INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA APARICIO ZUÑIGA JEAN PIERRE NUMERO DE CONTROL: 21010574 UNIDAD 5 PROTECCIONES Y SU COORDINACIÓN INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES JORGE SANCHEZ LEYVA INGENIERÍA ELÉCTRICA 1 Contenido 5.1 CRITERIOS GENERALES DE SELECCIÓN DE ...................................................... 4 PROTECCIONES. FILOSOFÍA DE LA COORDINACIÓN .............................................. 4 Esquemas de protección con relevadores. .................................................................. 4 Interruptores de potencia. ............................................................................................ 4 Objetivo de un Estudio de Coordinación de Protecciones. .......................................... 5 Metodología del Estudio de Coordinación de Protecciones. ....................................... 6 La coordinación de los intervalos de tiempo de los dispositivos de protección se determina de acuerdo con los siguientes parámetros: ................................................ 9 5.2 CURVAS DE TIEMPO-CORRIENTE DE RELEVADORES, FUSIBLES Y DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN DE .......................................................................... 9 SOBRECORRIENTE PARA ALTA, MEDIA Y BAJA TENSIÓN ...................................... 9 Fusibles. ...................................................................................................................... 9 Restauradores. .......................................................................................................... 11 Relevadores. ............................................................................................................. 13 Tipos de relevadores ................................................................................................. 13 5.3 PROTECCIÓN DE TRANSFORMADORES. PUNTOS ANSI E INRUSH ............... 16 Criterios para el ajuste de las protecciones de sobre corriente del transformador. ... 17 Esquemas de protección para transformadores de potencia mayores de 10 MVA. .. 18 5.4 PROTECCIÓN DE MOTORES DE BAJA Y MEDIA TENSIÓN. SELECCIÓN DE INTERRUPTORES Y FUSIBLES.................................................................................. 22 El seccionamiento ..................................................................................................... 22 - Protección automática contra corto circuito. ............................................................ 23 - Dispositivo para maniobras. .................................................................................... 23 - Protección contra sobre carga................................................................................. 23 Condiciones de fallas. ............................................................................................... 26 2 Clase de aislamiento: ................................................................................................ 26 Selección y ajuste de los dispositivos de protección. ................................................ 30 Relevadores bimetálicos ........................................................................................... 30 Interruptores Magnéticos ........................................................................................... 31 Interruptores Termo-Magnéticos ............................................................................... 31 5.5 PROTECCIÓN DE ALIMENTADORES PRIMARIOS. - SELECCIÓN DE FUSIBLES Y RELEVADORES........................................................................................................ 32 Pueden distinguirse tres tipos básicos de alimentadores primarios: ......................... 32 Si el siguiente dispositivo es un fusible se puede optar entre: .................................. 33 5.6 COORDINACIÓN ENTRE DISPOSITIVOS PRIMARIOS Y .................................... 34 SECUNDARIOS. SELECCIÓN Y AJUSTE. NOMENCLATURA Y NORMALIZACIÓN DE RELEVADORES DE PROTECCIÓN ............................................................................ 34 Referencias ................................................................................................................... 