protec tema4

Fundación Universidad Nacional de San Juan - Instituto de Energía Eléctrica PROTECCION DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA

CORPORACIÓN “CENACE”

CURSO DE POSGRADO:

“OPERACIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA”

MODULO VI

PROTECCIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA Y AUTOMATISMOS

FUNDACIÓN UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN INSTITUTO DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Quito, Ecuador, julio del 2001.


TEMA 4

PROTECCIÓN POR FUSIBLES, RECONECTADORES Y SECCIONALIZADORES

Una amplia variedad de equipamiento es utilizada para proteger redes de distribución. El tipo particular de protección depende de los elementos del sistema ser protegidos y del nivel de tensión, y, aunque no hay normas específicas para todas las protecciones de redes de distribución, se pueden dar algunas indicaciones de cómo trabajan tales sistemas. 4.1 Equipamiento Los dispositivos más utilizados en la protección de redes de distribución son: • Relés de sobrecorriente • Reconectadores • Seccionalizadores • Fusibles La coordinación de relés de sobrecorriente fue tratada con detalle en el capítulo 3, y en este capítulo se verá los aspectos referidos a los restantes dispositivos mencionados. 4.1.1 Reconectadores Un reconectador es un dispositivo con la capacidad de detectar condiciones de sobrecorriente de fase y fase-tierra, para interrumpir el circuito si tal sobrecorriente persiste luego de un tiempo predeterminado, y luego reconectar la línea en forma automática para reenergizarla. Si la falla, que originó la operación, persiste, luego el reconectador permanecerá abierto posteriormente a un número especificado de operaciones, aislando luego la sección fallada del resto del sistema. En un sistema de distribución aéreo, entre el 80% al 95% de las fallas son temporarias, al menos por algunos ciclos o segundos. Por lo tanto el reconectador, con su característica de apertura/recierre, previene al circuito de ser desconectado definitivamente antes fallas temporarias. Normalmente los reconectadores se diseñan para realizar hasta tres operaciones de apertura y recierre y, luego de eso, la operación final para terminar la secuencia. Se permite usualmente una operación de cierre adicional por medios manuales. Los mecanismos de conteo registran las operaciones de las unidades de fase y de tierra, los cuales pueden ser inicializadas también por dispositivos controlados externamente cuando se dispone de medios de comunicación apropiados. Las curvas características de operación tiempo-corriente de los reconectadores son normalmente tres: una rápida y dos temporizadas, designadas como A, B y C respectivamente. La fig. 4.1 muestra un conjunto típico de curvas tiempo-corriente. Sin embargo, los nuevos reconectadores con controles basados en microprocesadores tienen curvas que pueden definirse a placer por teclado, lo cual permite seleccionar las mismas de acuerdo a las necesidades de coordinación tanto para fallas fase-fase como las de fase-tierra. Esto permite reprogramar las características sin la necesidad de cambiar componentes.


Fig. 4.1 Curvas tiempo-corriente de reconectadores

La coordinación con otros dispositivos de protección es importante para asegurar que cuando ocurre una falla se desconecte solo la mínima sección posible del circuito para minimizar la interrupción del servicio a los consumidores. Generalmente, la característica de tiempo y la secuencia de operación del reconectador se seleccionan para coordinar con los dispositivos aguas abajo. Luego de seleccionar el tamaño y la secuencia de operación del reconectador, los dispositivos aguas arriba se ajustan para obtener una coordinación correcta. Una secuencia típica de operación de un reconectador para una falla permanente se muestra en la fig. 4.2.


Fig. 4.2 Secuencia típica de operación de un reconectador

El primer disparo de apertura se lleva a cabo en forma instantánea para despejar fallas temporarias antes de que provoquen daños en las líneas. Los tres disparos posteriores se producen con retardo temporizado con ajustes de tiempos predeterminados. Si la falla persiste, la operación con retardo permite abrir primero a otras protecciones más cerca de la falla, limitando la porción de red que se desconecta. Las fallas a tierra son menos severas que las fallas entre fase y, por lo tanto, es importante que el reconectador tenga una sensitividad apropiada para detectarlas. Un método es utilizar TI conectados en forma residual de tal forma que la corriente residual resultante en condiciones normales de operación sea aprox. igual a cero. El reconectador debe operar cuando la corriente residual resultante exceda el valor de ajuste, como ocurriría en el caso de fallas a tierra. Los reconectadores pueden clasificarse como sigue: • Monofásicos y trifásicos • Mecanismos con operación hidráulica o electrónica • Aceite, vacío o SF6 En la fig. 4.2 se muestra el aspecto de un reconectador con control hidráulico y el control de un reconectador controlado con microprocesador, el cual se instala normalmente en forma externa.

