Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
El aceite mineral tiene mejores propiedades aislantes que el aire. En el disyuntor de aceite, el contacto fijo y el contacto móvil están sumergidos dentro del aceite aislante. Siempre que hay una separación de los contactos portadores de corriente en el aceite, el arco en el disyuntor se inicializa en el momento de la separación de los contactos y, debido a este arco, el aceite se vaporiza y se descompone principalmente en gas hidrógeno y finalmente crea una burbuja de hidrógeno alrededor. el arco. Esta burbuja de gas altamente comprimido alrededor del arco evita que se vuelva a iniciar el arco después de que la corriente alcance el cruce por cero del ciclo. El disyuntor de aceite es uno de los tipos de disyuntores más antiguos .
Indice de contenidos
Operación del disyuntor de aceite
El funcionamiento del disyuntor de aceite es bastante simple, tengamos una discusión. Cuando los contactos portadores de corriente en el aceite se separan, se establece un arco entre los contactos separados.
En realidad, cuando la separación de contactos acaba de comenzar, la distancia entre los contactos de corriente es pequeña, como resultado, el gradiente de voltaje entre los contactos se vuelve alto. Este gradiente de alto voltaje entre los contactos ioniza el aceite y, en consecuencia, inicia un arco eléctrico entre los contactos. Este arco producirá una gran cantidad de calor en el aceite circundante y vaporiza el aceite y lo descompone principalmente en hidrógeno y una pequeña cantidad de metano, etileno y acetileno. El gas hidrógeno no puede permanecer en forma molecular y se descompone en su forma atómica liberando mucho calor.
La temperatura del arco puede alcanzar hasta 5000 o K. Debido a esta alta temperatura, el gas se libera alrededor del arco muy rápidamente y forma una burbuja de gas de crecimiento excesivamente rápido alrededor del arco. Se encuentra que la mezcla de gases ocupa un volumen aproximadamente mil veces mayor que el del aceite descompuesto. A partir de esta figura, podemos suponer qué tan rápido crecerá de tamaño la burbuja de gas alrededor del arco. Si esta creciente burbuja de gas alrededor del arco se comprime por cualquier medio, entonces la velocidad del proceso de desionización de los medios gaseosos ionizados entre los contactos se acelerará, lo que aumentará rápidamente la rigidez dieléctrica entre los contactos y, en consecuencia, el arco se apagará en el cruce por cero de el ciclo actual. Este es el básicofuncionamiento del disyuntor de aceite . Además de ese efecto de enfriamiento del gas hidrógeno que rodea la trayectoria del arco, también ayuda el enfriamiento rápido del arco en el disyuntor de aceite.
Tipos de disyuntores de aceite
Existen principalmente dos tipos de disyuntores de aceite disponibles:
Disyuntor de aceite a granel o BOCB
El disyuntor de aceite a granel o BOCB son los tipos de disyuntores en los que se utiliza aceite como medio de extinción de arco, así como como medio aislante entre los contactos que llevan corriente y las partes del disyuntor conectadas a tierra. El aceite utilizado aquí es el mismo que el aceite aislante de transformadores .
Disyuntor de aceite mínimo o MOCB
Estos tipos de disyuntores utilizan aceite como medio de interrupción. Sin embargo, a diferencia del disyuntor de aceite a granel , un disyuntor de aceite mínimo coloca la unidad de interrupción en la cámara aislante a potencial vivo. El aceite aislante está disponible solo en cámara de interrupción. Las características del diseño de MOCB son reducir la necesidad de aceite y, por lo tanto, estos disyuntores se denominan disyuntores de aceite mínimo .
Disyuntor de aceite a granel
Construcción del disyuntor de aceite a granel
La construcción básica del disyuntor de aceite a granel es bastante simple. Aquí todos los contactos móviles y los contactos fijos se sumergen en aceite dentro de un recipiente de hierro cerrado o un tanque de hierro. Siempre que los contactos portadores de corriente se abren dentro del aceite, se produce un arco entre los contactos separados. La gran energía se disipará del arco en aceite que vaporiza el aceite y lo descompone. Debido a eso, se desarrolla una gran presión gaseosa dentro del aceite que intenta desplazar el aceite líquido alrededor de los contactos. La pared interior del tanque de aceite tiene que soportar esta gran presión del aceite desplazado. Por lo tanto, el tanque de aceite del disyuntor de aceite a granel debe tener una construcción lo suficientemente fuerte. Es necesario un colchón de aire entre la superficie del aceite y el techo del tanque para acomodar el aceite desplazado cuando se forma gas alrededor del tanque.arco . Es por eso que el tanque de aceite no está totalmente lleno de aceite, se llena hasta cierto nivel por encima del cual el aire es estanco en el tanque. La tapa superior del tanque del disyuntor debe atornillarse firmemente en el cuerpo del tanque y el disyuntor total debe estar correctamente bloqueado con la base, de lo contrario, puede saltar durante la interrupción de una corriente de falla alta. En este tipo de equipo donde el aceite expansible está encerrado en un recipiente hermético (tanque de aceite), debe haber un respiradero de gas instalado en la tapa del tanque. Naturalmente, siempre se proporciona alguna forma de ventilación de gas en la tapa del tanque del disyuntor de aceite a granel. Estas son características muy básicas para la construcción de disyuntores de aceite a granel.