35 3 5.1 CRITERIOS GENERALES DE SELECCIÓN DE PROTECCIONES. FILOSOFÍA DE LA COORDINACIÓN Esquemas de protección con relevadores. Los diseños y presentaciones específicas varían mucho con los requerimientos de aplicación, las diferencias de construcción, y el tiempo de operación del diseño en particular. Los relevadores de estado sólido son usados en sistemas de protección de bajo voltaje donde el relevador y el circuito del interruptor automático son una unidad común. Es en este caso donde los relevadores de estado sólido son hoy en día muy efectivos. Interruptores de potencia. Los relevadores de protección haciendo una comparación sobre el «cerebro» para censar disturbios, pero como mecanismo de baja energía no son capaces de interrumpir y aislar el área con problemas del sistema de potencia. De esta manera los relevadores de protección y los interruptores de potencia son los equipos necesarios para el rápido aislamiento de un área con problemas o equipos 4 dañados. Así también, un interruptor sin relevadores tiene mínimo valor, esté podrá ser usado solamente para energizar o des energizar manualmente el equipo o los circuitos. Objetivo de un Estudio de Coordinación de Protecciones. Los objetivos de un sistema eléctrico de protección y coordinación son prevenir el daño al personal, minimizar el daño a los componentes del sistema y limitar la extensión y duración de la interrupción del servicio cuando una falla en el equipo, error humano o condicionas naturales adversas ocurran en cualquier porción del sistema. El sistema eléctrico debe ser diseñado y mantenido de modo que se proteja automáticamente. Los dispositivos de interrupción deben tener adecuada capacidad interruptora y las partes energizadas deben estar lo suficientemente aisladas o 5 contenidas dentro de un gabinete, esto para no exponer al personal a una explosión, fuego o arqueo. Metodología del Estudio de Coordinación de Protecciones. La metodología para el estudio de coordinación de protecciones de sobre corriente consiste en determinar los puntos de operación de las curvas de los dispositivos de protección y conjuntamente con las curvas características tiempo-corriente de los elementos serie del sistema, los cuales se expresan en ejes logarítmicos, para dar como resultado la gráfica final de coordinación. El dispositivo de protección próximo a una carga específica debe operar rápidamente, de acuerdo a los tiempos establecidos, operando con cierto retraso de tiempo la siguiente protección que está hacia la fuente. Para la selección y ajuste de protecciones se deben tomar las características que definen el comportamiento de una coordinación ideal: a) Sensibilidad. Define la característica por medio de la cual todos los dispositivos deben operar con señales relativamente pequeñas. b) Selectividad. Esta característica, sostiene que, al presentarse una falla en el sistema, deberá operar la protección más cercana al punto de falla, garantizando con esto la continuidad del servicio al resto de la instalación. c) Velocidad. Es una característica fundamental, pues la rapidez con que se despeje la sobre corriente es de suma importancia para disminuir al máximo los daños en la zona de falla. La velocidad depende de la magnitud de la sobre corriente y de la coordinación con las demás protecciones. 6 d) Confiabilidad. Esta característica en conjunto con la velocidad de despeje es de los puntos más importantes, ya que un relevador digital puede ser muy rápido y en un momento crítico puede fallar. Por esta razón las protecciones seleccionadas deben corresponder a una manufactura de primera calidad. e) Costo. La selección de un esquema específico de coordinación de protecciones, equipos y secuencias de operación, tiene como principal objetivo el proteger y aislar la zona fallada, evitando así que esta se extienda hacia más equipos. El costo de los esquemas depende de su selectividad, y por lo tanto se evalúa el punto óptimo o de equilibrio entre el costo y la selectividad de la protección. Aspectos Generales de la Coordinación de Protecciones. Una protección efectiva requiere que el dispositivo de protección sea seleccionado, calibrado, y ajustado para permitir circular la corriente normal de carga del equipo y sólo abriendo instantáneamente o con un retardo de tiempo cuando se presente un valor de corriente que sobrepase el umbral definido del flujo de corriente. El máximo servicio y la máxima continuidad son aspectos difíciles de equilibrar en el proceso de coordinación de las protecciones, por lo que lógicamente se prefiere la protección ante la coordinación selectiva. Esto obliga a considerar ciertos intervalos de tiempo entre las curvas y dispositivos de protección, ya que es la única forma de garantizar una operación secuencial correcta. 