Reconectador con control hidráulico Control de un reconectador electrónico


Fig. 4.2 Tipos de controles Los reconectadores monofásicos se utilizan cuando la carga es predominantemente monofásica. En tal caso, cuando ocurre una falla monofásica el reconectador debe desconectar en forma permanente la fase fallada, y así mantener el servicio en las otras fases. Los reconectadores trifásicos se utilizan cuando es necesario desconectar las tres fases con el objeto de prevenir cargas desbalanceadas en el sistema. Los reconectadores con control hidráulico tienen una bobina de desconexión en serie con la línea. Cuando la corriente excede el valor de ajuste, la bobina atrae un pistón el cual abre los contactos principales del reconectador e interrumpe el circuito. La característica de tiempo y secuencia de operación son dependientes del flujo de aceite en cámaras diferentes. El control electrónico está normalmente localizado afuera del reconectador, y recibe señales de corriente de un bushing tipo TI. Cuando la corriente excede el ajuste predeterminado, se inicia un disparo con retardo el cual resulta finalmente en una señal de disparo que se transmite al mecanismo de control del reconectador. El circuito de control determina el cierre y apertura siguiente del mecanismo, dependiendo de su ajuste. Los reconectadores con mecanismo de operación electrónico utilizan una bobina o motor para cerrar los contactos. Los reconectadores con aceite utilizan el mismo para extinguir el arco y también para actuar como aislación. El mismo aceite se puede usar en el mecanismo de control. Los reconectadores de vacío y SF6 tienen la ventaja de requerir menos mantenimiento. Los reconectadores se instalan en los siguientes puntos de la red de distribución: • En subestaciones, para proveer protección primaria de circuitos • En alimentadores principales, para permitir el seccionamiento a lo largo de la línea y

de ese modo prevenir la pérdida de un circuito completo debido a fallas en los extremos.

• En ramas o derivaciones, para prevenir la apertura del circuito principal debido a fallas en las mismas.

Cuando se instalan reconectadores es necesario tener en cuenta los siguientes factores:

1. tensión del sistema 2. niveles de cortocircuito 3. corriente máxima de carga 4. corriente mínima de cortocircuito en la zona protegida por el reconectador 5. coordinación con otros dispositivos de protección localizados hacia la fuente y

hacia la carga 6. sensitividad de operación para fallas a tierra

La tensión nominal y la capacidad de cortocircuito del reconectador deben ser igual o mayor que los valores existentes en el punto de instalación. Los mismos criterios deben aplicarse en cuanto a la capacidad de corriente de los reconectadores respecto a la corriente de carga máxima a ser transportada por el circuito. Es necesario también asegurar que la corriente de falla al final de la línea protegida sea lo suficientemente alta para provocar la operación del reconectador. 4.1.2 Seccionalizadores


Un seccionalizador es un dispositivo el cual automáticamente aísla las secciones falladas de un circuito de distribución, una vez que un reconectador o interruptor han interrumpido la corriente de falla y se instala comúnmente aguas debajo de un reconectador. Dado que los seccionalizadores no tienen la capacidad de interrumpir corrientes de falla, luego deben ser utilizados con dispositivos back-up que tenga esa capacidad. El seccionalizador cuenta el número de operaciones del reconectador durante las condiciones de falla. Luego del número predefinido de aperturas del reconectador, y mientras el mismo está abierto, el seccionalizador abre y separa la sección falladas de la línea. Esto permite al reconectador cerrar y reestablecer el suministro en aquellas áreas libres de falla. Si la falla es temporaria, se resetea el mecanismo de operación. En la fig. 4.3 se muestra el aspecto de un seccionalizador. Al igual que los reconectadores, los seccionalizadores se construyen monofásicos y trifásicos con mecanismos de control hidráulico o microprocesado. Un seccionalizador no tiene una característica de operación tiempo-corriente, y puede utilizarse entre dos dispositivos de protección con curvas de operación que estén muy cercanas y donde no es posible un salto adicional entre curvas para coordinar.

