4.1. Interruptor MERLIN GERIN, Modelo PFA1 [PDF]

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4.1. Interruptor MERLIN GERIN, Modelo PFA1 Aspectos Generales El interruptor para alta tensión Merlin Gerin, modelo PFA1, es un equipo para instalación exterior, empleado en el sistema de 66 kV de la Compañía como interruptor general de transformadores de poder y como interruptor de líneas de transmisión. Su principal característica consiste en la utilización de gas SF6 para la extinción del arco eléctrico. Los elementos principales que componen el equipo se muestran en la figura Nº 1. El detalle de éstos se indica a continuación: • • • • • • •

Polos de interruptor (1) compuestos por el aislador soporte (2) y la cámara de interrupción.(3). Terminales de conexión superior (4) e inferior (5) que corresponden a los contactos fijo y móvil, respectivamente. Estos pueden ser empleados indistintamente, como terminales de entrada (lado alimentación) o de salida (lado carg). Gabinete (6), que contiene los elementos de comando del equipo y los resortes acumuladores principales que hacen posible el cierre y la apertura del interruptor. Estructura soporte (7), que contiene el mecanismo de arrastre (8), cuya función es accionar la apertura o cierre de los tres polos simultáneamente. Resorte acumulador de apertura (9) Manostato compensado en temperatura (10), adosado a la estructura soporte para el monitoreo de la presión interna del gas SF6. Ventanilla de inspección (11), a través de la cual es visible la señalización local abierto cerrado del interruptor.

Proceso de Corte en SF6 El enfriamiento y corte del arco eléctrico se efectúa mediante la técnica de AUTOSOPLADO (Puffer), basada en el aprovechamiento del movimiento de separación de los contactos del interruptor. En efecto, durante la carrera de apertura del contacto móvil acciona un pistón que comprime parte del gas SF6 de la cámara de interrupción, el gas comprimido es entonces liberado y el flujo se dirige ("se sopla") sobre el arco eléctrico, el espacio entre los contactos se designa rápidamente y el arco se extingue. El SF6 (Hexafluoruro de Azufre) es un gas inerte no inflamable, que presenta propiedades químicas y físicas que permiten enfriar y extinguir adecuadamente el arco eléctrico. En estado puro el gas es incoloro, inodoro y no tóxico. Sin embargo, por causa del arco eléctrico, éste se contamina gradualmente, en estas condiciones el gas se torna TOXICO y es necesario adoptar las precauciones que correspondan para evitar el contacto directo, y la inhalación accidental de gas contaminado. El gas inyectado al equipo, llena todo el espacio interior del mecanismo de arrastre y de cada uno de los polos del interruptor. El equipo es despachado de fábrica con una presión interna de 0.3 bar, que debe ser mantenida en este valor mientras se encuentre almacenado. La presión normal de servicio es de 6 bar, para una masa de gas de kg. Funcionamiento del Equipo a) Armado del Mecanismo El mecanismo del interruptor consiste en un dispositivo electromecánico destinado a acumular energía suministrada por un motor, por medio de la carga de resortes. Al efectuar una operación del equipo, esta energía es liberada bruscamente para accionar el mecanismo de arrastre de los contactos móviles del interruptor, asegurando una carrera enérgica y completa de cierre o de apertura. El mecanismo está contenido en el gabinete del equipo y se muestra en la figura Nº 2. La carga de los resortes acumuladores (armado) se realiza automáticamente después de cada maniobra de cierre. El motor de rearme (12) está protegido contra fallas y sobrecargas mediante

