Un interruptor tiene un valor nominal de corriente  a plena carga (la máxima con la que el interruptor puede trabajar en forma continua), un valor nominal de corriente de defecto durante un tiempo limitado, así como una capacidad de cierre y corte en condiciones de falla.

La tensión nominal es el voltaje eficaz RMS de operación del sistema entre fases en voltios y en la frecuencia nominal. El voltaje máximo de diseño de un interruptor es el máximo valor eficaz RMS del voltaje entre fases para el cual el interruptor está diseñado y representa el límite superior del voltaje del sistema al cual el interruptor puede operar en forma continua y segura.

Se define como la máxima intensidad de corriente medida en el instante que se separan los contactos que puede ser interrumpida por el interruptor con una tensión de recuperación a frecuencia fundamental esta capacidad nominal queda definida por dos valores la capacidad interactiva simétrica y asimétrica o total. La capacidad interactiva simétrica es expresada por el valor eficaz RMS de la componente de corriente alterna de la corriente total interrumpida por el interruptor y la capacidad interrogativa simétrica o total expresada por el valor eficaz RMS de la corriente total que comprende ambos componentes el de corriente alterna y el de corriente continua interrumpido por el interruptor.

Un Interruptor de media o de alta tensión  es generalmente activado por un relé de protección el cual es el elemento más importante del equipo es el que recibe la información y toma la decisión al recibir la información y ordena la actuación del interruptor.  Esta información viene dada por los transformadores de corriente y tensión ya que el relé no puede conectarse directamente a la tensión y corriente de la red, por lo que necesita un “traductor” de acuerdo a las posibilidades del relé;  una vez que la protección dispone de los datos que necesita procede aplicar los criterios de decisión que le hayan sido implementados y éstos dependen de la función programada para el Relé.

En un próximo Artículo Técnico que publicaremos daremos una información detallada de los Relés de Protección, los Transformadores de Corriente y de Potencial,  sus conexiones y combinaciones para la correcta selección de estos equipos.

Los resultados obtenidos por las diferentes funciones que integra la protección se analizan de manera lógica y esta actuación se lleva a cabo mediante los circuitos auxiliares de control de los interruptores asociados al funcionamiento de la protección y la orden se transmite a través de los contactos que energizan los circuitos de disparo de los interruptores que hayan sido definido por la lógica y necesarios para abrir y aislar la falla.

Un transformador de tensión es aquel cuyo secundario, en condiciones normales de uso, se tiene una tensión cuyo módulo es prácticamente proporcional a la tensión primaria y que difiere en fase un ángulo muy próximo a cero para una adecuada conexión. Los transformadores de corriente presentan una corriente secundaria cuyo módulo es prácticamente proporcional a la corriente primaria y que difieren en fase o un ángulo muy próximo a cero.  Los relé de protección toma la lectura de los transformadores de tensión y corriente para analizar y supervisar el estado de la red y tomar la decisión si abrir el circuito o mantenerlo cerrado.

Apertura “con carga” significa que el dispositivo puede abrir el circuito con un flujo de corriente de carga normal, hasta a la clasificación de corriente de carga completa del dispositivo. Las clasificaciones de corriente de operación continua y de ruptura generalmente será el mismo, igual a la clasificación de corriente de carga completa del dispositivo. Los contactos generalmente tienen una clasificación de cierre de cortocircuito en la región de 25 KA. Sin embargo, el equipo no podrá manejar esta corriente por un período sostenido de tiempo; por lo tanto, la corriente debe ser rápidamente interrumpida por un dispositivo de protección, como un seccionador-fusible con cortacircuitos o un relé de protección que dispare el mecanismo de apertura del Interruptor. Un Interruptor (CB) está diseñado para abrir un circuito eléctrico bajo condiciones de sobrecargas, sobrecargas y fallas por cortocircuito.

Normas
Las normas en Europa y otros países de 50 Hz se rigen por la CEI. En Norteamérica y otros países de 60 Hz, las normas las establecen el ANSI y el IEEE.  Las normas y la forma en que se ensayan los equipos varían de un país a otro. Por lo tanto, es importante verificar qué norma se exige en una especificación o se utiliza por el fabricante. Las variaciones en las normas también afectan al precio de los equipos.

Disposición del cuadro de distribución
Los cuadros de distribución pueden diseñarse con distintas configuraciones. Esto depende de la fiabilidad, el nivel de fallos y la flexibilidad requerida.
        Ejemplos:
 – Una sola barra colectora con una sola sección de barra colectora (sin flexibilidad y baja fiabilidad)

– Una sola barra colectora con dos secciones (mayor flexibilidad y fiabilidad con
mayor nivel de fallo si el fabricante de la sección está cerrado)
– Barra simple con tres secciones (flexibilidad y fiabilidad excelentes)
– Barra colectora doble con una o más secciones (buena flexibilidad y fiabilidad). La disposición de las barras puede requerir una interrupción antes de la transferencia de una barra a la siguiente.

Clasificación

Los Interruptores de Media Tensión pueden clasificarse por de Uso (Exterior ó Interior) de acuerdo al sitio de instalación, por su importancia (Primarios de 36 KV ó Secundarios de 17 KV o menos), por su Corriente Nominal (630 A, 1250 A, 2000 A…..etc), por su Capacidad de Cortocircuito (20 KA, 30 KA, 50 KA…. Etc), por su medio de extinción del arco (SF6, GIS, Vacío, Aire ó Aceite), por su envolvente metálica (Metalclad ó Metalenclosed), por su forma de operación (manual, motorizado, local ó remoto), con o sin comunicación  y otras.

