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8/11/2019 Reconectadores Ppt Clases Martes
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Equipos de protecciones
Los dispositivos ms utilizados en la roteccin
de redes de distribucin son:
Fusibles
Seccionalizadores
Reconectadores
Rels de Sobrecorriente
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Fusibles
El fusible es el medio ms sencillo de interrupcin automticade corriente en caso de cortocircuitos o sobrecargas.
En baja tensin se encuentran hasta de 600 A y de 250 a 600Volt.
En este rango, la exigencia es que soporten continuamente lacorriente nominal y que se fundan en un tiempo mximo de 5minutos con un 15% de sobrecarga.
En alta tensin, se encuentran hasta de 400 Amperes y de 10
a 138 kV, con potencias de 0,1 a 20 MVA. El mecanismo de soporte establece rpidamente una
distancia elctrica prudente a fin de minimizar el tiempo quedura el arco.
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Clasificacin de los Fusibles
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Clasificacin segn norma ANSI
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CARTUCHO
CUCHILLA
CILINDRO
TIPOS DE FUSIBLES
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CLASIFICACION FUSIBLES
Primera letra:
g : actan en todo el campo de corrientesa : actan slo en una parte del campo de
corrientes
Segunda letra:
G : uso general
M : proteccin de motores
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Partes de n Fusible:
Boton, Elemento Fusible y Gua
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Porta Fusibles tpicos
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DESCONECTADOR FUSIBLE AEREO MT
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Porta Fusibles tpicos
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TIEMPO DE PRE ARCO FUSION Y ARCOS
DE FUSIBLES
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CURVA TI
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BANDA DE APERTURA DE FUSIBLES
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El largo y el dimetro del elemento son
determinantes de las caractersticas del fusible.
Mientras ms largo el fusible ms rpido operarpara bajos niveles de corriente de cortocircuito.
Para niveles altos de corrientes de cortocircuito, la
elevacin de temperatura es muy rpida y el calor no
puede ser disipado desde el centro del elementofusible.
Como consecuencia, el tiempo de fusin en el rango
de altas corrientes de falla no depende fuertemente
del largo del elemento sino del dimetro.
El fusible de expulsin, como su nombre lo implica,
expulsa gases durante su operacin
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Un fusible de expulsin tpico utiliza una seccin deelemento fusible relativamente corta para censar lasobrecorriente e iniciar el arco requerido para lainterrupcin.
Anexado a este elemento fusible corto hay un elementoconductor de mayor seccin, denominado gua del fusible,el cual conecta al fusible al resto del equipamiento comosea requerido.
Durante la presencia de una falla, el elemento fusible sefundir causando un arco dentro del cartucho del fusible.
Cuando se produce el arco, se desprenden rpidamentegases desde sustancias especiales (usualmente fibras)localizadas muy cercanamente al elemento fusible.
La funcin primaria de los gases desprendidos esdesionizar y apagar el arco generado por los gasesionizados y permitir la formacin de un medio dielctricoque pueda atenuar la tensin de reestablecimiento.
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Relacin de Velocidad
La diferencia entre fusibles est determinada por la relacinde velocidad, la cual se define como la relacin entre lascorrientes de fusin para 0.1 s y 300 s en fusibles hasta
100 A y 01. s y 600 s en fusibles por arriba de 100 A.
Por ejemplo, un fusible T de 6 A tiene una corriente de fusinde 130 A para 0.1 s y 12 A para 300 s lo que resulta en una
relacin de velocidad de 10.8. (130 A/12 A)
Los fusibles lentos tienen una relacin de velocidad entre
10.0 y 13.0. Los fusibles rpidos tienen una relacin develocidad entre 6.0 y 8.1.
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Caractersticas de
operacin de fusibles
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Para la seleccin de un fusible se
debe conocer:
1. Tensin y nivel de aislacin
2. Tipo de sistema
3. Mximo nivel de cortocircuito
4. Corriente de carga
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Selecc in de la corr ien te
nominal
La corriente nominal del fusible debe ser mayor quela mxima corriente de carga.
Debe permitirse un porcentaje de sobrecarga de
acuerdo a las condiciones del equipo protegido. En el caso e transformadores de potencia, los
fusibles deben ser seleccionados de tal forma quesu caracterstica tiempo-corriente este por arriba de
la curva de energizacin (inrush) y por debajo de sulmite trmico.
