Arco eléctrico: causas, prevención y coordinación de protecciones en subestaciones

Comprensión y Mitigación del Arco Eléctrico

h3>Definición de Arco Eléctrico

Un arco eléctrico es un fenómeno que consiste en la conducción de carga eléctrica a través del aire en equipos eléctricos. Ocurre cuando un conductor vivo queda expuesto a otro conductor o a tierra, generando una descarga. Este evento se caracteriza por una gran liberación de calor, una explosión con presión muy alta, y la evaporación y expansión violenta de los materiales conductores.

h3>Causas que Originan un Arco Eléctrico

Existen diversas causas que pueden provocar un arco eléctrico. A continuación, se enumeran cuatro de las más comunes:

• Impurezas y polvo: Acumulaciones que facilitan un camino para la descarga eléctrica o flashover.
• Corrosión: Genera impurezas en la superficie del aislamiento, debilitando su capacidad dieléctrica.
• Condensación y humedad: La condensación de vapor o el goteo de agua pueden crear puentes conductores.
• Falla de materiales aislantes: El deterioro o defecto en los componentes de aislamiento puede iniciar una descarga.

h3>Formas de Disminuir el Riesgo de Arco Eléctrico

La prevención es fundamental para la seguridad. Aquí se presentan tres medidas clave para minimizar el riesgo:

• Programa de limpieza: Aplicar y mantener un riguroso programa de aseo en las instalaciones y equipos.
• Protección física: Mantener siempre cerradas las puertas de cubículos, gabinetes y cajas de conexiones.
• Equipo de Protección Personal (EPP): Utilizar siempre el EPP adecuado y certificado para trabajos con riesgo eléctrico.

Análisis de Escenarios de Falla en Diagrama de Subestación

A continuación, se describen diferentes escenarios de falla en una subestación eléctrica, considerando la coordinación entre los interruptores y la bobina de disparo del enlace de barras (CBT).

h3>Escenario G1: Falla en Salida de Baja Tensión (BT)

Con coordinación con bobina de disparo de la barra (CBT).

Ante una falla en una salida de Baja Tensión (BT), se discrimina la falla y se garantiza la continuidad del servicio con la apertura exclusiva del interruptor automático L1.

h3>Escenario G2: Falla en Barra de Distribución de BT

h4>Sin coordinación con la bobina de disparo de la barra (CBT)

Una falla en la barra de distribución en BT se elimina a través de los dos interruptores automáticos generales de BT (IBT1 e IBT2) de los transformadores. Esto provoca la caída completa de la planta, aunque los transformadores siguen alimentados sin carga.

h4>Con coordinación con la bobina de disparo de la barra (CBT)

Ante una falla en la barra de distribución en BT, el enlace de la barra (CBT) debe abrirse, separando las barras de distribución. La falla se elimina solo a través del interruptor principal IBT1, lo que mantiene el suministro en la semi-barra de distribución no afectada por la falla. Los dispositivos IBT1, CBT e IBT2 están coordinados selectivamente.

h3>Escenario G3: Falla en Bus de BT Aguas Abajo del Transformador

h4>Sin coordinación con la bobina de disparo de la barra (CBT)

La corriente de falla afecta a los dos transformadores y puede llegar a provocar la apertura de los dispositivos de Media Tensión (IMT1 e IMT2) de ambos. La consecuencia de ello es la desconexión total de la planta.

h4>Con coordinación con la bobina de disparo de la barra (CBT)

La falla provoca la apertura del enlace de la barra (CBT). Por coordinación selectiva entre IMT1, CBT e IMT2, la falla solo elimina el sector comandado por IMT1, preservando el resto de la instalación.

h3>Escenario G4: Falla en Bus de Media Tensión (MT) Aguas Arriba del Transformador

h4>Sin coordinación con la bobina de disparo de la barra (CBT)

Esta falla debe permitir la apertura inmediata del interruptor IMT1, afectado por la corriente de falla plena. Si los interruptores están coordinados, se ordenará la apertura del interruptor automático IMT1, logrando el aislamiento de la falla y asegurando la continuidad del servicio de toda la planta, garantizada por el suministro del otro transformador.