Sistemas Avanzados de Control y Protección de Circuitos: Salvaguardando las Redes Eléctricas

¿Qué son los Sistemas de Protección de Circuitos Eléctricos?

Durante el uso de sistemas o dispositivos eléctricos, a menudo es necesario y deseable conectar y desconectar circuitos. Se requieren dispositivos capaces de maniobrar el sistema tanto en situaciones normales como anómalas para proteger la totalidad o parte de la instalación eléctrica. Esta función exige un dispositivo que actúe con rapidez; de lo contrario, las consecuencias pueden ser graves: daños en los equipos eléctricos e incluso riesgos para las personas. En el pasado se utilizaban frecuentemente fusibles, pero presentan dos desventajas en los sistemas modernos: primero, si el fusible se funde por una condición de falla, debe ser reemplazado, lo que lleva tiempo; segundo, no pueden interrumpir con éxito corrientes de falla elevadas en sistemas de gran capacidad.

Avances en los Sistemas de Protección de Circuitos Eléctricos

Con el progreso de los sistemas de potencia, los circuitos operan a tensiones y corrientes más altas. Para proteger la instalación se necesitan dispositivos fiables que controlen el sistema tanto en condiciones normales como de fallo. Existen numerosos dispositivos de maniobra (switchgear) que proporcionan protección, como interruptores de aceite, de aire comprimido, de vacío y de SF₆. A continuación, analizaremos uno de los más importantes: el interruptor automático (circuit breaker).

Se denomina interruptor automático a aquellos dispositivos de maniobra capaces de abrir y cerrar un circuito eléctrico en condiciones normales o anómalas (fallo). Debido a su construcción y a las distintas técnicas de extinción del arco, hay muchos tipos de interruptores para sistemas de alta y baja potencia. Los interruptores de hexafluoruro de azufre (SF₆) son los más utilizados actualmente.

Funcionamiento y papel de los Interruptores de Hexafluoruro de Azufre (SF₆) en los Sistemas de Control y Protección

En estos interruptores, el hexafluoruro de azufre se emplea para la extinción del arco; es un gas electronegativo con gran capacidad para capturar electrones libres. Los interruptores SF₆ resultan muy eficaces en servicios de alta potencia. Su construcción consta de dos contactos (uno fijo y otro móvil) encerrados en una cámara de extinción, conectada a un depósito de SF₆. El contacto fijo es un cilindro hueco con cuerno de arco que conduce la corriente; el contacto móvil también es hueco y tiene orificios que permiten el paso del gas para extinguir el arco. La figura siguiente muestra más detalles.

En posición cerrada (circuito sano), los contactos están rodeados de gas SF₆ a una presión de 2,8 kg/cm². Al maniobrar el interruptor, se abre la válvula de gas sincronizada con los contactos; el gas entra en la cámara de arco a 14 kg/cm². El SF₆ absorbe rápidamente los electrones libres del arco, formando iones negativos inmóviles que no actúan como portadores de carga. Así, el medio entre los contactos recupera una rigidez dieléctrica elevada que extingue el arco. Tras la extinción, la válvula se cierra mediante un sistema de muelle.