Algunos fabricantes confeccionan tablas para laasistencia en la apropiada seleccin del fusible paradiferentes valoresnominales y disposiciones.
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Selecc in de la tensin nom inal La tensin nominal del fusible se determina a partir de las siguientes
caractersticas: 1. tensin mxima de fase o de lnea
2. tipo de puesta a tierra
3. nmero de fases (tres o una)
Las caractersticas del sistema determinan la tensin vista por el fusible en
el momento en que interrumpe la falla. Tal tensin debe ser igual o menor que la tensin nominal del fusible.
Por lo tanto, debe aplicarse los siguientes criterios:
1. en sistemas aislados, la tensin nominal debe ser igual o mayor que latensin
mxima de lnea
2. en sistemas trifsicos puestos a tierra, p ara cargas monofsicas, latensin
nominal debe ser igual o mayor que la mxima tensin de fase y paracargas
trifsicas la tensin nominal es seleccionada en base a la tensin delnea.
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Selecc in de la capac idad de
cor toc i rcu i to
La capacidad de cortocircuito del fusible
debe ser igual o mayor que la corriente de
falla trifsica calculada en el punto de
instalacin del fusible.
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Aplicacin de fusibles a la
proteccin de transformadores Se debe tener en cuenta que en condiciones transitorias
(in-rush de transformadores, corriente de arranque demotores de induccin, etc.) y condiciones permanentes decarga de transformadores (con posibles variaciones dehasta 200% de capacidad en los bancos auto-enfriados), eltransformador no sufre dao y por lo tanto, el fusible debepermitir fluctuacin con un margen de seguridad
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Seccionalizador
Es un dispositivo que automticamente asla las seccionesfalladas de un circuito de distribucin, una vez que unreconectador o interruptor han interrumpido la corriente defalla y se instala comnmente aguas debajo de unreconectador.
Dado que los seccionalizadores no tienen la capacidad deinterrumpir corrientes de falla, luego deben ser utilizados condispositivos back-up que tenga esa capacidad.
El seccionalizador cuenta el nmero de operaciones delreconectador durante las condiciones de falla.
Luego del nmero predefinido de aperturas del reconectador,y mientras el mismo est abierto, el seccionalizador abre ysepara la seccin falladas de la lnea.
Esto permite al reconectador cerrar y reestablecer elsuministro en aquellas reas libres de falla.
Si la falla es temporaria, se resetea el mecanismo deoperacin
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Seccionalizador
Manual
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DESCONECTADOR SIN CARGA
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Seccionalizador Manual
Los seccionalizadores con control hidrulico poseenuna bobina en serie con la lnea.
Cada vez se produce una sobrecorriente, la bobinamueve un pistn que activa un mecanismo de
conteo cuando el circuito est abierto y la corrientees cero.
Luego de un nmero predeterminado de aperturasdel circuito, los contactos del seccionalizador se
abren por medio de resortes pre-tensionados. Este tipo de seccionalizador puede ser cerrado en
forma manual
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Seccionalizador Electrnico
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SECCIONADOR BAJO CARGA SF6
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Seccionalizador Electrnico
Los seccionalizadores con control electrnico son ms
flexibles en su operacin y ms fciles de ajustar.
La corriente de carga se mide por medio de TI y la
corriente secundaria alimenta a un circuito de controlque cuenta el nmero de operaciones del
reconectador asociado y luego enva una seal de
disparo al mecanismo de apertura.
Este tipo de seccionalizador se construye con cierre
manual o con motor
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Para seleccionar un seccionalizador deben
considerarse los siguientes aspectos:
Tensin del sistema
Corriente de carga mxima Nivel mximo de cortocircuito
Coordinacin con otros dispositivos
instalados aguas arriba y abajo
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La tensin y corriente nominal del seccionalizadordeben ser iguales o mayores que los valoresmximos de tensin o carga en el punto deinstalacin.
La capacidad de cortocircuito de un seccionalizadordebe ser igual o mayor que los niveles de falla en el
punto de instalacin. El mximo tiempo de despeje del interruptor
asociado no debe exceder la capacidad nominal decortocircuito del seccionalizador.
Los factores de coordinacin que se deben tener encuenta incluyen el ajuste de la corriente dearranque y el nmero de operaciones del interruptorasociado antes de la apertura
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Modo de Operacin Seccionador
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RECONECTADORES
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DIAGRAMA
RECONECTADOR AUTOMATICO
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RECONECTADOR AUTOMATICO
El reconectador es un interruptor con reconexin automtica,
instalado preferentemente en lneas dedistribucin. Es un dispositivo de proteccin capaz de detectar una
sobrecorriente, interrumpirla y reconectar automticamentepara reenergizar la lnea.