Apagado de arco en disyuntor de aceite a granel
Cuando los contactos portadores de corriente en el aceite se separan, se establece un arco entre los contactos separados.
Este arco producirá una burbuja de gas de rápido crecimiento alrededor del arco. A medida que el contacto móvil se aleja del contacto fijo, la longitud del arco aumenta como resultado, la resistencia del arco aumenta. El aumento de la resistencia provoca la disminución de la temperatura y, por lo tanto, la reducción de la formación de gases que rodean el arco. La extinción del arco en el disyuntor de aceite a granel tiene lugar cuando la corriente pasa por el cruce por cero. Si pasamos por el fenómeno de extinción del arco más a fondo, encontraremos muchos otros factores que afectan la extinción del arco en el interruptor de circuito de aceite a granel.. Como la burbuja de gas está encerrada por el aceite dentro del recipiente totalmente hermético, el aceite que la rodea aplicará una alta presión sobre la burbuja, lo que da como resultado un gas altamente comprimido alrededor del arco . A medida que aumenta la presión, aumenta la desionización del gas, lo que ayuda a apagar el arco. El efecto de enfriamiento del gas hidrógeno también ayuda a apagar el arco en el disyuntor de aceite.
Disyuntor de aceite a granel de una sola rotura
En el interruptor de circuito de aceite a granel de una sola ruptura hay un par de contactos portadores de corriente para cada fase del circuito de potencia. Cada par de contactos portadores de corriente en este interruptor de circuito de aceite a granel consta de un contacto fijo y un contacto móvil. El contacto fijo es un contacto estacionario y el contacto móvil se aleja del contacto fijo durante la apertura del disyuntor. A medida que el contacto móvil se aleja del contacto fijo, se produce un arco entre los contactos y se extingue durante el cruce por cero de la corriente de falla, por las razones explicadas en el capítulo anterior. A medida que pasan los días, se han realizado más trabajos de investigación para mejorar un mejor control del arco en los interruptores automáticos de aceite a granel de una sola ruptura. El principal objetivo del desarrollo del disyuntor de aceite a granel es aumentar la presión desarrollada por la vaporización y disociación del aceite. Dado que en una gran presión de gas, los caminos libres medios de electrones e iones se reducen, lo que da como resultado una desionización efectiva. Entonces, si se puede aumentar la presión, la tasa de desionización aumenta, lo que ayuda a una rápida extinción del arco. Se ha descubierto que si la apertura de los contactos fijos y móviles se realiza dentro de una cámara aislada semicerrada, la burbuja de gas creada alrededor del arco tendrá menos espacio de expansión, por lo que se comprime mucho. Esta cámara de arco aislada semicerrada en disyuntor de aceite a granel se conoce como recipiente de explosión con ventilación lateral o recipiente de chorro cruzado. El principio de funcionamiento de la olla de chorro cruzado es bastante simple, tengamos una discusión. La presión desarrollada por la vaporización y disociación del aceite se retiene en el recipiente explosivo con ventilación lateral retirando el contacto móvil a través de una pila de placas aislantes que tienen un juego radial mínimo alrededor del contacto. Por tanto, prácticamente no hay liberación de presión hasta que el contacto móvil descubre una de las rejillas de ventilación laterales. El gas de hidrógeno comprimido puede luego escapar a través de la trayectoria del arco, ejerciendo así una poderosa acción de enfriamiento sobre la columna ionizada.
Cuando se alcanza el cero actual, la resistencia post arco aumenta rápidamente debido a esta acción de enfriamiento. A mayores corrientes de corte , mayor será la presión generada y un disyuntor de aceite a granel ofrece su mejor rendimiento a la corriente más alta dentro de su clasificación. Este interruptor de circuito de aceite a granel de una sola ruptura puede tener problemas durante la limpieza de corrientes bajas , como la corriente de carga del interruptor.
Se han sugerido varias mejoras en el diseño de la cámara de presión o la cámara explosiva con ventilación lateral para superar el problema de la interrupción de baja corriente. Una solución para esto es proporcionar una cámara de aceite suplementaria debajo de las rejillas de ventilación laterales. Esta cámara de aceite suplementaria se conoce como cámara de compensación que proporciona una nueva fuente de aceite para vaporizar con el fin de alimentar más gas limpio a través de la trayectoria del arco durante la limpieza de baja corriente.