Fig. 4.3 Aspecto típico de un seccionalizador

Los seccionalizadores con control hidráulico poseen una bobina en serie con la línea. Cada vez se produce una sobrecorriente, la bobina mueve un pistón que activa un mecanismo de conteo cuando el circuito está abierto y la corriente es cero. Luego de un número predeterminado de aperturas del circuito, los contactos del seccionalizador se abren por medio de resortes pre-tensionados. Este tipo de seccionalizador puede ser cerrado en forma manual. Los seccionalizadores con control electrónico son más flexibles en su operación y más fáciles de ajustar. La corriente de carga se mide por medio de TI y la corriente secundaria alimenta a un circuito de control que cuenta el número de operaciones del reconectador asociado y luego envía una señal de disparo al mecanismo de apertura. Este tipo de seccionalizador se construye con cierre manual o con motor. Para seleccionar un seccionalizador deben considerarse los siguientes aspectos: • Tensión del sistema


• Corriente de carga máxima • Nivel máximo de cortocircuito • Coordinación con otros dispositivos instalados aguas arriba y abajo La tensión y corriente nominal del seccionalizador deben ser iguales o mayores que los valores máximos de tensión o carga en el punto de instalación. La capacidad de cortocircuito de un seccionalizador debe ser igual o mayor que los niveles de falla en el punto de instalación. El máximo tiempo de despeje del interruptor asociado no debe exceder la capacidad nominal de cortocircuito del seccionalizador. Los factores de coordinación que se deben tener en cuenta incluyen el ajuste de la corriente de arranque y el número de operaciones del interruptor asociado antes de la apertura. 4.1.3 Fusibles Los fusibles son los dispositivos de sobrecorriente más baratos y simples que se utilizan en la protección de redes de distribución. Al mismo tiempo son uno de los más confiables, dado que pueden brindar protección un tiempo muy prolongado (por arriba de 20 años) sin estar sujeto a tareas de mantenimiento. Un fusible seleccionado en forma adecuada debe abrir el circuito por destrucción del elemento fusible, eliminando el arco establecido durante la destrucción y luego mantener las condiciones del circuito abierto con tensión nominal aplicada en sus terminales, es decir que no haya arco a lo largo del elemento fusible. A pesar de que el fusible es simple en apariencia su función es compleja. Para que actúa en forma adecuada debe: • Censar las condiciones tratando de proteger • Interrumpir la corriente rápidamente • Coordinar con otros dispositivos de protección Un elemento fusible (denominado también“link”) para redes de distribución sirve como “vínculo débil” en dispositivos de protección de tipo de expulsión, de los cuales el más común y utilizado es el “cutout”. Esto es, el link es el componente reemplazado luego de ejercida la protección deseada. Este consiste en tres partes básicas (fig. 4.4):

• Botón • Elemento fusible • Guía

Fig. 4.4 Partes del fusible


Como se mencionó anteriormente los fusibles expulsión deben utilizarse conjuntamente con otro dispositivo para operar apropiadamente. El más típico es el cutout, disponible en eslabón abierto (open link), abierto (open) y diseño cerrado (fig. 4.5):