Est dotado de un control que le permite realizar variasreconexiones sucesivas, pudiendo adems, variar el intervalo yla secuencia de estas reconexiones.
De esta manera, si la falla es de carcter permanente elreconectador abre en forma definitiva despus de cierto
nmero programado de operaciones (generalmente tres ocuatro), de modo que asla la seccin fallada de la parteprincipal del sistema.
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RECONECTADOR AUTOMATICO
La tarea principal de un reconectador entonces
es discriminar entre una falla temporal y una
decarcter permanente, dndole a la primera
tiempo para que se aclare sola a travs desucesivas reconexiones; o bien, sea despejada
por el elemento de proteccin correspondiente
instalado aguas abajo de la posicin delreconectador, si esta falla es de carcter
permanente
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Secuencia de Operacin
Los reconectadores pueden ser programadospara un mximo de cuatro aperturas y tresreconexiones.
Los tiempos de apertura pueden determinarse
de curvas caractersticas tiempo-corriente,como las que se muestran en la Figura 6.9.
Cada punto de la curva caractersticasepresenta el tiempo de aclaramiento del
reconectador para un determinado valor decorriente de falla.
Este dispositivoconsta de dos tipos de curvas,una de operacin rpida y una segunda de
operacin retardada.
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Figura 6.9
Curvas deoperacin de
un
reconectador
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Secuencia de operacin de un
Reconectador
La secuencia de operacin tpica de un
reconectador para abrir en caso de una falla
permanente se muestra en la figura 6.10,
Programado, para dos aperturas rpidas y dos
aperturas lentas (C22), con tiempos obtenidos
respectivamente, de la curva A y de la curva Cde la (Figura 6.9), para la magnitud de corriente
de falla correspondiente.
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Fig 6.10.- Secuencia de operacin
de un Reconectador
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Secuencia de operacin de un
Reconectador
La secuencia de operacin tpica de un
reconectador para abrir en caso de una falla
permanente se muestra en la figura 6.10,
Programado, dos aperturas rpidas y dos
aperturas lentas (C22), con tiempos obtenidos
respectivamente, de la curva A y de la curva Cde la (Figura 6.9), para la magnitud de corriente
de falla correspondiente.
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Reposicin del Reconectador
En caso que el reconectador no haya
completado su secuencia de operacin,
despus de transcurrido el tiempo de
reposicin, repone su programacin que tenaantes que ocurriera la falla, quedando en
condiciones de ejecutar completamente su
secuencia de operacin en caso depresentarse una nueva condicin de falla en
la lnea
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Nmero total de aperturas:
Los reconectadores permiten programar desde
una apertura hasta un mximo de cuatro, lo
que depende del estudio de coordinacin con
otros elementos de proteccin y que resulte
ms favorable para cada caso en particular
Tiempo de reconexin:
Son los intervalos de tiempo en que loscontactos del reconectador permanecen
abiertos entre una apertura y una orden de
cierre o de reconexin
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Tiempo de reposicin:
Es el tiempo despus del cual el reconectador
repone su programacin, cuando su secuenciade operacin se ha cumplido parcialmente,
debido a que la falla era de carcter temporal o
fue aclarada por otro elemento de proteccinCorriente mnima de
operacin: Es el valor mnimo de corriente para el cual el
reconectador comienza a ejecutar su
secuencia de operacin programada.
Cl ifi i d l
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Clasificacin de los
Reconectadores
Linea: Monofsicos
Trifasicos
Contorl : control hidrulico
control electrnico
con microprocesador
Accionamiento:interrupcin en aceiteaislacin de aire
en vaco
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Reconectadores monofsicos
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Reconectadores monofsico
Los reconectadores monofsico se utilizan para la
proteccin de lneas monofsicas, tales como
ramales o arranques de un alimentador trifsico.
Pueden ser usados en circuitos trifsicos cuando lacarga es predominantemente monofsica.
