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notoriamente más grandes y pesados que los CB de CA.
En Europa, los estudios de redes de CC en entornos marítimos muestran que el tamaño y el peso adicionales de los
CB de CC podrían aumentar significativamente los costos
de la plataforma.

Costo y confiabilidad
La aplicación generalizada de los CB de CA en los sistemas de transmisión de CA asegura una fuente de energía
segura y permite una flexibilidad operativa. Puede ser que
el sistema de CC simple en el gráfico 1 no proporcione el
mismo nivel de seguridad y flexibilidad que en los sistemas de CA, pero, de cualquier manera, necesita 32 CB de
CC. El ejemplo muestra que es posible que las redes futuras necesiten un número considerable de CB de CC. Estas
costarán más que los CB de CA, y para algunas topologías
de CB de CC, los costos podrían ser sustancialmente más
altos.
Debido a que los gestores tienen tan poca experiencia
con los CB de CC, se necesitan más estudios acerca de la
complejidad interna de los CB de CC y sus modos de falla
para comprender completamente su confiabilidad. Algunos
CB de CC que usan tecnologías de semiconductor cuentan
con autoprotección, como se discute más adelante en este
artículo. Dichas características deben ser consideradas por
los planificadores de redes y los desarrolladores de sistemas
de protección.

Estandarización de entradas/salidas
En grandes redes de CC, el sistema de protección consistirá de múltiples relés (basados en microcontroladores) y CB
de CC que están interconectados mediante configuraciones
ajustadas y controladas por el operador de la red. En el desarrollo de la lógica de protección, deben tenerse en cuenta
como factores importantes los cambios en la topología de la
red y la capacidad de expansión. Para alcanzar el funcionamiento deseado del sistema de protección con componentes
fabricados por diferentes proveedores se necesita que las
interconexiones estén estandarizadas y que los componentes
sean interoperables.

Idc
Fuente
de CC

+
-

Rama principal

Disyuntor residual
Ldc
VI2
IVI1

VdcCB
Vdc

ILC

Ramas de
L1
inyección de
corriente
Absorbente de
energía

VI1
IS3

VI3a

C1a R
1a
VI3b
C1b R1b

SA

gráfico 2. Un diagrama que muestra un CB mecánico de CC.
102

ieee power & energy magazine

Desafíos para la apertura de circuitos de CC
Conmutación de la corriente CC
Los primeros desarrolladores de sistemas de CC aprendieron
que es difícil interrumpir la corriente CC. Tratar de separar
los contactos de los CB bajo un flujo de corriente genera
un arco, que para los sistemas de alta tensión es autosuficiente y genera grandes cantidades de calor causadas por la
resistencia del arco. Con las corrientes de CA, hay un cruce
natural de corriente cero dos veces por ciclo (cada 10 ms
en sistemas de 50 Hz). Esta interrupción momentánea de la
corriente, junto con los dispositivos de ingeniería que aseguran una separación suficiente de los contactos y una cámara
que extingue el arco, permite a los CB de CA modernos interrumpir de manera confiable las grandes corrientes dentro
de 20 a 60 ms.
No hay cruces naturales de corriente cero en los sistemas
de CC. A bajas tensiones de 10-30 V (aplicaciones automotrices), la tensión del arco es mayor que la tensión del sistema, y
esto reduce la corriente a cero. A mayores tensiones, existen
dos métodos principales para interrumpir la corriente CC.
1) El primero utiliza la electrónica de potencia para conmutar la corriente hacia un circuito paralelo. Con este
método, los semiconductores proporcionan un aislamiento sólido y pueden interrumpir grandes corrientes muy rápidamente y sin la creación de arcos. Los
principales desafíos con este método son los altos costos de los componentes y las grandes pérdidas durante
el funcionamiento normal en estado cerrado.
2) El segundo utiliza circuitos adicionales, como los
sistemas resonantes inductor-condensador (LC) empleados normalmente, para crear cruces de corriente
cero en los interruptores mecánicos. Los interruptores
mecánicos impiden casi todas las pérdidas en estado
cerrado y generalmente son livianos, compactos y baratos según su capacidad nominal de alta tensión. El
principal desafío es la generación del arco, que sugiere
la necesidad de contactos más pesados y más complejos, lo que a su vez conlleva velocidades de apertura
más lentas.
Ambos métodos son viables y
han sido demostrados en alta tensión (HV, por sus siglas en inglés)
y unidades de CB de CC de gran
Cable de CC
corriente.
Falla

Carga
de CC
+
-

Reducción de la corriente
en CC y disipación de
potencia
La disipación de energía en un
dispositivo es el producto de la
corriente y la tensión en todo el
dispositivo, multiplicado por el
tiempo. Con los CB de CA, la
disipación de energía es mínima
mayo/junio 2019



Power & Energy Magazine - Spanish - May/June 2019

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