7 8 La coordinación de los intervalos de tiempo de los dispositivos de protección se determina de acuerdo con los siguientes parámetros: • La magnitud de la corriente de falla en el punto que se esté protegiendo. • Características del detector del dispositivo de protección. • La sensibilidad del dispositivo de protección correspondiente a las magnitudes de las corrientes de falla. • El margen de tiempo que se presenta entre el detector del dispositivo de protección y el propio tiempo de apertura del interruptor. 5.2 CURVAS DE TIEMPO-CORRIENTE DE RELEVADORES, FUSIBLES Y DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE PARA ALTA, MEDIA Y BAJA TENSIÓN Fusibles. Sus voltajes operan entre el nivel de voltaje de 2.4 y 34.5 kV, aquí el fusible es el más viejo, más simple y predominante de todos los dispositivos de protección. El fusible, un elemento de aleación metálica, es un detector de nivel y es simultáneamente el sensor y el dispositivo de interrupción. Se instala en serie con el equipo que se está protegiendo y opera por fusión de un elemento fusible en respuesta al flujo de corriente eléctrica superior a un valor predeterminado. 9 Las características del fusible varían considerablemente de un fabricante a otro y las especificaciones particulares deben obtenerse de la literatura apropiada. Todos los fabricantes de fusibles proporcionan dos curvas características de operación: • "tiempo mínimo de fusión" (MMT, minimum melting time) • "tiempo máximo de despeje" (MCT, máximum clearing time De acuerdo a las normas ANSI C37.41-1981 y su complemento ANSI C37.46-1981. Dicha curva se usa para coordinar con dispositivos de protección que se encuentran después del fusible en el sentido de circulación de la corriente de falla. Usualmente los fabricantes trazan esta curva, considerando una temperatura ambiente de 25° C y operando el fusible sin carga inicial. Tiempo de arqueo, es el intervalo durante el cual persiste el arco eléctrico. Esta curva se usa para coordinar con dispositivos de protección que se encuentran antes del fusible, en el sentido de circulación de la corriente hacia la falla. 10 Restauradores. El restaurador es un dispositivo electromecánico que sirve para reconectar alimentadores primarios de distribución, por lo que son auto controlados para interrumpir y cerrar automáticamente circuitos con una secuencia de cierre y apertura, esta secuencia de operación podrá llevarse a cabo dependiendo el ajuste hasta tres veces seguidos, terminando con una operación definitiva de cierre o apertura. 11 La secuencia de operación realiza dos funciones importantes: • Prueba la línea para determinar si la condición de falla ha desaparecido. • Discrimina las fallas temporales de las permanentes. 12 Además, el restaurador puede modificarse para proveer todas las operaciones rápidas, todas las operaciones, demoradas o cualquier combinación de operaciones rápidas seguidas por demoradas. Por ejemplo, para una secuencia 2A-2B, significa que el restaurador efectuara 2 operaciones rápidas con su curva «A» y dos operaciones lentas con su curva «B» y luego queda abierto. Las secuencias señaladas corresponden a un ajuste de 4 operaciones, siendo factible también, el poder disponer de ajustes con 3, 2 o incluso 1 operaciones; con las correspondientes combinaciones de curvas rápidas y/o lentas. Relevadores. Los relés de protección están constituidos por una o más unidades detectoras de falla o (Unidades de Medida), cuya función es recibir la información del equipo primario y discriminar si existe o no una condición anormal. Tipos de relevadores Basado en las características de operación de los relés contra sobre corriente pueden ser clasificados en tres grupos: corriente definida o instantánea, tiempo definido y tiempo inverso. Relevador de corriente definida o instantáneo: El ajuste es escogido de manera que, en la subestación más alejada de la fuente, el relé operará para una corriente de bajo valor y las corrientes de operación de los relés son incrementadas progresivamente en cada subestación, en dirección hacia la fuente. 