De esta forma, cuando ocurre una falla monofsica
permanente, la fase fallada puede ser aislada y
mantenida fuera de servicio mientras el sistemasigue funcionando con las otras dos fases
R t d f i
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Reconectadores monofsicos
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Reconectadores trifsicos
Los reconectadores trifsicos son usados
cuando se requiere aislar (bloquear) las
tresfases para cualquier falla permanente, con
el fin de evitar el funcionamiento monofsicode cargas trifsicas tales como grandes
motores trifsicos.
Tienen dos modos de operacin
A t f i bl
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Apertura monofsica-bloqueo
trifsico Consta de tres reconectadores monofsicos montados
en un solo tanque con mecanismo de acoplamiento parael bloqueo solamente.
Cada fase opera independientemente para las aperturaspor sobrecorriente y las reconexiones.
Si cualquier fase opera hasta la condicin de bloqueo(debido a una falla permanente), el mecanismo deacoplamiento de aperturas, abre las otras dos fases ylas deja abiertas y bloqueadas.
Se previene de esta forma la energizacin monofsica
de cargas trifsicas. Este tipo de operacin se provee para reconectadores
pequeos
A t t if i bl
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Apertura trifsica-bloqueo
trifsico
Para cualquier tipo de falla (monofsica atierra, bifsica o trifsica) todos los contactosabren simultneamente para cada operacin
de apertura. Las tres fases, estn mecnicamente
acopladas para la apertura y la reconexin yson operadas por un mecanismo comn.
Los reconectadores de mayor tamao operande este modo
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Control de los reconectadores
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Control hidrulico
El control hidrulico es usado en la mayora de losreconectadores monofsicos y en algunos reconectadorestrifsicos.
Est construido como parte integral del reconectador.
Con este tipo de control, la sobrecorriente es sensada por unabobina (de trip) que se conecta en serie con la lnea.
Cuando la sobrecorriente fluye a travs de la bobina, unmbolo es introducido en la bobina de apertura para abrir los
contactos del reconectador. La temporizacin y la secuencia son logradas por el bombeo
de aceite a travs de compartimientos o de conductoshidrulicos separados.
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Control Electrnico
El mtodo de control electrnico de los reconectadores esms flexible, de ms fcil calibracin y programacin que elcontrol hidrulico.
Se entrega en un gabinete separado y permite cambiar la
caracterstica tiempo-corriente, los niveles de corrientemnima de operacin y la secuencia de operacin, sin
desenergizar o retirar el reconectador del sistema.
Dispone de un amplio rango de accesorios para modificar
su operacin bsica y resolver muchos problemas de
aplicacin. La corriente de lnea es sensada por tres TT/CC
Los reconectadores ms modernos utilizan control basado enmicroprocesadores y se comunicacin remota
Diagrama de bloques de un
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Diagrama de bloques de un
reconectador con control electrnico
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Medio de interrupcin y aislacin
Los reconectadores utilizan aceite o el vaco como medio deinterrupcin.
En el primer caso, el mismo aceite es usado tanto para lainterrupcin del arco como el aislamiento bsico.
Algunos reconectadores con control hidrulico tambin utilizanel mismo aceite para las funciones de temporizacin y conteo.
El vaco como medio de interrupcin, proporciona las ventajasde reducir la mantencin y minimizar la reaccin externadurante el proceso de interrupcin.
Algunos tipos de reconectadores estn disponibles ya sea coninterruptor en aceite o vaco.
Los reconectadores de vaco pueden utilizar aceite o aire comomedio bsico de aislamiento
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Aplicaciones
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TT/PP y SS/AA
15 -23 Kv
110 Kv
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INTERRUPTOR CON DESCONECTADOR
RELEE SIPROTEC PROGRAMADO CON
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RELEE SIPROTEC PROGRAMADO CON
SOFTWARE DIGSI DE SIEMENS
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DIAGRAMA
Coordinacin de elementos de
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Coordinacin de elementos de
proteccin
El dispositivo de proteccin ms prximo a la
falla (local) debe despejarla, sea sta
permanente o transitoria, antes que el
dispositivo de respaldo opere si este no tienereconexin automtica o antes que agote las
reconexiones en caso de tenerlas
Las interrupciones deben restringirse almnimo en fallas permanentes, tanto en el
tramo de la lnea conectada como en el
tiempo de duracin
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Coordinacin Fusible Fusible
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Coordinacin Fusible Fusible
Ejemplo Coordinacin de fusibles
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j p
considerando fusibles de tipo T se tiene que:
En A se puede elegir un fusible 15T que soporta en formapermanente hasta 23 A, mayor que la corriente de carga deese tramo. En B se elige un fusible 25T (38 A mximo) y en Cun 80T (120 A mximo). Los fusibles 15T y 25T coordinanhasta una corriente de falla mxima de 730 A, por lo tanto en
B se debe elegir un fusible 30T que coordina con el 15T hasta1.700 A (mayor que los 1.550 A de falla). Los fusibles 30T y80T coordinan hasta 5.000 A, mayor que los 1.800 A de fallay por lo tanto en C queda el 80T.
