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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



• Temas:

• Características generales de dispositivos:

– Fusibles.

– Relés de protección.

– Interruptores de potencia.

– Seccionadores y reconectadores automáticos.



• En general:

– Cada dispositivo se debe seleccionar con base a

tres características:

• Tensión nominal.

• Corriente de operación continua.

• Corriente de interrupción.



• 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%.



• Corriente de interrupción:

– Corriente que el dispositivo debe estar en

capacidad de interrumpir a la tensión nominal.

– Normalmente se expresa en [VA].



• 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.



• 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..”



• 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.



• 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.



– 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.



Para montaje en S/E. Para montaje en poste.



• 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.



• 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.



• 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.



• “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.



• 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.



La corriente cae a cero a medida que el voltaje cae a cero.



• 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.



• 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.



• 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.



• Fusibles de alta tensión (Clase E).

– “Melting time”: tiempo que le toma al fusible

abrir el circuito.

– “Continuous current”: Corriente de operación

continua.



• 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.



• Los requerimientos de tensión son:



• 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.



• En el caso de transformadores:

– El fusible debe transportar al menos 12 veces la

corriente nominal primaria por 0.1 segundos.



• Fusibles de distribución.

– Protección de alimentadores.

– La aplicación de fusibles en protección de circuitos

implica una coordinación rigurosa.



• 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.



+ lento



• La curva dada por

los fabricantes es:



• 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).



• 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.



• Rango de tiempos en los cuales el fusible

abrirá el circuito para una corriente dada.

Rango de

apertura



• 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.



• 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.



• 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.



• 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.



• Es necesario conocer los límites de operación

continua:



• Ejemplo:



• Escogencia inicial:

– Fusible en C 15T.



• 2, el 15T coordina con el 25T y 30T.



• Como la corriente de falla en B es de 1550, se

escoge el 30T

Puede manejar los

36 A



• 3, el 30T coordina con el 50T, 65T y 80T



• Debido a la corriente de falla máxima y a la

corriente normal de carga se escoge el 80T.