un relé térmico (13) y un protector termomagnético (14). Si eventualmente el motor de rearme no inicia su marcha, ya sea por falla del mismo o por ausencia de tensión de alimentación auxiliar, el mecanismo puede ser armado extensamente, insertando la palanca de armado manual (15) en el porta-trinquete del mecanismo (16) y realizando posteriormente un movimiento de vaivén "arriba-abajo", tal como se muestra en la figura Nº 3. Este movimiento debe ejecutarse 16 veces seguidas, aproximadamente, hasta provocar el enganche del pestillo del mecanismo. La palanca de armado manual se encuentra alojada en el interior del gabinete del equipo. b) Operación Local y Remota Al estar el equipo en servicio, éste siempre debe ser comandado a distancia desde el tablero de control de la Subestación. Bajo esta modalidad de operación, el conmutador de transferencia de control LOCAL-REMOTO (17), ubicado en el gabinete del interruptor, debe quedar siempre en la posición REMOTO (R). El conmutador se podrá colocar en local únicamente cuando el equipo se encuentre fuera de servicio, para propósitos de mantenimiento. Al dejar el conmutador de transferencia de control en la posición LOCAL (L), queda bloqueada toda orden de apertura proveniente del tablero de control, incluso las señales de "disparo" que eventualmente podrían enviar los relés de protección asociados al interruptor. c) Cierre La orden de cierre remoto se envía desde el tablero de control, llevando el switch de control correspondiente a la posición "CLOSE". La orden local se da a través de al botonera de cierre BPE (18), instalada en el gabinete del equipo. A través de esta orden, el sistema de control activa la bobina del circuito de cierre del interruptor la que a su vez libera los resortes principales de acumulación de energía (19), provocando el cierre de los contactos. Al mismo tiempo es cargado el resorte de apertura (9) asegurando la reserva de energía para esta maniobra posterior. Finalmente, los elementos acumuladores principales quedan aflojados y el mecanismo se rearma automáticamente por la acción del motor. Mientras el interruptor permanece cerrado, el sistema de control del mismo bloquea toda nueva orden de cierre. d) Apertura Manual y Automática Análogamente, la orden de apertura remota se ejecuta llevando el switch de control del tablero a la posición "TRIP". La orden local se da a través de la botonera de apertura BPD (20). Por otro lado, estando el conmutador de transferencia de control en la posición REMOTO, la operación de cualquier relé de protección asociado al interruptor, provocará la apertura de éste en forma automática. Ante una orden de apertura, el sistema de control energiza la bobina del circuito de apertura, la que a su vez desengancha el resorte de apertura, provocando la separación de los contactos del interruptor. Mientras el interruptor permanece abierto, queda bloqueada toda nueva orden de apertura. e) Autoapertura Una disminución de la presión interna de gas SF6 será detectada por el manostato de monitoreo. Si ésta desciende por debajo de 5.2 bar, se activará un contacto de alarma por BAJA PRESIÓN DE SF6. Si la disminución de presión persiste y desciende por debajo de 5 bar, el interruptor se abrirá inmediatamente, quedando enclavado en esta posición. Toda orden posterior de cierre o de apertura quedará bloqueada. f) Circuito de Respaldo El interruptor está provisto de un segundo circuito de apertura, idéntico al circuito principal. Si por cualquier motivo éste último falla, el desenganche del resorte de apertura se realizará a través de la bobina del circuito de respaldo.

Estando el interruptor en servicio, y por lo tanto comandado desde el tablero de control, tanto el circuito principal de apertura, así como el de respaldo son activados simultáneamente, ya sea a través del switch de control o por los relés de pretección, de tal forma que si alguno falla, el otro permanece operativo. Sin embargo, bajo la modalidad de control LOCAL, la orden de apertura dada desde la botonera BPDS (21), actúa únicamente sobre el circuito de respaldo. g) Relé Anti-Bombeo Ante la existencia de orden de cierre y de apertura simultáneas, ya sea por falla o por error de operación, el relé de anti-bombeo AP (23) dará prioridad a la apertura del interruptor. Si el interruptor se encuentra cerrado, una orden simultánea de apertura y de cierre provocará inmediatamente la apertura. Por el contrario, si el interruptor está abierto, se producirá un cierre seguido inmediatamente de una apertura, quedando finalmente en esta posición. h) Ciclos de Operación Posibles Interruptor abierto y mecanismo armado: Se puede efectuar un cierre y una apertura sin la ayuda del motor de armado. El cierre está asegurado por los resortes acumuladores principales, los cuales cierran el interruptor y además comprimen el resorte de apertura. Este último asegura la operación de apertura. Interruptor cerrado y mecanismo armado: Se puede efectuar un ciclo Abierto-Cerrado-Abierto sin la ayuda del motor. La primera operación está asegurada por el resorte de apertura previamente comprimido, el posterior cierre a través de los elementos acumuladores principales. El ciclo se completa con la 2ª apertura asegurada por el resorte correspondiente. Si el mecanismo está desarmado no es posible efectuar el cierre del interruptor. Señalización a) Interruptor: ABIERTO-CERRADO Esta señalización es proporcionada localmente por una indicación visual VERDE-ROJO (24), correspondiente a los estados ABIERTO-CERRADO, respectivamente. Esta indicación es visible a través de la ventanilla de inspección. Sobre el tablero de control se encuentran instaladas las luces de señalización remota, una luz roja para indicar CERRADO y una luz verde para señalar ABIERTO. El equipo está provisto de un contacto auxiliar normalmente abierto que activa la luz roja de señalización en el momento en que éste pasa al estado cerrado. Análogamente, un contacto auxiliar normalmente cerrado proporciona la señalización para el estado abierto. b) Mecanismo: ARMADO-DESARMADO Esta señalización es proporcionada por un puntero mecánico (25) ubicado sobre la tapa frontal del mecanismo, el cual indica MECANISMO ARMADO o MECANISMO DESARMADO, según sea el caso. Alarmas El equipo está provisto de los siguientes contactos de alarma: • •

