Upload
hadang
View
232
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
Protección de las instalaciones eléctricas
Por: Ing. César Chilet
17/04/2010 [email protected] 2
Temario
1.1. IntroducciIntroduccióón.n.
2.2. Dispositivos de protecciDispositivos de proteccióón.n.
3.3. ProtecciProteccióón contra n contra sobrecorrientesobrecorriente..
4.4. CoordinaciCoordinacióón de la proteccin de la proteccióón de n de sobrecorrientesobrecorriente..
5.5. ProtecciProteccióón contra defectos a tierra.n contra defectos a tierra.
6.6. ProtecciProteccióón eln elééctrica de motores elctrica de motores elééctricos.ctricos.
2
3. Protección contra sobrecorriente
17/04/2010 [email protected] 4
Protección contra sobresobrecorriente
• La previsión de situaciones de defecto (cortocircuito) o de utilización exigida de los circuitos (sobrecarga), lleva a la necesidad de proteger contra sobre intensidades, a través de la instalación de fusibles y/o interruptores termomagnéticos.
• Las condiciones de establecimiento reglamentarias serán presentadas a continuación.
3
Protección de cables alimentadores
17/04/2010 [email protected] 6
Normas
• “Se deberán prever dispositivos de protección para interrumpir cualquier corriente de sobrecarga en los conductores del circuito antes de que se produzca un calentamiento que pudiese dañar el aislamiento, las conexiones, los extremos o al entorno de las canalizaciones”. (IEC 60364).
4
17/04/2010 [email protected] 7
Definiciones
17/04/2010 [email protected] 8
Definiciones
• Ib: corriente de empleo del circuito.• Iz: corriente admisible del conductor.• I1: corriente asignada (InIn) o regulada (IrIr) del
dispositivo de protección contra sobrecarga.• I2: corriente que asegura efectivamente el
funcionamiento del dispositivo de protección.
5
17/04/2010 [email protected] 9
Protección contra sobrecarga
• Los conductores estarán protegidos si se cumple con las dos condiciones:
IzfI
IzIIb
⋅≤≤≤
2
1
:2
:1
f=1,45 Para interruptores automáticos de uso domést icof=1,30 Para interruptores automáticos de uso indust rial.
17/04/2010 [email protected] 10
Cálculo de I2
• Corriente que asegure el funcionamiento efectivo del dispositivo de protección:
2,1 In1,9 In1,6 In
1,3In
Fusibles gG (IEC 269-2-1)o Calibre ≤ 4A.o 4 A < Calibre < 16 A.o Calibre ≥ 16 A.
Interruptores automáticos industriales.
CORRIENTE I2TIPO DE PROTECCION
6
17/04/2010 [email protected] 11
Intensidad admisible Iz
• Calculado el valor de IzIz y elegido el tipo de cable que se va a utilizar, podremos saber la sección adecuada.
• Para los valores de los coeficientes, tablas de corrientes admisibles, etc, debe utilizarse la reglamentación vigente.
17/04/2010 [email protected] 12
10
17/04/2010 [email protected] 19
Ejemplo 5
• Se quiere proteger con fusibles del tipo gG a un circuito alimentador cuyo cable es tripolar.
• La tensión de suministro es 400V.
• La corriente de empleo de la carga es de 216 A.
17/04/2010 [email protected] 20
Ejemplo 5
• El calibre del cable alimentador es de 3x95 mm2, teniendo en cuenta: el modo de instalación, número de circuitos adyacentes y la temperatura ambiente, donde Iz=298 A.
Por lo tanto tenemos:• lz = 298 A (corriente máxima admisible).• lb = 216 A corriente de empleo.• Falta determinar la corriente nominal del fusible
(In).
11
17/04/2010 [email protected] 21
Ejemplo 5
• Para determinar la corriente nominal del fusible (In), tendremos presente las condiciones 1 y 2 :
1. Ib = 216 A ≤ In .2. I2 ≤ 1,45 Iz = 432 A.
• Por ser In>16 A, ⇒ I2=1,6 In, • Por lo tanto de la condicicondicióón 2n 2 :
I2 = 1,6 In ≤ 432 A.In ≤ 270 A.
17/04/2010 [email protected] 22
Ejemplo 5
• Finalmente: 216A < In < 270A
• De tablas: • Se selecciona un fusible de las siguientes
características:
In = 250 A – tipo gG.
12
17/04/2010 [email protected] 23
Protección contra cortocircuitos
• La protección contra los cortocircuitos máximos está asegurada cuando se cumplen las 2 reglas siguientes:
1.1.1.1. Regla del poder de corte.Regla del poder de corte.Regla del poder de corte.Regla del poder de corte.
2.2.2.2. Regla del tiempo de corteRegla del tiempo de corteRegla del tiempo de corteRegla del tiempo de corte
17/04/2010 [email protected] 24
Protección contra cortocircuitos
1 - Regla del poder de corte
IcuIcu ≥≥≥≥≥≥≥≥ IccIcc
–– IcuIcuIcuIcuIcuIcuIcuIcu: poder de corte del dispositivo de : poder de corte del dispositivo de : poder de corte del dispositivo de : poder de corte del dispositivo de protecciprotecciprotecciproteccióóóón contra los cortocircuitosn contra los cortocircuitosn contra los cortocircuitosn contra los cortocircuitos
–– IccIccIccIccIccIccIccIcc: intensidad de la corriente de : intensidad de la corriente de : intensidad de la corriente de : intensidad de la corriente de cortocircuito mcortocircuito mcortocircuito mcortocircuito mááááximo en el punto donde estximo en el punto donde estximo en el punto donde estximo en el punto donde estééééinstalado este dispositivoinstalado este dispositivoinstalado este dispositivoinstalado este dispositivo
13
17/04/2010 [email protected] 25
Protección contra cortocircuitos
2 - Regla del tiempo de corte
• El tiempo de corte del dispositivo de protección debe ser inferior al tiempo necesario para que la temperatura de los conductores llegue al límite admisible.–– tt = duración en segundos (t máx < 5s)
–– SS = sección en mm2
–– K K = coeficiente en función del aislante y de la naturaleza del conductor
–– IccIcc corriente de cortocircuito en Amperios
17/04/2010 [email protected] 26
Protección contra cortocircuitos
• También es conocido como tiempo de fatiga térmica de los cables (ttFTFT).
