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5/17/2018 Características de dispositivos de protección (Clase IV) - slidepdf.com
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Sistemas de Protecciones Eléctricas
Características de dispositivos deprotección
Javier Gustavo Herrera Murcia
Ernesto Pérez González
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• Temas:
• Características generales de dispositivos:
– Fusibles.
– Relés de protección.
– Interruptores de potencia.
– Seccionadores y reconectadores automáticos.
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• En general:
– Cada dispositivo se debe seleccionar con base a
tres características:
• Tensión nominal.
• Corriente de operación continua.
• Corriente de interrupción.
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• Tensión nominal:
– Debe ser lo suficientemente alta para soportar
tensiones de operación normal del sistema
eléctrico.
• Corriente de operación continua:
– Debe ser adecuada para el funcionamiento bajocarga normal que se espera en el circuito.
– Normalmente se escoge con un margen del 30%.
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• Corriente de interrupción:
– Corriente que el dispositivo debe estar en
capacidad de interrumpir a la tensión nominal.
– Normalmente se expresa en [VA].
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• Características de fusibles.
– Dispositivo más simple y común de interrupción
de corriente en un circuito.
– Disponibles para varias corrientes de interrupción.
– Instalados en serie con los dispositivos.
– Si circula una corriente mayor a la nominal de
interrupción, el fusible se “funde” o se “derrite” (melt) y abre el circuito.
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• Un fusible es:
“…un dispositivo de protección contra
sobrecorrientes provisto de una parte que se
calienta y funde, y es la encargada de abrir un
circuito cuando una sobrecorriente circula a
través de él..”
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• Los fusibles se utilizan en altas tensiones
(Power fuses) y en distribución (cañuelas).
• Contienen una parte reemplazable (fuse link)
construida de uno o aleación de varios
metales que logran una característica tiempo-
corriente deseada.
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• Power fuses:
– Utilizados en instalaciones donde el costo deinterruptores y sus accesorios es considerado
elevado. – Instalaciones donde la frecuencia de operación, la
velocidad de restauración del servicio y el retornode la inversión no son parámetros críticos.
– Pueden utilizarse en: PT, Transformadores depotencia, bancos de condensadores,almientadores de alta tensión.
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– Están disponibles para funcionamiento a
intemperie o en exteriores.
• En distribución:
– Protección de alimentadores y de circuitos con
baja carga.
– Los fusibles aislan efectivamente las zonas de falla selectividad a través de la coordinación.
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Para montaje en S/E. Para montaje en poste.
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• Tipos de fusibles:
– Fusible estándar de despeje por cruce por cero.
– Fusibles limitadores de corriente.
– Fusibles especiales.
• Existen otros tipos de fusibles de aplicación
especial.
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• Fusible estándar de despeje por cruce por
cero.
– Es el más común.
– La corriente se interrumpe exitosamente cuando
cruce por cero.
– A 60Hz el tiempo máximo de extinción del arco
será de medio ciclo (8.3 ms). – Aplicado en primarios de transformadores,
motores y en la industria.
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• Existen en construcciones tipo: (expulsion and
filled).
– Expulsión la extinción del arco se realiza por la
combinación del elemento que se funde y un
resorte.
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• “Filled” la extinción del arco se realiza
dentro de un material de relleno (gas, liquido
o sólido).
• En general operan:
– Se funde el material y se genera un arco.
– Se interrumpe el arco por alguno de los métodos
anteriores.
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• Fusibles limitadores de corriente.
– Una vez se funde o derrite el elemento metálico
debido a una corriente, este introduce un alto
voltaje de arco que reduce la corriente enmagnitud y duración. (Control de extinción del
arco no abrupta).
• El tiempo de extinción puede ser mayor que
para los fusibles del tipo anterior.
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La corriente cae a cero a medida que el voltaje cae a cero.
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• Se exige de todo el arreglo que:
– El fusible extinga el arco.
– Que el soporte sea capaz de tolerar la
sobrentesión antes y después de la operación del
fusible. (parecido a la TTR).
– Debe ser capaz de coordinarse con otrosdispositivos criterio de zonas de protección.
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• Fusibles especiales.