Baja Presión de SF6 Esta alarma se activa cuando la presión del gas desciende por debajo de 5.2 bar. Baja presión de SF6 con apertura y bloqueo en posición abierto. Esta alarma se activa cuando la presión de gas continúa descendiendo y alcanza el umbral de los 5 bar, en ese instante el interruptor se abre y el control queda bloqueado.

Apertura del interruptor. La alarma de interruptor abierto se activará si, estando el equipo en la posición cerrado, éste se abre a causa de baja presión de SF6 o por operación de relés de protección. Sin embargo, la

alarma no será activada si la apertura es originada por una orden dada MANUALMENTE a través del switch de control remoto del interruptor. Para cada caso anterior, se encenderá una determinada tarjeta del cuadro de alarmas de la Subestación, ubicado en el tablero de control. Contador Horario El equipo está provisto de un contador horario (26), ubicado en su gabinete, que contabiliza el tiempo (acumulado) de funcionamiento del motor de armado. Contador de Operaciones Está ubicado sobre el panel frontal del mecanismo del equipo (27), y registra el número de aperturas acumuladas por el interruptor. Calefacción y Alumbrado Para evitar la condensación de humedad en el interior del gabinete, el equipo está provisto de una resistencia de calefacción (28). El alumbrado del interior del armario lo proporciona una lámpara (29) que es encendida cuando se abre la puerta del gabinete, a través de un conmutador de sello (30). El sistema de calefacción y alumbrado se alimenta a través de un circuito de CA. exclusivo y está protegido por medio de un disyuntor termomagnético independiente (31). Alimentación de CC. Y CA. El motor de rearme y los sistemas de control de apertura y de cierre, requieren de una alimentación de 125 V CC. La calefacción y el alumbrado del gabinete de control emplean 220 V CA. Características Técnicas Tensión nominal Frecuencia Número de fases Corriente nominal Corriente máxima de ruptura Extinción de arco eléctrico Resistencia de contactos principales Tipo de cierre Tipo de apertura Operación Tiempo de rearme automático Tensión de alimentación auxiliar del tiempo de control Motor de rearme Tensión de alimentación auxiliar de calefacción y alumbrado Consumo de calefacción Consumo de alumbrado Presión nominal de gas Presión mínima de gas Masa de gas Instalación Peso

7 kV 50 Hz 3 2000 A 25 kA Autosoplado de gas SF6 35 mW Electromecánico Electromecánico Manual eléctrico y automático 11 seg. 125 V. CC 125 V. CC, 285 W. 220 V. CA. 80 W. 40 W. SF6 6 bar SF6 5 bar SF6 kg Exterior 50 kg

Detalles Constructivos ÍtemDescripción General Figura 1 Polos del interruptor 1 1 2 Aislador soporte 1 3 Cámara de interrupción 4 Terminal de conexión superior 1 1 5 Terminal de conexión inferior 6 Gabinete 1,2,3 1 7 Estructura soporte 8 Mecanismo de arrastre 1 9 Resorte acumulador de apertura 1 1 10 Manostato 11 Ventanilla de inspección 1 12 Motor de rearme 2 13 Rele térmico-moto de rearme (RT) 2 Interruptor termomagnético-motor de 2 14 rearme (DM) 15 Palanca de armado manual 2,3 2,3 16 Porta-trinquete de armado manual Conmutador de transferencia de 2 17 control local - remoto 18 Botonera de cierre local (BPE) 2 2 19 Resortes acumuladores principales 20 Botonera de apertura local (BP 2 Botonera de apertura de respaldo 2 21 (BPDS) Rele de enclavamiento por baja 2 22 presión (VG) 23 Rele de anti-bombeo (AP) 2 2,3 24 Señalización local abierto - cerrado Señalización local mecanismo armado 2,3 25 - desarmado 26 Contador horario 2 27 Contador de operaciones 2,3 2 28 Resistencia de calefacción de gabinete 2 29 Lámpara de alumbrado de gabinete 30 Conmutador de sello 2 Interruptor termomagnético circuito de 2 31 CA

Disposición General -Figura 1

Gabinete del Interruptor -Figura 2

Armado Manual -Figura 3