CORTO CIRCUITO Y COORDINACIÓN DE PROTECCIONES

- TEORÍA, MÉTODOS DE SOLUCIÓN y EJEMPLOS -
 

4.1 SELECCIÓN DE EQUIPOS

 

4.1.1 PROTECCIONES

 

Utilizando los resultados del estudio de corto circuito es posible identificar las protecciones que no soportan el corto circuito existente. Además, con esos resultados es posible ajustar óptimamente los parámetros de los relevadores e interruptores ajustables. En general, esos parámetros cumplen con los siguientes puntos:

a) Todos los elementos de protección, sean fusibles o interruptores deben tener una característica de apertura bajo corto circuito "ampere interrupting rating (AIR)", mayor que la corriente de corto circuito en ese lugar del circuito.  Si no están marcados, los interruptores automáticos tienen una característica de 5000 A, y, los fusibles de 10000 A de acuerdo con la NOM-001-SEDE-2005 [1.5].

 

b) Se debe considerar no tan solo que opere a la corriente de corto circuito, sino que también que permita la corriente a rotor bloqueado de un arranque de motor, o de la corriente IN-RUSH de un transformador.

 

 

Para la adecuada selección es importante tomar en cuenta cómo reaccionan los diferentes tipos de protecciones.


Las protecciones reaccionan de acuerdo a las corrientes de corto circuito [1.1].
Reaccionan a la CORRIENTE RMS SUBTRANSITORIA SIMÉTRICA:
relevadores de inducción de alta velocidad (0,05 s) relevadores de protección de generadores, transformadores y diferenciales de bus.

Reaccionan a la CORRIENTE RMS SUBTRANSITORIA ASIMÉTRICA:
Parte magnética de los circuit breakers; relevadores de tipo armadura; fusibles rápidos; parte instantánea de interruptores electromagnéticos en baja y media tensión.

Reaccionan a la CORRIENTE RMS TRANSITORIA SIMÉTRICA:
Relevadores de retardo que operan más lento que 0,1 s; fusibles con características más lentas que 0,1 s; interruptores electromagnéticos de baja y media tensión con funciones de retardo más lentas que 0,1 s.

 



 

 

 

Recordamos que la asimetría de la onda resultante a partir del corto circuito depende de la relación reactancia a resistencia (X/R) del circuito hacia la fuente, y también del punto en la onda senoidal donde la falla se presenta.

 

 

Cuando se requiere conocer la corriente asimétrica subtransitoria de la fase con mayor corriente de las tres fases, se pueden utilizar los coeficientes de la siguiente gráfica de acuerdo con la relación X/R de la Zeq en el punto de la falla.

 

 

 

En la práctica, se usan factores de 1,5 en baja tensión y 1,6 en media tensión [1.1], con excepción de un factor de 1,5 para tensiones de 2,4 a 5 kV solamente si hay transformadores y existe una distancia apreciable entre el punto de falla y la fuente.

 

 

 

 

4.1.1.1 FUSIBLES DE MEDIA TENSIÓN

 

Los fusibles de media tensión son especificados por corriente simétrica pero están probados para aguantar una corriente asimétrica de X/R de 15

 

 

4.1.1.2 INTERRUPTORES DE MEDIA TENSIÓN

 

Los interruptores de media tensión se especifican por su corriente de apertura y su corriente momentánea. El estándar ANSI/IEEE C37.010 muestra un método preciso para su selección. También son especificados por corriente simétrica pero están probados para aguantar una corriente asimétrica hasta de una relación X/R de 15.

 

 

4.1.1.3 FUSIBLES E INTERRUPTORES DE BAJA TENSIÓN

 

Los elementos de protección en bajo voltaje tienen como especificación su capacidad de corto circuito simétrica porque se considera que dichos elementos tienen un tiempo de operación de uno a dos ciclos y que operan normalmente en circuitos con factor de potencia de 0.15 o mayor, lo que corresponde a una relación X/R de 6,6.

Para relaciones mayores de X/R las referencias son los estándares NEMA-AB1 y SG2-1 para interruptores de caja moldeada y fusibles respectivamente.

 

 

 

4.1.2 SELECCIÓN DE CABLES POR CORTOCIRCUITO

 

Cables de cobre con forro termoplástico de 75 C soportan:

  • 100 amperes de corriente rms en 5 segundos por cada 2,14 mm2 de área transversal.

Nota: El cal 14 AWG tiene 2,08 mm2

 

 

Cables de cobre sin forro soportan:

  • 100 amperes de corriente rms en 5 segundos por cada 1,47 mm2 de área transversal.

Nota: El cal 16 AWG tiene 1,31 mm2.

Como van normalmente en canalizaciones juntos con conductores forrados, conservadoramente se usan los mismos 2,14 mm2, lo que se muestra en el nomograma de la ICEA.

 

Cables de cobre se funden con

  • 100 amperes de corriente rms en 5 segundos por cada 0,82 mm2 de área transversal.

Nota: El cal 18 AWG tiene 0,824 mm2.


 

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