13 Otra desventaja es la de distinguir entre corriente de falla en un punto u otro cuando la impedancia entre estos puntos es pequeña en comparación con la impedancia de la fuente, llevando a la posibilidad de una pobre discriminación. Relevador de tiempo definido: El ajuste de estos tipos de relé permite ser variado para manejar diferentes niveles de corriente usando diferentes tiempos de operación. La diferencia entre los tiempos de disparo para la misma corriente se llama tiempo de discriminación. 14 Relevador de tiempo inverso: La propiedad fundamental de los relés de tiempo inverso es que ellos operan en un tiempo que es inversamente proporcional a la corriente de falla. Los relés de tiempo inverso son generalmente clasificados en concordancia con su curva característica que indica la velocidad de operación. Su principio de funcionamiento da origen a una variedad de relés con diversas características de tiempo de operación y pequeñas diferencias de diseño eléctricas y mecánicas. 15 5.3 PROTECCIÓN DE TRANSFORMADORES. PUNTOS ANSI E INRUSH El transformador es el componente más importante de la subestación porque se encarga de convertir el nivel de tensión al valor requerido, y también tiene una gran relevancia por ser el equipo más caro. Por estos motivos, el transformador debe contar con un sistema de protección eficaz para evitar fallas que provoquen que el equipo deje de funcionar en la mayor medida posible. Según la norma CFE-G0000-62, los esquemas de protección se clasifican de la siguiente manera: • Dos transformadores de potencia de bobinado desde 1 hasta menos de 7,5 MVA. • Transformador de potencia de doble bobinado ≥7,5 MVA. • Transformador de potencia de tres devanados ≥10 MVA. • Autotransformador ≥10 MVA. • Reactor monofásico, reactor neutro ≥5 MVA. 16 • Reactor trifásico <5 MVA. Criterios para el ajuste de las protecciones de sobre corriente del transformador. Para ajustar la protección de sobre intensidad del transformador, es necesario establecer la curva de daño del transformador en la norma ANSI / IEEE C571091993, pues esta nos proporciona un límite de seguridad, a partir del cual se establecen las pautas de ajuste de protección. 17 Esquemas de protección para transformadores de potencia mayores de 10 MVA. Los transformadores por encima de 10MVA tienen el esquema de protección más completo, con dispositivos de detección internos y externos. Para la protección interna del transformador, el más utilizado es el relé buchholz o también conocido como relé de gas; detecta el flujo de gas provocado por la falla temprana en el transformador. En la detección externa es utilizada la protección diferencial, misma que por su gran velocidad y selectividad despeja fallas tanto del transformador como de aquellos componentes o equipos que se encuentren dentro de la zona diferencial, que se halla delimitada por la ubicación de los transformadores de corriente. La protección de respaldo está conformada mediante relevadores de sobre corriente, y debe coordinarse con la protección de los alimentadores de distribución. Sus funciones son proteger al transformador contra fallas en las barras de baja tensión y contra fallas externas en caso de fallar la protección de los alimentadores. 18 En la detección externa es utilizada la protección diferencial, misma que por su gran velocidad y selectividad despeja fallas tanto del transformador como de aquellos componentes o equipos que se encuentren dentro de la zona diferencial, que se halla delimitada por la ubicación de los transformadores de corriente. La protección de respaldo está conformada mediante relevadores de sobre corriente, y debe coordinarse con la protección de los alimentadores de distribución. Sus funciones son proteger al transformador contra fallas en las barras de baja tensión y contra fallas externas en caso de fallar la protección de los alimentadores. El relevador 5INT para detectar fallas a tierra, debe conectarse del transformador de corriente TC de neutro del transformador de potencia ya que, al circular la corriente de falla directamente por el neutro de transformador, su monitoreo a través de este TC da una mejor sensibilidad que la obtenida en la conexión residual de una estrella. Al disponerse de un interruptor en alta tensión, se recomienda que este relevador actúe sobre el mismo para eliminar las fallas de fase a tierra del devanado de baja tensión del transformador. Los relevadores que se encuentran instalados en el lado de baja tensión deben ser temporizados, por lo que normalmente no disponen o se les deshabilita su unidad instantánea. Cabe señalar que, según el tipo de relé utilizado o el principio de protección utilizado para su diseño, la protección de respaldo puede tener muchas variantes. Entre estas variantes, se pueden mencionar las siguientes: Proporcione protección contra sobre corriente de fase y neutro solo en el lado de bajo voltaje del transformador. 