, que generalmente se recombinan para formar SF6. Durante el paso del arco, se producen fluoruros metálicos, los cuales se depositan como polvo blanco, pero debido a que poseen una gran rigidez dieléctrica, no causan perturbación desde el punto de vista eléctrico.

Los productos de descomposición, reaccionan con el vapor de agua y el oxígeno, produciendo ácidos que reaccionan con los componentes de la cámara, por ejemplo con los contactos de cobre-tungsteno, con el teflón de las toberas y empaquetaduras.

PROPIEDADES DIELECTRICAS

La rigidez dieléctrica del SF6, a presión atmosférica es más del doble de la del aire.

Como se ilustra en la figura 3.14, la rigidez dieléctrica es un 30% menor que la del aceite a presión atmosférica, pero aumenta rápidamente con el incremento de la presión.

La rigidez dieléctrica del SF6 es aproximadamente un 15% mayor que la del aceite.

Figura 3.14

Curvas comparativas de la rigidez dieléctrica del Hexafluoruro de Azufre, Aceite y Nitrógeno El Hexafluoruro de azufre es un gas electronegativo, es decir, tiene la propiedad de capturar o absorber electrones y formar iones negativos. En vista de la poca movilidad, es decir, energía cinética insignificante de estos iones negativos, se puede afirmar que los electrones capturados dejan de participar en el proceso de ionización del medio. Es esta cualidad excepcional del SF6, la que le otorga sus excelentes propiedades dieléctricas y también su gran poder de extinción del arco, ya que su carácter electronegativo se mantiene aun a temperaturas muy elevadas (varios miles de ºK).

También el SF6 tiene una característica térmica favorable que es función de la temperatura, es decir, la conductividad térmica es baja, entre 3000 ºK y 7000 ºK, mientras que es alta debajo de 3000 ºK

Características Físicas y Químicas que debe cumplir el gas SF6 nuevo, de acuerdo a las

Normas internacionales IEC-376 y la ASTM D 2472-00

12.- INTERRUPTORES EN GAS SF6 DE UNA PRESION (AUTOSOPLADO)