De todas formas los Interruptores de Media Tensión (MT) se clasifican según las siguientes especificaciones principales:

Tensión nominal:

Es la tensión media de diseño de un sistema, por ejemplo 11 kV. La tensión real
La tensión real suele oscilar entre 10,5 y 11,5 kV (95-105%).

La tensión nominal determinará las propiedades de aislamiento del panel. Cada componente principal, incluidos los interruptores automáticos individuales, las barras colectoras, las terminaciones de cables, etc., debe tener una tensión nominal igual o superior a esta tensión. (“Componentes principales” se refiere a aquellos componentes que forman parte del circuito de tensión principal del cuadro, por oposición al circuito de mando). Por ejemplo, si se instala un disyuntor de 7,2 kV en un cuadro de 12 kV, todo el cuadro tendrá una tensión nominal de sólo 7,2 kV.

La práctica habitual es clasificar los cuadros un 10% por encima de la tensión nominal requerida, por ejemplo, 12 kV para un sistema de 11 kV, 36 kV para un sistema de 33 kV, etc.

Tensión de Operación:

Es el nivel de tensión al que se espera que funcione el equipo de forma continua en condiciones normales de funcionamiento,  por ejemplo, 12 kV para un sistema con una tensión nominal de 11 kV.

Tensión soportada a la frecuencia de alimentación

Es la tensión de 50 ó 60 Hz que el equipo puede soportar durante 1 minuto. Para los equipos de 12 kV ; la tensión de prueba aplicada es de 28 kV. Los fabricantes de estos equipos prueba para comprobar el aislamiento de sus equipos después de la fabricación en las pruebas rutinarias.
Los ingenieros de puesta en servicio también utilizan esta prueba para probar la integridad del equipo antes de conectar la alimentación. Esta prueba también se conoce como prueba de presión.

Tensión de impulso

Se trata de la tensión de pico (BIL) más alta que el equipo puede soportar durante un periodo de tiempo muy corto, como en el caso de un pico de tensión asociado a un rayo, una conmutación u otros transitorios, por ejemplo 95 kV para equipos de 12 kV.
Las normas BIL se establecen en la norma IEC 60.
Se aplica el mismo principio que el anterior, es decir, la tensión nominal de impulso del cuadro es igual al valor nominal del componente principal de menor valor nominal.
El nivel de impulso que experimentará un panel puede controlarse instalando supresores de sobretensión, que limitarán la tensión de pico a un determinado nivel.

Corriente a plena carga

Es la corriente de carga máxima que puede pasar continuamente por el cuadro de distribución. A diferencia de la tensión nominal, no todos los componentes principales deben tener la misma corriente. Cada disyuntor o interruptor individual tendrá un valor nominal en función de la corriente de carga máxima que pasará a través de él. 

El interruptor de entrada y las barras colectoras principales suelen tener el mismo valor nominal. Este valor se obtiene sumando todos los valores nominales individuales de los alimentadores, multiplicados por un factor de carga o de diversidad. Este factor es menor que uno y viene determinado por los tipos de cargas conectadas al cuadro. Las cargas individuales no funcionarán a plena capacidad simultáneamente, de ahí el factor de carga. 

Capacidad de Cortocircuito:

La magnitud de la corriente de cortocircuito que debe soportar un cuadro de distribución no viene determinada por la carga conectada a él, sino por las propiedades de la alimentación que recibe. Normalmente, un cuadro de MT se alimenta a través de uno o varios transformadores AT/MT. Este transformador y los demás equipos determinarán la magnitud de las corrientes de falla que pueden circular por el cuadro. 

Las averías eléctricas suelen producirse debido a la rotura del medio aislante entre los conductores bajo tensión o entre un conductor bajo tensión y un transformador y/o a Tierra. Esta rotura puede deberse a uno o varios factores, por ejemplo, daños mecánicos, sobrecalentamiento, sobretensiones (causadas por rayos o conmutaciones), entrada de un medio conductor, ionización del aire, deterioro del medio aislante debido a un entorno poco propicio o a la vejez, o mal uso de los equipos. 

Las averías se clasifican en dos grandes grupos: simétricas y desequilibradas (asimétricas). Las averías simétricas afectan a las tres fases y provocan graves corrientes de fallas y perturbaciones del sistema. Las fallas desequilibradas incluyen las de fase a fase, fase a tierra y fase a fase. No son tan graves como las fallas simétricas porque no están implicadas las tres fases. La situación de fallo menos grave es un fallo fase-tierra con el neutro del transformador puesto a tierra mediante una resistencia o reactancia. Sin embargo, si no se eliminan rápidamente, las faltas desequilibradas suelen convertirse en faltas simétricas.

Tenemos diferentes proveedores de Interruptores de Media Tensión, tales como: ABB Ltd, General Electrics, Schneider Electrics, Siemens AG, Toshiba Corporation, Mitsubishi Electrics, Eaton Corporation, Bharat Heavy Electrical Ltd., Chint group, Efacec, Fuji Electric Co. Ltd., Hyundai Electric & Energy Systems Co. Ltd., Jyoti group, Ormazabel, Power Well Inc. y LUCY group Ltd.