19 Protección de sobre corriente de fase solo en el lado de alto voltaje del transformador y la línea neutra del lado de bajo voltaje del transformador. Protección de sobre corriente de fase en el lado de alto voltaje del transformador, y protección de la línea neutra y la línea neutra restante en el lado de bajo voltaje del transformador. Además, el transformador de potencia cuenta con los siguientes dispositivos internos, los cuales pueden realizar funciones de protección, monitoreo o alarma según los requisitos establecidos: • Indicador y relé de nivel de aceite o líquido aislante (71Q) • Válvula y relevador de sobrepresión (63P) • Indicador y relevador térmico de líquido o aceite aislante (26Q) • Relevador e indicador térmico de sobrecarga del devanado (49T) Esquemas de protección para transformadores de potencia menores de 10 MVA. Para la protección externa del transformador se emplean los mismos fusibles de potencia en el lado de alta tensión y relevadores de sobre corriente en el lado de baja tensión. Los relevadores de sobre corriente de fase operan sobre el interruptor de banco de baja tensión protegiendo al transformador contra sobrecargas sostenidas y evitando que operen los fusibles de potencia cuyo costo es elevado y su tiempo de reposición es considerable. El relevador 5INT para detectar fallas a tierra, debe conectarse del TC de neutro del transformador de potencia ya que, al circular la corriente de falla directamente por el 20 neutro de transformador, su monitoreo a través de este TC da una mejor sensibilidad que la obtenida en la conexión residual de una estrella. Las fallas a tierra en el devanado de baja tensión del transformador son despejadas únicamente por los fusibles de potencia, pero con una reducción en su sensibilidad, por el efecto de la conexión delta-estrella. Para subestaciones que están dentro de este rango de capacidades, el relevador algunas veces es sustituido por un dispositivo de desfogue tipo «cuello de ganso» obturado por un vidrio que se rompe a una presión critica, permitiendo la salida de gases provocados por falla interna. Ocasionalmente se tienen transformadores de potencia en estas capacidades que cuentan con tanque conservador y poseen también el relevador de flujo y presencia de gases. 21 5.4 PROTECCIÓN DE MOTORES DE BAJA Y MEDIA TENSIÓN. SELECCIÓN DE INTERRUPTORES Y FUSIBLES Protección de motores eléctricos según el código eléctrico nacional. En el Código Eléctrico Nacional se establecen los requisitos mínimos para la protección de motores en baja tensión. En todo circuito ramal de motores debe existir al menos: El seccionamiento Lo provee un dispositivo que sea capaz de abrir el circuito con indicación visual de ON – OFF. El propósito es garantizar la apertura del circuito ramal con seguridad, para proteger a los usuarios y operadores. 22 - Protección automática contra corto circuito. Se trata de un dispositivo de acción instantánea (magnético o electrónico) capaz de detectar y cortar cualquier corriente superior a la corriente de arranque del motor, la cual puede ser varias veces la corriente nominal, dependiendo de la Letra de Código del motor. Esta puede ser una protección de fusible, bobina magnética o relé electrónico acoplado a un transformador de corriente. - Dispositivo para maniobras. Habitualmente se utilizan contactores electromagnéticos o arrancadores de compuerta electrónica. Realmente no es una protección, aunque puede soportar las corrientes de arranque. Aunque es para controlar el arranque y parada del motor, de hecho, es el dispositivo que abre y cierra el circuito ramal del motor tanto en operación normal como en sobrecarga. - Protección contra sobre carga. Este dispositivo está llamado a detectar las corrientes de sobrecarga comprendidas por encima de la corriente nominal; pero inferiores a las corrientes de cortocircuito. Aunque censa también a estas últimas, su accionamiento es retardado y no actúa suficientemente rápido para despejarlas. Esto lo debe hacer la protección de cortocircuito. En este caso suelen utilizarse relés bimetálicos, fusibles de acción retardada y relés electrónicos. Ejemplos de protección más comunes: 23 24 Generalidades de los controladores lógicos programables en sistemas de protecciones de motores. En la actualidad, relés o dispositivos electrónicos multifunción fabricados para protección de motores. Los más modernos incorporan puertos de comunicación serie que transmiten digitalmente todos los datos del circuito donde están instalados los motores. 