Fig. 4.5 Tipos de fusibles de expulsión

El largo y el diámetro del elemento son determinantes de las características del fusible. Mientras más largo el fusible más rápido operará para bajos niveles de corriente de cortocircuito. Para niveles altos de corrientes de cortocircuito, la elevación de temperatura es muy rápida y el calor no puede ser disipado desde el centro del elemento fusible. Como consecuencia, el tiempo de fusión en el rango de altas corrientes de falla no depende fuertemente del largo del elemento sino del diámetro. El fusible de expulsión, como su nombre lo implica, expulsa gases durante su operación. Un fusible de expulsión típico utiliza una sección de elemento fusible relativamente corta para censar la sobrecorriente e iniciar el arco requerido para la interrupción. Anexado a este elemento fusible corto hay un elemento conductor de mayor sección, denominado guía del fusible, el cual conecta al fusible al resto del equipamiento como sea requerido. Durante la presencia de una falla, el elemento fusible se fundirá causando un arco dentro del cartucho del fusible. Cuando se produce el arco, se desprenden rápidamente gases desde sustancias especiales (usualmente fibras) localizadas muy cercanamente al elemento fusible. La función primaria de los gases desprendidos es desionizar y apagar el arco generado por los gases ionizados y permitir la formación de un medio dieléctrico que pueda atenuar la tensión de reestablecimiento. Una de las principales ventajas de estos dispositivos es que pueden ser recargados con un link fusible relativamente económico. Existe una amplia variedad de tipos y tamaños de links fusibles que podrían utilizarse en el mismo compartimiento del fusible. La diferencia entre fusibles está determinada por la relación de velocidad, la cual se define como la relación entre las corrientes de fusión 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 fusión de 130 A para 0.1 s y 12 A para 300 s lo que resulta en una relación de velocidad de 10.8. Los fusibles lentos tienen una relación de velocidad entre 10.0 y 13.0. Los fusibles rápidos tienen una relación de velocidad entre 6.0 y 8.1. A continuación se listan los tipos de link fusibles que existen hoy en día en el mercado según normas AYEE, ANSI C.37.40,41,42,46,47 y 48, IRAM 2400, NIME y NEMA: - K: Conducen hasta 150% de su In sin daños (relación de velocidades 6 a 8) - T : Más lentos que los K (relación de velocidad 10 a 13) - Std : Intermedia entre los K y T; son permisivos a las fluctuaciones de corriente

(relación de velocidad 7 a 11) - H: Conducen hasta el 100% de su In sin daño; tienen característica de fusión

muy rápida (relación de velocidad 7 a 11). - N: Conducen hasta el 100% de su In sin daños. Son más rápidos aún que los H. - X: Provistos de un elemento dual; son permisivos a las fluctuaciones de la

corriente (relación de velocidad 32) - Sft: Provisto de elemento dual; no actúan ante fallas temporarias en trafos. - MS o KS : Respuesta ultralenta y mayor permisividad de corriente que los T;

bueno como protección de línea (relación de velocidad 20) - MN241 AYEE: Conducen hasta el 130% de su In sin daños; poseen un resorte

extractor necesario en los seccionadores MN241 AYEE La diferencia de velocidades de fusión se muestra en la fig. 4.6:


Fig. 4.6 Diferentes tipos de fusibles

Para satisfacer requerimientos especiales tales como la protección primaria de trafos de distribución, se han desarrollado fusibles por debajo de 10 A. Fusibles de 1, 2, 3, 5 y 8 A están dentro de esta categoría. Estos fueron diseñados específicamente para proveer protección contra sobrecargas y evitar operaciones innecesarias durante corrientes transitorias de corta duración asociadas con el arranque de motores y descargas. Para la selección de un fusible se debe conocer: 1. Tensión y nivel de aislación 2. Tipo de sistema 3. Máximo nivel de cortocircuito 4. Corriente de carga Selección de la corriente nominal La corriente nominal del fusible debe ser mayor que la máxima 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 que su característica tiempo-corriente este por arriba de la curva de energización (inrush) y por debajo de su límite térmico. Algunos fabricantes confeccionan


tablas para la asistencia en la apropiada selección del fusible para diferentes valores nominales y disposiciones. Selección de la tensión nominal La tensión nominal del fusible se determina a partir de las siguientes características:

1. tensión máxima de fase o de línea 2. tipo de puesta a tierra 3. número de fases (tres o una)

Las características del sistema determinan la tensión vista por el fusible en el momento en que interrumpe la falla. Tal tens ión debe ser igual o menor que la tensión nominal del fusible. Por lo tanto, debe aplicarse los siguientes criterios:

1. en sistemas aislados, la tensión nominal debe ser igual o mayor que la tensión máxima de línea

2. en sistemas trifásicos puestos a tierra, para cargas monofásicas, la tensión nominal debe ser igual o mayor que la máxima tensión de fase y para cargas trifásicas la tensión nominal es seleccionada en base a la tensión de línea.

Selección de la capacidad de cortocircuito La capacidad de cortocircuito del fusible debe ser igual o mayor que la corriente de falla trifásica calculada en el punto de instalación del fusible. 4.2 Coordinación entre dispositivos de protección En la coordinación de las características tiempo-corriente de los distintos tipos de dispositivos de protección, deben emplearse los siguientes criterios básicos:

1. La protección principal debe despejar una falla permanente o temporaria antes de que opere la protección back-up, o continuar operando hasta que el circuito sea desconectado. Sin embargo, se verá luego el caso especial de coordinación entre un reconectador y un fusible.

