Las subestaciones y estaciones eléctricas se componen de diferentes elementos que contribuyen a hacerlas funcionales y brindar seguridad al personal que se encarga de su operación y mantenimiento. De manera general, sus componentes se pueden dividir en elementos de entrada y salida, de protección, de corte, de medida, de regulación y de mando, y son los de maniobra y corte los que permiten darle un servicio continuo a las instalaciones mediante el aislamiento de tramos del sistema para liberarlos de tensión y permitir que se lleven a cabo las tareas de mantenimiento, sin que ello implique un riesgo para el personal operario. En esta categoría encontramos interruptores y seccionadores, y en esta ocasión nos dedicaremos a describir su funcionamiento general y presentaremos algunas de las razones por las que conviene utilizar los que funcionan con gas SF6.

Los interruptores y seccionadores son dispositivos que sirven como aislantes para tener un control sobre la carga eléctrica de la instalación para suspender tramos del circuito, permitiendo hacer las maniobras necesarias de operación. Los interruptores tienen la característica de soportar grandes corrientes de cortocircuito y accionarse manualmente sin que su apertura sea visible. Mientras tanto, un seccionador puede cortar tramos de forma visible, conectando y desconectando diferentes secciones de la instalación eléctrica. También existen interruptores-seccionadores, que funcionan igual que un interruptor normal, pero con la diferencia de que su apertura se puede apreciar visualmente, e interruptores automáticos, también conocidos como disyuntores, que son los más utilizados actualmente, ya que actúan de manera automática cuando se presentan anomalías eléctricas en las instalaciones.

Estos dispositivos se encuentran disponibles en diferentes modos de funcionamiento y utilizan diferentes elementos como aislantes. Sin embargo, en las subestaciones eléctricas en que se usan aislantes de gas en sus diferentes componentes, ya sean de maniobra y corte o de medición y barras, se emplean los de SF6, por las múltiples ventajas que representa el uso de este gas. El SF6, hexafloruro de azufre, es un gas mucho menos dañino con el ambiente que otros elementos utilizados como aislantes en subestaciones eléctricas, además no es tóxico, es incoloro e inodoro en condiciones normales de presión y temperatura, no es inflamable y es muy estable.

Las subestaciones eléctricas de alta tensión en gas, conocidas como GIS por sus siglas en inglés (Gas-Insulated Switchgear) tienen todas sus partes bajo tensión aisladas con gas hexafloruro de azufre en lugar de aire, como ocurre con las subestaciones AIS (Air-Insulated Switchgear). Todo el equipo de alta o media tensión en estas subestaciones, incluyendo las barras colectoras, se encapsula de manera independiente en un compartimiento de metal provisto de un ambiente de gas hexafloruro de azufre, SF6, a una presión mayor a la atmosférica. Es decir, se forman módulos individuales para cada equipo; estos módulos corresponden al juego de barras colectoras o principales, al interruptor, al seccionador de barras, de líneas, de puesta a tierra y de aislamiento; al transformador de corriente, al transformador de tensión, al transformador de tensión de barras; al descargador de sobretensiones, al de prolongación, al de empalme con cable subterráneo, al de empalme con línea aérea y con máquinas.

Los distintos módulos individuales que se forman para cada equipo posteriormente se interconectan de manera mecánica y eléctrica para formar diferentes configuraciones. Esto a partir de bridas selladas y atornilladas. Además, entre cada módulo se colocan aisladores cónicos de resina para crear una barrera estanca al gas SF6, con lo que se evita la contaminación del gas en caso de que los interruptores sobre fallas se abran. Asimismo, estos aisladores de resina evitan que se propaguen las fallas en el resto de la subestación eléctrica.

Hablando específicamente de los interruptores y el seccionador en SF6 en términos generales utilizan el mismo principio de funcionamiento que los que se emplean en las subestaciones en aire. Por un lado, los interruptores trabajan auto compresión y en caso de que se presente un cortocircuito, el gas SF6 se recalienta para aumentar la presión en el interior del cilindro de contacto, presión que se suma a la de separación propia del mecanismo de accionamiento para extinguir el arco eléctrico. Con esto, los interruptores utilizan accionamientos simples, basados en la acumulación de energía en resortes de hasta 500 kV, pero si se trabaja con una tensión superior los accionamientos empleados son de tipo hidráulico, los que ofrecen un control por válvulas.

Mientras tanto, un seccionador SF6 para subestaciones en gas tiene diferentes formas y puede combinar las funciones del seccionador con una cuchilla de tierra en un mismo dispositivo. Lo anterior permite que el contacto adopte tres posiciones, ya sea que se una al contacto fijo, que el contra-contacto de cuchilla de tierra se una a la barra conductora o que el contacto adopte una posición neutra. Como ya mencionamos, en las subestaciones en gas se aíslan en envolturas metálicas cada uno de los elementos, pero en el caso del seccionador, la cuchilla de tierra se extrae de dicha envoltura con fines de medición. Esto permite que de manera manual o por accionamiento motorizado se puedan mover de manera simultánea los polos del seccionador, encargados de soportar las corrientes máximas de cortocircuito del sistema eléctrico.

Un seccionador SF6 CUENTA con las protecciones necesarias para que, en caso de que se presente una falla en alguna carga, el circuito de la vía se abra y se corte la energía de la carga para garantizar la seguridad de la red principal y los circuitos conectados al equipo, mientras que todas las demás cargas continúan operando sin complicaciones. Ahora bien, el gas con el que cuentan este tipo de seccionador elimina el arco eléctrico que se genera al operar el equipo, por lo que se reducen los riesgos de explosión o incendio del equipo. Los seccionadores en hexafloruro de azufre se fabrican según las necesidades de cada proyecto en el que se vayan a instalar y pueden ser tipo pedestal o sumergibles, ser de 2 hasta 6 vías y trabajar con voltaje de 14 kV, 27 kV o 8 kV. Asimismo pueden operar de manera manual, automática o ser telecontrolados por radio frecuencia, GPRS o fibra óptica y contar con tanques y gabinetes de acero inoxidable o acero dulce.

En Asesores en Alta Tecnología distribuimos seccionadores en gas de las marcas G&W Electric y Canada Power, los cuales cumplen con las normas vigentes de la Comisión Federal de Electricidad y tienen constancia de aceptación por parte de LAPEM. En nuestro catálogo podrán encontrar información detallada sobre los modelos que ponemos a su alcance, y en caso de que necesiten asesoría especializada para elegir el seccionador ideal para su proyecto o deseen solicitar una cotización pueden contactarnos, con gusto los atenderemos.