25 Condiciones de fallas. Temperatura máxima: El aislamiento es la parte más vulnerable de los motores. Se especifica que la vida útil de a está directamente vinculada a la vida útil del sistema de aislamiento. Si la temperatura máxima que puede soportar no es, el motor podría funcionar durante muchos años. Clase de aislamiento: 26 Los recalentamientos eventuales y más aún los permanentes, disminuyen la vida de un motor. Balance de fases: Cuando los sistemas de voltaje que alimentan un motor se desequilibran, se forman campos magnéticos de secuencia positiva y negativa en el estator que determinan los opuestos en el rotor. En esta condición, la máquina pierde en eficiencia y el desperdicio se transforma en una mayor cantidad de calor. Esta eventualidad podría preverse mediante dispositivos que impidan el funcionamiento del motor cuando las tensiones de están fuera del rango preestablecido. Fase Única: Una condición extrema del desbalance de fases ocurre cuando falta alguna de las fases del sistema trifásico. Para esta condición bien podría emplearse un dispositivo que permita censar la presencia de las tres fases e interrumpir la operación cuando falte alguna de ellas. Rotación del eje: Si el motor está energizado pero el eje no gira, obviamente tomará la corriente de arranque de la red que, como sabemos, puede varias veces la corriente nominal. La instalación de un dispositivo que pueda detectar el movimiento de será una protección conveniente. Velocidad de rotación: Un caso complementario de la protección anterior es la velocidad de rotación. Ya sea que el eje no esté girando o en velocidad nominal a plena carga, el punto de operación se desplaza hacia la zona de sobrecarga y puede moverse peligrosamente hacia la zona de falla y se bloquea. 27 Incluso cuando funciona a baja velocidad, el enfriamiento se vuelve ineficaz y la temperatura del devanado aumentará considerablemente. Vibraciones: Las vibraciones mecánicas dan como resultado cargas en las que se mueve el punto de funcionamiento nominal del motor, lo que provoca un aumento de la temperatura. Un sistema que pueda detectar la vibración y el funcionamiento del motor en estas condiciones sería lo más recomendable. # de arranques y paros: Los arranques y paradas continuos aumentan el calor acumulado en el devanado. Los motores europeos están especificados para esta condición; no así los americanos; sin embargo, ambos se ven afectados por el calentamiento acumulado es producido por esta condición. Hay dispositivos de conteo que pueden evitar que el motor arranque cuando un número predeterminado de arranques se ha igualado en un período de tiempo determinado. Humedad en el aislamiento: En efecto, la acumulación de humedad facilita las corrientes de fuga a través del material aislante, exponiendo al motor a una condición de falla a tierra, entre fases o al cortocircuito según sea el caso. Caso concreto es el Relé electrónico VIGILOHM de MERLIN GERIN el cual aplica un voltaje de 24 voltios DC entre una fase y la tierra del motor mientras éste se encuentra des energizado. Al mismo tiempo el equipo se encarga de monitorear la corriente de fuga determinando la resistencia del aislamiento. Falla a tierra: La falla a tierra es la condición más común que ocurre debido a la pérdida de aislamiento en los motores. La vibración, el efecto Joule, la fricción, la contaminación y el calor son la causa inmediata de casi todas las fallas a tierra de los devanados. Un relé de falla a tierra puede ser la solución más adecuada. 