– Fusibles para aplicaciones especiales:
• Soportar corrientes de arranque o de energización de
larga duración.
• Sobrecargas repetitivas.
• Fusibles electrónicos medición de la corriente y
control del desempeño.
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• Características tiempo-corriente de fusibles.
– Los fusibles se fabrican a partir de dimensiones
estándar y con características tiempo-corriente
que cumplan con ciertas condiciones deben serreemplazables fácilmente.
–
Algunas clases son: E, K y T.
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• Fusibles de alta tensión (Clase E).
– “Melting time”: tiempo que le toma al fusible
abrir el circuito.
– “Continuous current”: Corriente de operación
continua.
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• Si la corriente designada es menor a 100 A, el
elemento fusible debe “derretirse” (melt) en
300 s a una corriente entre el 200 y 240% de
la corriente designada.
• Estas corrientes pueden ser: 0.5, 1, 2, 3, 5, 7,
10, 15, 20, 30, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150,
200, 250, 300 y 400 A.
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• Los requerimientos de tensión son:
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• Fusibles clase E:
– El valor de corriente nominal debe ser igual o
superior a la máxima corriente esperada en
operación.
– Si hay una sobrecarga por un tiempo cercano a
300 o 600 s, el fusible cambia sus características.
–
“rule of thumb”
escoger un fusible concorriente nominal como mínimo tan alta como el
valor esperado de la corriente por 5 segundos.
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• En el caso de transformadores:
– El fusible debe transportar al menos 12 veces la
corriente nominal primaria por 0.1 segundos.
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• Fusibles de distribución.
– Protección de alimentadores.
– La aplicación de fusibles en protección de circuitos
implica una coordinación rigurosa.
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• En distribución existen las clases K y T.
• La diferencia radica en el tiempo de“derretimiento” o fundición (melting) definido
como “Relación de velocidad” (Speed ratio):
(Melting current at 0.1s) / (melting current at 300 or 600 s)
– 300 para corriente nominal menor a 100 A.
– 600 para corriente nominal de 140 y 200 A.
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• La curva dada por
los fabricantes es:
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• Dentro de la misma clase el de menor tiempo
protege al de mayor tiempo (menor relación de
velocidad implica menor tiempo).
• Con base en estos datos, es posible construir dos
curvas:
– Tiempo mínimo de derretimiento (minimun melting time)
– Tiempo Máximo (o total) de derretimiento (maximum
melting time).
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• Tiempo mínimo:
– Tiempo promedio medido en
pruebas de baja tensión
donde no ocurrió arco.
• Tiempo total de apertura:
– Tiempo de derretimiento más
el tiempo de duración delarco.
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• Rango de tiempos en los cuales el fusible
abrirá el circuito para una corriente dada.
Rango de
apertura
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• Al coordinar fusibles se debe tener en cuenta
lo siguiente:
– Aguas arriba, la corriente nominal se debe
incrementar.
– Aguas abajo, la corriente nominal debe disminuir.
• Los fusibles de menores corrientes nominalesson más rápidos selectividad.
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• Al comparar dos fusibles se debe tener en
cuenta:
– Se debe comparar la curva de tiempo mínimo de
derretimiento del fusible de mayor capacidad conla de tiempo total de despeje del fusible de menor
capacidad.
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• Tablas de coordinación:
– Fusibles de la misma clase se coordinan
fácilmente.
– Sin embargo, las características de instalación y de
extinción real del arco pueden afectar los tiempos
totales de despeje levemente
se propone lacorriente de coordinación segura.
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• Fusible protector y protegido:
• Regla de coordinación: a una corriente dada, eltiempo máximo del fusible protector no debeexceder el 75% del tiempo mínimo del fusibleprotegido.
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• Es necesario conocer los límites de operación
continua:
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• Ejemplo:
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• Escogencia inicial:
– Fusible en C 15T.
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• 2, el 15T coordina con el 25T y 30T.
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• Como la corriente de falla en B es de 1550, se
escoge el 30T
Puede manejar los
36 A
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• 3, el 30T coordina con el 50T, 65T y 80T
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• Debido a la corriente de falla máxima y a la
corriente normal de carga se escoge el 80T.