2. La pérdida de suministro causada por una falla permanente debería restringirse a la menor parte posible del sistema por el tiempo más corto posible.

4.2.1 Coordinación fusible-fusible El mecanismo inicial de operación de un fusible es la fusión del elemento. Este mecanismo depende de los tres siguientes factores: • Magnitud de la corriente • Duración de la corriente • Propiedades eléctricas del elemento La característica del fusible es definida en realidad por dos curvas: la de mínimo tiempo de fusión y la de tiempo total de despeje (fig. 4.7):


Fig. 4.7 Curvas de tiempo mínimo y máximo de fusión

La curva de mínimo tiempo de fusión se elabora mediante tests eléctricos. La magnitud de la corriente y el tiempo que toma para fundir son registrados y plotteados. Luego se traza una curva ajustada a los puntos obtenidos representando una curva promedio de fusión. Luego se substrae el 10% a los tiempos, y la curva obtenida así se denomina “ de tiempo mínimo”. Sin embargo, el fusible tiene un tiempo de formación del arco asociado con el. Este tiempo es el que toma el fusible para interrumpir el circuito luego de que el fusible funda y se obtiene así mismo por test. Los tiempos de arco, los cuales se registran para diferentes magnitudes de corriente, se suman al “máximo tiempo de fusión” (110% del tiempo promedio de fusión). La curva resultante se denomina “ de tiempo total de despeje”. Estas dos curvas son los extremos de las características del fusible y son las curvas publicadas por los fabricantes. La coordinación de dos fusibles (uno de lado fuente y otro de lado de carga) se lleva a cabo comparando las curvas respectivas. Para una falla delante del fusible (1) del lado carga hay que asegurar que este funda primero que el fusible (2) del lado fuente. Para ello, es práctica común tomar las condiciones más desfavorables; es decir, tomar la curva de mínimo tiempo de fusión para (2) y la de tiempo total de despeje para (1) (fig. 4.8). Para todas las corrientes de falla la curva de (2) debe quedar por arriba de la de (1). Un criterio ampliamente utilizado establece que el tiempo total de despeje del principal no debe exceder el 75% del tiempo mínimo del fusible back-up. Este factor compensa lso efectos tales como corriente de carga, temperatura ambiente, o fatiga del elemento fusible causada por el efecto de calentamiento de corrientes de falla que han pasado por el fusible pero no han sido lo suficientemente elevadas para fundirlo


Fig. 4.8 Criterio de coordinación de fusibles t1<0.75 t2

4.2.2 Coordinación reconectador-fusible Los criterios de coordinación dependen la ubicación relativa de los dispositivos, es decir, ya sea si el fusible está del lado de la fuente y actúa como back-up de un reconectador del lado de la carga o viceversa. Fusible del lado de la fuente En este caso todas las operaciones del reconectador deben ser más rápidas que el tiempo mínimo del fusible. Esto puede realizarse a través del uso de factores de multiplicación en las curva tiempo-corriente de reconectador para compensar la fatiga del fusible producida por el efecto de calentamiento acumulativo generado por las operaciones sucesivas del reconectador. La curva así modificada por el factor apropiado se torna más lenta pero, aún así, sería más rápida que la curva del fusible. Esto se ilustra en la fig. 4.9.

Fusible 1

Fusible 2


Fig. 4.9 Criterio de coordinación fusible lado fuente – reconectador, t1<0.75 t2

Estos factores de multiplicación dependen del tiempo de recierre en ciclos y del número de intentos de recierre. En la tabla 4.1 se dan algunos valores propuestos por Cooper Power Systems.

Tabla 4.1 Factor K para fusibles lado fuente

Es conveniente mencionar que si el fusible está del lado de alta tensión de un transformador de potencia y el reconectador el lado de baja, ya sea la curva del fusible o el del reconectador debe desplazarse horizontalmente según el eje de las corrientes para tener en cuenta la relación de transformación.