28 Fallas de aislamiento: Las fallas de aislamiento degeneran en cortocircuitos entre espiras de una misma fase, a tierra, entre fases y trifásicos. Este último es el más cruento y destructivo de todos. Tiempo máximo de rotor bloqueado: Cuando el motor es energizado el rotor parte desde la condición de parado a la condición de giro. Este proceso debe durar un tiempo relativamente breve hasta que el rotor alcance la velocidad nominal, alrededor del 90% al 95% de la velocidad sincrónica. Se puede utilizar un dispositivo que mida el tiempo de arranque y que desconecte el sistema en caso de que se exceda el tiempo prefijado para el arranque. Bloqueo de rotor durante la marcha: Esta es una condición especial: el rotor estaba girando normalmente y se detiene rápidamente. Podría ser a causa de una brusca sobrecarga mecánica un problema similar. En este caso habría que detectar el giro del rotor y desconectar el suministro en caso de una parada intempestiva. Marcha en vacío: La marcha en vacío se manifiesta por una sobre velocidad. Esta condición es crítica en motores DC del tipo serie, ya que, sin carga, el motor se embala y puede destruirse. Para ambos casos, sería conveniente detectar la velocidad de rotación e indicar la condición de sobre velocidad o la pérdida de carga. Inversión del sentido de giro: El sentido de giro en los motores trifásicos está determinado por la secuencia de las fases y en los motores monofásicos por el sentido de la corriente en el arrollado de arranque en contraposición con el de marcha. 29 Selección y ajuste de los dispositivos de protección. Las siguientes recomendaciones tienen como objetivo orientar a los usuarios en la elección a priori de los dispositivos de protección adaptados a cada caso. Los ajustes, son los ajustes máximos que permiten las normas. Está claro que cada caso es un problema que necesita ser resuelto con un estudio más detallado por parte del profesional en el campo. Aplicación: Protección contra Cortocircuito. Muy recomendado en la protección de transformadores y también protecciones de respaldo para otros dispositivos de protección. En los motores, se puede utilizar un fusible de elemento doble para proporcionar un rango de protección que incluye el rango de sobrecarga. Selección: Basado en la corriente nominal y también tomando la capacidad de corte. Ajuste: No tienen ajuste. El valor máximo permitido por las normas es el 300% de la corriente nominal. Relevadores bimetálicos Aplicación: Usualmente utilizados en protección de sobrecarga en motores de baja tensión. Selección: Se seleccionan en atención a la corriente nominal del motor a la tensión de trabajo. Ajuste: Pueden ajustarse entre el 80% y el 125 de la corriente nominal del motor. El valor de ajuste máximo es el 125% de la corriente nominal del motor. La recomendación es ajustarlo a un valor más bajo, permitiendo un arranque normal. Capacidad de interrupción: Es la máxima corriente de corto circuito que el dispositivo puede interrumpir de forma segura. 30 Interruptores Magnéticos Aplicación: Son recomendables para corto circuito y en especial para motores. Selección: Teniendo en cuenta el valor de la corriente de cortocircuito de la curva de daño del aislamiento. Normalmente se selecciona en de acuerdo con el valor esperado de la corriente de arranque. Ajuste: No todos tienen ajuste. En caso de tenerlo, la recomendación es ajustarlo al máximo, siempre que se permita arrancar el motor. El ajuste máximo permitido por las normas es el% de la corriente nominal, en función de la letra del código y el factor de servicio del motor. Interruptores Termo-Magnéticos Aplicación: Ampliamente utilizados en las protecciones de baja tensión. Son útiles para proteger cargas de iluminación general, hornos, enchufes eléctricos, etc. No son tan eficaces en la protección debido al rango de las corrientes de arranque de sobrecarga. Selección: En atención a la corriente nominal de la carga y a la capacidad de interrupción de contacto. Ajuste: No todos tienen ajuste. Algunos de mayor precio, permiten ajustes del disparo instantáneo para la protección en el rango de las corrientes de cortocircuito; más propiamente, en el rango de las corrientes de arranque. Versiones más modernas y sofisticadas, permiten ajustes de ambos rangos. 