Coord. Protecc. Sist.de Distrb.

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COORDINACIÓN DE PROTECCIONES DE SOBRE

CORRIENTE EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN

Preparado por:Ing. Fausto Yugcha

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VENTAJAS DE UNA BUENA COORDINACIÓN

- Se eliminan las salidas de servicio por fallas transitorias.

- Se reduce la magnitud del área desconectada ó sea disminuyen los usuarios afectados.

- Se localizan las fallas rápido, reduciendo la duración de las interrupciones.

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APARATOS DE PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE:

- Fusibles.- Reconectadores.- Interruptores con relés.

APARATOS DE SECCIONALIZACIÓN:

- Cuchillas desconectadoras.- Seccionadores Fusibles

EQUIPOS UTILIZADOS

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a.- Seccionalización del Alimentador Principal.b.- Protección de Circuitos en Derivación.c.- Protección contra Fallas Transitorias.d.- Protección contra Fallas Permanentes.e.- Combinación de la Protección contra Fallas Transitorias y Permanente.

PROCEDIMIENTO DE COORDINACIÓN

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SELECCIÓN DE LOS EQUIPOS DE PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE

DESPEJE DE FALLAS NO PERSISTENTES O TRANSITORIAS

En el sistema de fig. 1, se aplicará un equipo con reconexión automática para proteger el sistema total contra fallas transitorias. Para lograr esto se requiere un Reconectador o un Interruptor equipo con relés de sobre corriente y un relé de recierre que debe instalarse a la salida del alimentador de la subestación.

Para la aplicación del reconectador se debe considerar los siguientes factores:

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a) El voltaje del reconectador debe cumplir los requerimientos del sistema.

b) La corriente de carga del reconectador bajo condiciones de plena carga, no deberá exceder la capacidad de corriente de fabricación del reconectador.

c) La corriente máxima de cortocircuito que debe interrumpir el reconectador, la cual no debe ser más alta que su capacidad de interrupción.

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FIG. 1.- ALIMENTADOR TÍPICO DE DISTRIBUCIÓN

SUBESTACIÓN

SIMBOLOGÍA

FUSIBLE

TRANSF. DE DISTRIBUCIÓN

CARGA

FIG. 1. ALIMENTADOR DE DISTRIBUCIÓN

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Con referencia a la Fig. 2.

Punto ‘A’: Se ha ubicado un reconectador o interruptor con relés de recierre que satisfaga los tres principios de aplicación indicados anteriormente.

Zona ‘A’: Esta zona de protección se extiende hasta el punto donde la mínima corriente de cortocircuito, determinada por los cálculos.

Una falla más allá de esta zona no produce la operación del reconectador o interruptor ubicado en el punto ‘A’, por lo tanto se deberá instalar otro reconectador ‘B’, con un mínimo pick-up de corriente, en el extremo de la zona A.

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En el segundo reconectador, ‘B’ en la Fig.2, se ha ubicado en el lado de la fuente del ramal 5. Su aplicación es de acuerdo a las mismas consideraciones que para el caso del reconectador ‘A’.

Se asume que una falla en el alimentador o en cualquier ramal o subramal más adelante (a la derecha) de ‘B’ producirá suficiente flujo de corriente para hacer operar un reconectador ubicado en ‘B’.

Si alguno de los puntos no estarían dentro de las órbitas de protección de estos reconectadores, se debería instalar otro más adelante.

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FIG. 2.- ALIMENTADOR DE DISTRIBUCIÓN CON

RECONECTADORES AUTOMÁTICOS.

ZONA A

SUBESTACIÓN

SIMBOLOGÍA

FUSIBLE


CARGA

FIG. 2. ALIMENTADOR DE DISTRIBUCIÓN CONRECONECTADORES AUTOMÁTICOS

A

1 3 4 6 8

952B

RECONECTADOR

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En la Fig. 3 se observa lo siguiente:

La curva ‘A’ representa las características de disparo instantáneas con respecto al tiempo de la primera y segunda apertura de un reconectador automático convencional.

La curva ‘B’ representa la característica de disparo de la tercera y cuarta apertura. Luego del cuarto disparo, que es con retardo de tiempo, el reconectador se bloqueará en abierto y solamanente se podrá cerrarlo manualmente después que la causa de la falla haya sido eliminada.


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FIG. 3.- CARACTERÍSTICAS DE DISPARO DE RECONECTADOR.

FIG. 3. CARACTERÍSTICAS DE DISPARO DE RECONECTADOR

CORRIENTE

TIE

MP

O

B.- RETARDADA

A.- INSTANTÁNEA

RETARDO EXTENDIDO(ALTERNATIVA)

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Un método con el cual pueden ser tratadas las fallas permanentes se ilustra en la Fig. 4. Se ha instalado fusibles a las salidas de cada ramal o subramal para limitar las salidas debido a fallas permanentes al ramal o subramal en donde ocurre la falla, esto es, los fusibles 1, 2, 3, 4, etc.