Fusible del lado de carga El procedimiento para coordinar un reconectador lado fuente y un fusible lado carga se lleva a cabo teniendo en cuenta las siguientes reglas: • El tiempo mínimo del fusible debe ser mayor que la curva rápida del reconectador por

el factor de multiplicación, dado en la tabla 4.2 y teniendo en cuenta las mismas consideraciones anteriores.

• El tiempo total del fusible debe ser menor que la curva del reconectador sin la aplicación de factor de multiplicación; el reconectador debe tener al menos dos o más operaciones con retardo para evitar la pérdida de servicio en caso que el reconectador dispare cuando el fusible opera.

La aplicación de estas dos reglas se ilustra en la fig. 4.10.

Tabla 4.1 Factor K para fusibles lado carga


Fig. 4.10 9 Criterio de coordinación fusible lado carga – reconectador, Se obtiene una mejor coordinación entre un reconectador y fusibles ajustando el reconectador con dos operaciones instantáneas seguidas de dos temporizadas. En general, la primera operación de un reconectador despeja el 80% de las fallas temporarias, y la segunda despejara un 10% adicional. Los fusibles de carga se definen para operar antes de la tercera apertura, despejando fallas permanentes. Se obtiene una coordinación menos efectiva utilizando una operación instantánea seguida de tres operaciones temporizadas. 4.2.3 Coordinación reconectador-reconectador La coordinación entre pares de reconectadores se obtiene mediante la selección adecuada del ajuste de amperes de la bobina de disparo en reconec tadores hidráulicos o de los pick-ups en reconectadores electrónicos; Reconectadores hidráulicos Los márgenes de coordinación en este caso dependen del tipo e equipamiento utilizado. En el caso de reconectadores chicos, donde la bobina de corriente y su pistón producen la apertura de los contactos, se deben tener en cuenta los siguientes criterios: • La separación de las curvas en un valor menor a los dos ciclos siempre resulta en

operación simultánea. • La separación de las curvas entre 2 y 12 ciclos podría resultar en operación

simultánea. • La separación de las curvas en más de 12 ciclos asegura que no habrá operación

simultánea En el caso de reconectadores grandes, solamente el pistón asociado con la bobina de corriente activa el mecanismo de apertura. En tal caso, los márgenes de coordinación son los siguientes: • La separación de las curvas en un valor menor a los dos ciclos siempre resulta en

operación simultánea. • La separación de las curvas en más de 8 ciclos asegura que no habrá operación

simultánea Reconectadores con control electrónico Reconectadores adyacentes de este tipo pueden ser coordinados más estrechamente dado que no hay errores inherentes como aquellos que existen con los mecanismos electromecánicos. El reconectador aguas abajo debe ser más rápido que los reconectadores aguas arriba, y el tiempo de despeje de los reconectadores aguas abajo más su tolerancia debe ser menor que los tiempos de los reconectadores aguas arriba menos su tolerancia. Normalmente, el ajuste de los reconectadores en la subestación se realiza para por lo menos levar a cabo un recierre rápido, para despejar fallas temporarias en la línea entre la subestación y el reconectador del lado de carga. Debe notarse que el criterio de espaciamiento entre características tiempo-corriente de este tipo de reconectadores es diferente que para los controlados en forma hidráulica.


También es posible coordinar reconectadores con curvas idénticas o similares a condición de que tengan secuencias apropiadamente distintas. Por ejemplo un reconectador R1 con secuencia 1A3B cercano a la fuente puede coordinar con otro reconectador R 2 de curvas iguales e instalado más alejado pero de secuencia 2A2B (fig. 4.11). Puede comprobarse que para a una falla F, el desenganche definitivo lo realizará R2.

Fig. 4.11 Coordinación entre reconectadores

4.2.4 Coordinación reconectador-seccionalizador También mediante el uso de seccionalizadores y reconectadores se consigue una función de reconexión económica y desenganches definitivos y selectivos. En la fig. 4.12 se observa un ejemplo con un sistema análogo al anterior. Frente a una falla F abre el reconectador en curva A (aunque ahora no interesa realmente la velocidad de operación) y el seccionalizador cuenta una interrupción de la corriente de falla pero no opera.