31 5.5 PROTECCIÓN DE ALIMENTADORES PRIMARIOS. - SELECCIÓN DE FUSIBLES Y RELEVADORES. Pueden distinguirse tres tipos básicos de alimentadores primarios: • Tipo rural: Con dos tipos de carga, que alimenta a pequeños pueblos cuya carga se caracteriza por pequeños motores e iluminación y aquella que alimenta grandes sistemas de bombeo. • Tipo urbano: Uno con carga de iluminación, pequeñas y grandes empresas y pequeñas industrias. • Tipo industrial: Urbano o rural caracterizado por el consumo de energía y por tanto grandes motores. Los alimentadores primarios son responsables de transportar energía eléctrica desde los sistemas eléctricos a los transformadores de distribución. Los alimentadores primarios normalmente son de estructura radial. La forma más usual de protección para las fallas que se presentan en el alimentador primario es la de sobre corriente, a través de: a) Restauradores hidráulicos, electrónicos o micro procesados en subestaciones rurales pequeñas con niveles de falla menores. b) Interruptores de potencia asociados a esquemas conformados por tres relevadores de fase alimentados a través de igual número de TC’s cuyos secundarios se conectan en estrella y un relevador residual que como su nombre lo 32 indica se conecta al neutro común de la estrella formada, en subestaciones urbanas o con circuitos del tipo industrial y niveles de falla considerables. Para el caso de restauradores, debe disponerse además de los dispositivos detectores de fase, de accesorios que permitan la operación en fallas a tierra. También debe disponer para líneas aéreas, de un relevador o función de re cierre automático que permita re cerrar el interruptor cuando este abre por la acción de los relevadores de sobre corriente para liberar fallas transitorias, que son las que se presentan en un gran porcentaje en los sistemas de distribución aéreos. Existen diferentes curvas características de funcionamiento para sobre corriente, como ya se indicó anteriormente, por lo que deben tenerse en cuenta: Para una curva extremadamente invertida, lo más adecuado es una buena coordinación con los fusibles. Para una curva muy invertida, la coordinación con los restauradores es la más adecuada. Para las curvas de tiempo inversas e independientes, se coordinarán con varios de los disparadores de tierra del restaurador El funcionamiento de la unidad a la corriente máxima instantánea dependerá de si el siguiente dispositivo en apagarse es un fusible o un reconectado. Si el siguiente dispositivo es un fusible se puede optar entre: a) Configurar la unidad instantánea para detectar fallas en la protección del fusible, para la primera operación de protección; luego bloquee su funcionamiento mediante los contactos auxiliares del relé de reenganche para que, si no se elimina la falla en 33 esta primera ocasión, active un retardo de tiempo, dando tiempo a que se queme el fusible. b) Configure la unidad instantánea de modo que no detecte en la ranura del fusible y configure la unidad temporizada para quemar el fusible. 5.6 COORDINACIÓN ENTRE DISPOSITIVOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS. SELECCIÓN Y AJUSTE. NOMENCLATURA Y NORMALIZACIÓN DE RELEVADORES DE PROTECCIÓN La coordinación de los relés se obtiene mediante definiendo de antemano los relés primarios que debe soportar cada relé. El utilizado para definir la impedancia de ajuste se basa en evitar que la protección de respaldo no se superponga a la protección primaria. La protección de la red de transporte tiene la función de detectar las fallas que ocurren en la subestación y de aislarlas rápidamente en todos los trayectos de corriente de cortocircuito. La liberación de fallas debe realizarse lo más rápido posible para los daños del sistema y los usuarios. Sin embargo, la protección debe ser selectiva, esto intenta aislar el elemento defectuoso. La protección de los sistemas de transmisión consta de una protección primaria y una de respaldo. En la protección la operación es de alta velocidad y es la que intenta aislar la sección mínima de la red antes de la protección de respaldo es una acción retrasada, es decir, solo funciona si falla la protección primaria. 34 La coordinación de los relés de distancia se realiza definiendo los relés primarios que debe soportar cada relé y también definiendo el ajuste de todos los relés, de modo que, en caso de falla, los relés que actúan sobre los interruptores que conectan o desconectan el elemento defectuoso aquellos que deben liberarlo y es solo cuando falla la protección principal que debe operar la protección de respaldo. Referencias Academia.Edu. (2021). ANALISIS DE CORTO CIRCUITO. Obtenido de https://www.academia.edu/33365241/ANALISIS_DE_CORTO_CIRCUITO aplicada, A.-E. (junio de 2021). Como especificar un centro de control de motores. Obtenido de https://www.electricaplicada.com/especificar-centro-control-motoresccm/ COES SINAC. (julio de 2014). 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