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Curvas tiempo-corriente
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Coordinacin Fusible Interruptor
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Coordinacin Fusible Interruptor
Coordinacin fusible relee
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Coordinacin fusible relee
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Coordinacin de reconectador
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Coordinacin de reconectador
con fusible en el lado fuente
Para el estudio de coordinacin en este caso, es
necesario considerar las fallas en el lado carga
del reconectador, para lo cual se deben referir las
curvas de tiempo mnimo de fusin del fusibleubicado en el lado de alta del transformador
La curva de tiempo mnimo de fusin del fusible
debe estar por sobre la curva de operacin lenta
del reconectador en todo el rango de corriente decortocircuito
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TMF = Tiempo Mnnimo de Fusin TIT = Tiempo de Interrupcin Total
Coordinacin Rel Rel
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Coordinacin Rel Rel
Proceso de selectividad cuando
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ocurre una falla
P t j d di i
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Porcentaje de coordinacin
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Coordinacin entre
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Coordinacin entre
reconectadores y fusibles
Se pueden distinguir dos casos, reconectador-
fusible y fusible-reconectador.
En ambos, se usa el mtodo de trazado decurvas del reconectador y del fusible, con el fin
de obtener el rango de corrientes de
cortocircuito en que existe coordinacin
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t1 = tiempo de operacin del reconectadort2 = tiempo mnimo de fusion del fusible
t1 =< 0,75t2
KT: correccin por factor de temperatura
Kp: correcccin por corriente de pre falla
a.- Coordinacin de reconectador confusible en el lado carga (reconectador fusible
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En este caso el reconectador deber detectar
las fallas ocurridas en su zona y tambin las de
la zona
del fusible.
Por lo tanto, el fusible debe operar despus de
la caracterstica rpida y antes de la lenta
delreconectador, como se muestra en la Figura6.17. Para ello se debe cumplir lo siguiente:
fusible en el lado carga (reconectador-fusible)
Para todo el rango de corriente de falla de la
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Para todo el rango de corriente de falla de la
zona protegida por el fusible, su tiempo mnimo
de fusin debe ser mayor que el tiempo deoperacin del reconectador en su caracterstica
rpida, multiplicada por el factor K1, dado por el
fabricante, que se indica en la Tabla 6.5 y su
valor depende de la secuencia de operacin ydel tiempo de la primera reconexin.
La interseccin de esta curva con la de tiempo
mnimo de fusin del fusible determina el punto
de corriente mxima de coordinacin
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Para todo el rango de corriente de falla de la zona protegidapor el fusible, su tiempo mximo de aclaramiento, debe sermenor que el tiempo de operacin del reconectador en sucaracterstica lenta.
Si estas curvas pasan muy cerca, el reconectador deber
dejarse con a lo menos 2 operaciones lentas, para que puedaoperar simultneamente con el Fusible.
De esta forma, el reconectador podr reponer el servicio alresto del sistema. Determina el punto de corriente mnima de
coordinacin
b. Coordinacin de reconectador con fusible
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en el lado fuente (fusible-reconectador
Para el estudio de coordinacin en este caso, esnecesario considerar las fallas en el lado carga del
reconectador, para lo cual se deben referir las curvas
de tiempo mnimo de fusin del fusible ubicado en el lado de alta del transformador, al voltaje del lado de
baja tensin, donde est ubicado el reconectador.
Para una adecuada coordinacin se debe cumplir
que:
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La curva de tiempo mnimo de fusin del fusible debe
estar por sobre la curva de operacin lenta del
reconectador en todo el rango de corriente decortocircuito.
Esta ltima debe ser modificada, por un factor de
correccin K2, dada en la Tabla 6.6, antes decomparar ambas curvas ya referidas a una tensin
base comn.
El factor K2 depende de la secuencia de operaciones
elegidas en el reconectador y los tiempos de
calentamiento y enfriamiento del fusible.
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