Fig. 4.12 Coordinación entre reconectadores y seccionalizador

El reconectador vuelve a conectar y si la falla persiste abre nuevamente, contando el seccionalizador la segunda interrupción de la corriente de falla, pero tampoco en este caso opera. Si también ahora la falla persiste, el reconectador abre por tercera vez y el seccionalizador cuenta la tercera interrupción de la corriente de falla. Sin embargo como el seccionalizador debe estar preparado para abrir luego de contar un número de interrupciones de corriente de falla una vez menor que el número total de aperturas del reconectador (en este caso el reconectador está programado para 4 aperturas), aquél abre el circuito en falla. El reconectador vuelve a conectar entonces, quedando el resto del sistema en servicio. 4.2.5 Coordinación relé -fusible En el caso de que se intercale un relé (2) entre los fusibles (1) de lado carga y (3) de lado fuente, la curva utilizada de temporización del relé debe quedar por arriba de la curva de máximo tiempo de fusión de (1) y por debajo de la curva de mínimo tiempo de fusión de (3).


Fig. 4.13 Coordinación relé-fusible

4.2.6 Coordinación reconectador-relé Deben tenerse en cuenta dos factores para la coordinación de estos dispositivos: el interruptor abre el circuito algunos ciclos después del disparo del relé asociado, y el relé tiene que integrar el tiempo de despeje del reconectador. El tiempo de reseteo del relé es normalmente largo y, si la corriente de falla es re -aplicada antes de que el relé resetee completamente, el relé se moverá hacia su punto de operación desde esa posición de reseteo parcial. 4.2.7 Coordinación reconectador-seccionalizador-fusible Cada uno de los dispositivos debe ajustarse para coordinar con el reconectador. La secuenc ia de operación del reconectador debe ajustarse para obtener la coordinación apropiada para fallas más allá del fusible siguiendo los criterios ya mencionados. Ejemplo 4.1 La fig. 4.14 muestra una porción de una alimentador de 13.2 kV de distribución el cual es protegido por un conjunto de relés de sobrecorriente en la subestación. Se ha instalado un reconectador y un seccionalizador aguas abajo para mejorar la confiabilidad del suministro a los consumidores. El reconectador elegido tiene definido dos operaciones rápidas y dos temporizadas en intervalos de 90 cilcos. Las curvas tiempo-corriente de los fusibles del trasformador y derivaciones, del reconectador y de los relés se muestran en la fig. 4.15.


Fig. 4.14 Sistema del ejemplo 4.1 Para una falla en el transformador de distribución, sus fusibles deben operar primero, siendo respaldado (back-up) por los disparos de operación rápida del reconectador. SI la falla no ha sido todavía despejada, luego debe operar a continuación el fusible de la derivación, seguido por disparos temporizados de apertura del reconectador y finalmente por la operación del relé del alimentador. El seccionalizador aislará la sección fallada de la red luego de que haya completado el conteo del número veces, definido hasta su desconexión, dejando tal sección aguas arriba del alimentador fuera de servicio.


Fig. 4.15 Curvas tiempo-corriente del ejemplo 4.1

Como la corriente nominal del transformador de distribución de 112.5 kVA en 13.2kV es 4.9 A, se seleccionó un fusible 6T sobre la base de permitir una sobre carga del 20%. La curva rápida del reconectador se seleccionó usando la siguiente expresión basada en los criterios ya dados, los cuales garantizan que caiga entre las curvas de ambos fusibles:

75.0** min derivacionfusibleorreconectad tkt −−≤ (4.1)

El factor 0.75 se usa para garantizar la coordinación de los fusibles de la derivación y del transformador, como se indicó en la sección 4.2.1. En el lugar del fusible de la derivación, la corriente de cortocircuito es 2224 A, lo cual resulta en la operación del fusible de la derivación en 0.02 s. De la tabla 4.2, el factor K para dos operaciones rápidas y un tiempo de recierre de 90 ciclos es 1.35. Con estos valores, de la ec. (4.1), el máximo tiempo de operación del reconectador es (0.02 x 0.75 / 1.35) = 0.011 s. Este tiempo, y la corriente de pick-up del reconectador, determinan la curva rápida del reconectador. La curva del relé del alimentador se selecciona de tal forma que este por debajo de la curva de retardo del reconectador, y así tener en cuenta el tiempo de reseteo del relé. No


se muestra aquí un detalle de los cálculos necesarios, pero las curvas en la fig. 4.15 muestran que se logra una adecuada coordinación.

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