Existen tablas de coordinación como la ilustrada en la Tabla 1 para simplificar y facilitar el trabajo de coordinación reconectadores con fusibles.

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FIG. 4.- ALIMENTADOR DE DISTRIBUCIÓN CON RECONECTADOR AUTOMÁTICO Y FUSIBLES.

SUBESTACIÓN

SIMBOLOGÍA

FUSIBLE


CARGA

FIG. 4. ALIMENTADOR DE DISTRIBUCIÓN CON RECONECTADORESAUTOMÁTICOS Y FUSIBLES

A

1 3 4 8

952 B

RECONECTADOR

6 7

Y

X

W

W1

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TABLA 1. CAPACIDAD DE RECONECTADORES Y FUSIBLES.

CAPACIDAD CAPACIDADPERMANENTE DE

(*) CONTINUA DE TIRARECONECTADORES FUSIBLES

[A r.m.s.] [A r.m.s.]

MIN. 14 17,5 68MAX. 55 55 123MIN. 31 45 75 200MAX. 110 152 220 300MIN. 30 34 59 84 200 380MAX. 105 145 210 280 375 450MIN. 50 50 50 68 105 145 300MAX. 89 130 190 265 360 480 610

6T 8T 25T

CAPACIDAD EN AMPERIOS DE TIRA FUSIBLES G-E TIPO T

RANGO DE COORDINACIÓN [A r.m.s.]

Tabla 1. CAPACIDAD DE RECONECTADORES Y FUSIBLES

10T 12T 15T 20T2N* 3N*

(*) La capacidad de Amp. de los tirafusibles Hi-Surge de la G-E, tipo 1N, 2N y 3N tienen las curvas características tiempo corriente casi similares a los 1T, 2T y 3T de la norma EEI-NEMA.

5

10

15

25

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COORDINACIÓN RECONECTADOR – FUSIBLE

En la Fig. 5, nos muestra las curvas características tiempo – corriente de un reconectador automático similar a los indicados en la Fig. 3.

La curva del fusible C tiene dos partes: La parte superior representa la curva del tiempo de “despeje total” y la parte inferior representa la curva de “fundición del fusible”.

Los puntos de intersección de la curva del fusible ‘C’ con las curvas ‘A’ y ‘B’ del reconectador indican los límites dentro de los cuales la coordinación puede ser esperada.

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FIG. 5.- CURVAS CARACTERÍSTICAS TIEMPO – CORRIENTE DE RECONECTADOR Y FUSIBLE

C.- CURVA DE DESPEJE TOTAL DEL FUSIBLE. (CLEARING)

a

B.- CURVA DE RECIERRE TIEMPO RETARDADO

C.- CURVA DE FUSIÓN DEL FUSIBLE.

A.- CURVA DE RECIERRE INSTANTÁNEO

b

LÍMITE

CORRIENTE

TIE

MP

O

FIG. 5. CURVAS CARACTERÍSTICAS TIEMPO-CORRIENTE DERECONECTADOR Y FUSIBLE

c "b" LÍMITE DE CORRIENTE (MAX.)

"a" LÍMITE DE CORRIENTE (MIN.)

R

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COORDINACIÓN RECONECTADOR – FUSIBLE

En la Fig. 6 se observa lo siguiente:

La curva ‘A’ es la característica equivalente de “despeje total” de dos aperturas instantáneas (A) y es comparada con la curva de “afectación” del tira fusible, que es el 75% de su curva de fundición (melting – Time).

La curva B’ es la curva de calentamiento total del fusible, siendo esta igual a la suma de dos operaciones instantáneas (A) más dos operaciones retardadas (B), con la curva total de despeje – tiempo del fusible.

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FIG. 6.- CARACTERÍSTICA TIEMPO – CORRIENTE DE RECONECTADOR Y FUSIBLE.

CORRIENTE

TIE

MP

O

B'=2 x A + 2 x B TIEMPO EQUIVALENTE

a'

B

b'

A

A'=2 x A TIEMPO EQUIVALENTE

75% DE LA CURVA DE FUSIÓN (MELTING)

FUSIÓN DEL FUSIBLE (MELTING)

DESPEJE TOTAL DEL FUSIBLE (TOTAL CLEARING)

LÍMITES

FIG. 6. CARACTERÍSTICA TIEMPO-CORRIENTE DERECONECTADOR Y FUSIBLE

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COORDINACIÓN FUSIBLE – FUSIBLE

En la Fig. 7 se ilustra los principios generales de coordinación de fusibles en serie. El fusible (7) es llamado fusible protegido, y el fusible (8) es llamado fusible protector. Para una coordinación correcta, el fusible (8) debe despejar una falla en un lugar como X antes que el fusible (7) sea dañado o parcialmente fundido.

La mayoría de fabricantes de fusibles publican tablas con las cuales la coordinación es simple. Estas curvas eliminan la necesidad de comparar las curvas características de los fusibles. En la Tabla 2 se ilustra la coordinación Fusible – Fusible.