Disyuntor de aceite a granel de doble rotura
Se han sugerido varias mejoras en el diseño del disyuntor de aceite a granel para una interrupción del arco satisfactoria y seguraespecialmente a corrientes por debajo del máximo nominal. Una solución a este problema es utilizar un contacto intermedio entre los contactos portadores de corriente del remolque. El arco se divide aquí en dos partes en serie. El objetivo aquí es extinguir el segundo arco rápidamente utilizando la presión del gas y el impulso del aceite debido al primer arco. En el interruptor de circuito de aceite a granel de doble ruptura, hay dos contactos fijos y están puenteados por un contacto móvil. El contacto móvil está provisto de un mecanismo de accionamiento del disyuntor de aceite mediante una varilla aislada. A medida que el puente de contacto móvil se mueve hacia abajo, los espacios de contacto se crean con contactos fijos en ambos extremos del puente de contacto móvil intermedio. Por lo tanto, se producen arcos en el espacio de ambos contactos.
Disyuntor de aceite mínimo
Como el volumen de aceite en el disyuntor de aceite a granel es enorme, las posibilidades de peligro de incendio en el sistema de aceite a granel son mayores. Para evitar el riesgo de incendio no deseado en el sistema, se ha introducido un desarrollo importante en el diseño de disyuntores de aceite donde el uso de aceite en el disyuntor es mucho menor que el del disyuntor de aceite a granel. Se ha decidido que el aceite en el interruptor de circuito debe usarse solo como medio de extinción de arco, no como medio aislante. Entonces surge el concepto de interruptor de circuito de aceite mínimo . En este tipo de disyuntorel dispositivo de interrupción del arco está encerrado en un tanque de material aislante que, en su conjunto, tiene el potencial vivo del sistema. Esta cámara se llama cámara de arco o recipiente de interrupción. La presión del gas desarrollada en la cámara de arco depende de la corriente a interrumpir. Cuanto mayor sea la corriente a interrumpir, mayor será la presión del gas desarrollada dentro de la cámara y, por lo tanto, una mejor extinción del arco. Pero esto puso un límite al diseño de la cámara de arco para esfuerzos mecánicos. Con el uso de mejores materiales aislantes para las cámaras de arco, como fibra de vidrio, resina sintética reforzada, etc., el disyuntor de aceite mínimo puede satisfacer fácilmente los niveles de falla aumentados del sistema.
Principio de funcionamiento o extinción del arco en el interruptor de circuito de aceite mínimo
El principio de funcionamiento del disyuntor de aceite mínimo o extinción del arco en el disyuntor de aceite mínimo se describe a continuación. En un disyuntor de aceite mínimo , el arco dibujado a través de los contactos portadores de corriente está contenido dentro de la cámara de arco.
Por tanto, la burbuja de hidrógeno formada por el aceite vaporizado queda atrapada dentro de la cámara. A medida que los contactos continúan moviéndose, después de su recorrido seguro, queda disponible una ventilación de salida para expulsar el gas hidrógeno atrapado. Hay dos tipos diferentes de cámaras de arco disponibles en términos de ventilación que se proporcionan en las cámaras de arco. Uno es la ventilación axial y el otro es la ventilación radial. En la ventilación axial, los gases (principalmente hidrógeno), producidos debido a la vaporización del aceite y la descomposición del aceite durante el arco, barrerá el arco en dirección axial o longitudinal.
Echemos un vistazo al principio de funcionamiento del interruptor de circuito de aceite mínimo con cámara de arco de ventilación axial. 
El contacto móvil se acaba de separar y el arco se inicia en MOCB . 
El gas ionizado alrededor del arco se desplaza a través del respiradero superior y el aceite frío ingresa a la cámara de arco a través del respiradero inferior en dirección axial tan pronto como la punta de contacto móvil cruza la abertura del respiradero inferior y ocurre el apagado del arco final en el interruptor de circuito de aceite mínimo . 
El aceite frío ocupa el espacio entre el contacto fijo y el contacto móvil y el disyuntor de aceite mínimo finalmente entra en posición abierta.
Donde, como en el caso de ventilación radial o explosión transversal, los gases (principalmente hidrógeno) barren el arco en dirección radial o transversal. 
La ventilación axial genera una alta presión de gas y, por lo tanto, tiene una alta rigidez dieléctrica, por lo que se utiliza principalmente para interrumpir baja corriente a alto voltaje.
Por otro lado, la ventilación radial produce una presión de gas relativamente baja y, por lo tanto, una rigidez dieléctrica baja, por lo que se puede utilizar para interrupciones de baja tensión y alta corriente. Muchas veces, la combinación de ambos se usa en el interruptor de circuito de aceite mínimo, de modo que la cámara es igualmente eficiente para interrumpir la corriente baja y la corriente alta. Estos tipos de disyuntores están disponibles hasta 8000 MVA a 245 KV.