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FIG. 7.- CARACTERÍSTICA TIEMPO – CORRIENTE DE FUSIBLE

CORRIENTE

TIE

MP

O

FUSIBLE 7- CURVA DE FUSIÓN (MELTING)

FUSIBLE 8- CURVA DE DESPEJE TOTAL (TOTAL CLEARING)

75% DEL TIEMPO DE LA CURVA DEL FUSIBLE 7

LÍMITE DECOORDINACIÓN

FUSIBLEPROTEGIDO

FUSIBLEPROTECTOR

7 8 FALLA

30 K

35 K

140

FIG. 7. CARACTERÍSTICA TIEMPO-CORRIENTE DE FUSIBLE

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TABLA 2. FUSIBLES

CAPACIDADES EEI-NEMA(en AMP) del tira fusible

"protector"(8 en diagrama)

1K 1.350 215 300 395 530 660 820 1.100 1.3702K 110 195 300 395 530 660 820 1.100 1.3703K 80 165 290 395 530 660 820 1.100 1.370

5-AMP Hi-Surge 14 133 270 395 530 660 820 1.100 1.3706K - 37 145 270 460 620 820 1.100 1.3708K - - 133 170 390 560 820 1.100 1.370

10-AMP Hi-Surge - 16 24 260 530 660 820 1.100 1.37010K - - - 38 285 470 720 1.100 1.37012K - - - - 140 360 660 1.100 1.37015K - - - - - 95 410 960 1.37020K - - - - - - 70 700 1.20025K - - - - - - - 140 580

cuales los tira fusibles serán protegidos

Tabla No.2: FUSIBLES

40K

CAPACIDADES EEI-NEMA (EN AMP) DE TIRA FUSIBLE TIPO "K""PROTEGIDOS" (7 EN DIAGRAMA)

Máximas corrientes de cortocircuito RMS en Amperios para las

15K 20K 25K 30K6K 8K 10K 12K

IF 7 8

"PROTEGIDO" "PROTECTOR"FALLA

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PROTECCIÓN DE EQUIPOS

Es necesario proporcionar protección de sobrecorriente a equipos de distribución como capacitores y transformadores de distribución, el objetivo es:

- Proteger al sistema de los efectos de las fallas de

equipos

- Reducir la probabilidad de fallas violentas.

- Indicar el sitio de la falla.

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TRANSFORMADORES AUTO-PROTEGIDOS.

El término “auto-protegido” es aplicado a transformadores de distribución que tienen incorporado un fusible de expulsión primario internamente, un pararrayos montado directamente y un interruptor secundario también montado internamente.

El interruptor de bajo voltaje protege al transformador de sobrecargas excesivas y de fallas originadas en el sistema secundario. El fusible de expulsión tiene la función de remover al transformador fallado del sistema. La capacidad del fusible de expulsión es de 10-14 veces la corriente del transformador.

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TRANSFORMADORES AUTO-PROTEGIDOS.

El interruptor del lado secundario da protección contra excesivas cargas del transformador y para fallas que ocurran en la red secundaria dentro de su zona de alcance o protección.

Su característica tiempo-corriente es seleccionada para que siempre opere antes que el fusible primario sufra algún daño, como se indica en la Fig. 8. Por otro lado el interruptor no deberá operar para fallas más allá de los equipos de protección de los abonados.

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No. 10

T - 12

50 KVA 7.2 KV

T - 12BREAKER

FUSIBLE DE EXPULSIÓN No. 10

SECCIONADOR FUSIBLE 80 K

INTERRUPTORTQL 50 AMP. C-BDEL ABONO

0.05

0.05

0.5

5

50

500

0.1

1

10

100

1000

1 5 50 500 500010 100 1000 100000.5

TIE

MP

O E

N S

EG

UN

DO

S

AMPERIOS PRIMARIOS

FIG. 8. COORDINACIÓN DE SOBRECORRIENTE DE UN TRANSFORMADORDE DISTRIBUCIÓN AUTO-PROTEGIDO

80 K

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TRANSFORMADORES CONVENCIONALES.

Protegidos generalmente por fusibles de explosión montados en forma separada y en serie con la bobina primaria.

Si se desea mantener la capacidad del fusible lo más bajo posible es necesario considerar ciertas limitaciones de aplicación:

a) El fusible primario debe ser lo suficientemente alto para evitar daños por la corriente de magnetización, generalmente se diseña para llevar 12 veces la corriente nominal del transformador por un tiempo de 0.1 segundos sin daños.

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TRANSFORMADORES CONVENCIONALES.

b) El fusible primario no deberá dañarse por corrientes de impulso, o corrientes de descarga de pararrayos (dependiendo de la conexión utilizada) o por grandes corrientes de magnetización que pueden resultar de la saturación del núcleo debido a corrientes de impulso por descargas atmosféricas.

Con un fusible de una capacidad de 2-3 veces la corriente nominal del transformador, la corriente de fusión mínima bajo condiciones de tiempo largo (long-time) estará en el rango de 4-6 veces la capacidad del transformador.

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