Algunos valores de kk– Cables de cobre aislados con PVC (Cables de cobre aislados con PVC (Cables de cobre aislados con PVC (Cables de cobre aislados con PVC (≤300mm300mm300mm300mm2222)))): 115: 115: 115: 115
– Cables de cobre aislados con PVC (Cables de cobre aislados con PVC (Cables de cobre aislados con PVC (Cables de cobre aislados con PVC (>300mm>300mm>300mm>300mm2222)))): 103: 103: 103: 103
– Cables de cobre aislados con EPR o XLPE : 143Cables de cobre aislados con EPR o XLPE : 143Cables de cobre aislados con EPR o XLPE : 143Cables de cobre aislados con EPR o XLPE : 143
14
17/04/2010 [email protected] 27
Ajuste de la protección contra cortocircuitos (I3)
• Calculada la corriente mínima de cortocircuito (IKmin), se deberá verificar que:
IKmin > 1,2 . I3
– IIII3333 es la corriente de actuación de la
protección magnética del interruptor
automático
– 1,2 es la tolerancia en el umbral de actuación.
17/04/2010 [email protected] 28
Protección contra los cortocircuitos mínimos
• Un cortocircuito se puede producir en el extremo de una línea.
• En este caso, hay que tener en cuenta la corriente más desfavorable, es decir la corriente de cortocircuito mínimo, como lo indica el esquema.
15
17/04/2010 [email protected] 29
Protección contra los cortocircuitos mínimos
• Las condiciones de instalacicondiciones de instalacióónn consisten en verificar que el dispositivo de protección situado en el origen de la línea corte la IccIccmmíínimonimo, antes del deterioro de los conductores y de la instalación, es decir cumplir con las condiciones siguientes:
1.1. IrmIrm < < IccIcc mmíínimonimo para: CB
2.2. IaIa < < IccIcc mmíínimonimo para: Fusible• Irm : corriente de funcionamiento del CB• Ia : corriente de fusión del fusible para 5s
5. Coordinación de la protección de sobrecorriente
16
17/04/2010 [email protected] 31
Coordinación
• Es una aplicación sistemática de los equipos de protección, para que en caso de falla o sobrecarga sea minimizada la remoción de equipos.
• El objetivo es minimizar el daño al equipo, costos de parada y proteger al personal.
17/04/2010 [email protected] 32
¿Para qué la coordinación?
• gestionar la seguridad y alargar la vida de la instalación,
• asegurar la disponibilidad eliminando el defecto inmediatamente aguas arriba del disyuntor.
17
17/04/2010 [email protected] 33
Coordinación entre disyuntores
Objetivos :• la filiación,• la selectividad.
17/04/2010 [email protected] 34
• Cada nivel de la instalación tiene sus necesidades deseguridad y disponibilidadconcretas.
Niveles de una instalación
18
17/04/2010 [email protected] 35
Las protecciones deben cubrir…
….las necesidades de cada instalación.– a nivel de TGBT, a nivel de TGBT, a nivel de TGBT, a nivel de TGBT, ⇒⇒⇒⇒ continuidad.continuidad.continuidad.continuidad.
– a nivel de tableros de distribucia nivel de tableros de distribucia nivel de tableros de distribucia nivel de tableros de distribucióóóón, n, n, n, ⇒⇒⇒⇒limitacilimitacilimitacilimitacióóóón de esfuerzos en caso de defecto,n de esfuerzos en caso de defecto,n de esfuerzos en caso de defecto,n de esfuerzos en caso de defecto,
– a nivel de Distribucia nivel de Distribucia nivel de Distribucia nivel de Distribucióóóón Final, n Final, n Final, n Final, ⇒⇒⇒⇒ seguridad de seguridad de seguridad de seguridad de personas.personas.personas.personas.
17/04/2010 [email protected] 36
Coordinación entre interruptores
• Concierne al comportamiento de dos interruptores instalados en serie en una distribución eléctrica en presencia de un cortocircuito.
19
17/04/2010 [email protected] 37
Filiación
• Consiste en instalar un interruptor aguas arriba D1 para ayudar a un interruptor instalado aguas abajo D2 a cortar las intensidades de cortocircuito superiores a su poder de corte último IcuD2.
• Este valor se marca como IcuD2+D1.
17/04/2010 [email protected] 38
Norma - filiación
• La IEC 60947-2 reconoce la filiación entre dos interruptores.
• Para los puntos críticos, donde las curvas de disparo se sobreponen, la filiación debe ser verificada mediante ensayos.
20
17/04/2010 [email protected] 39
Selectividad
• Consiste en asegurar la coordinación entre las características de funcionamiento en serie de tal manera que en caso de defecto aguas abajo, sólo el interruptor situado inmediatamente arriba del defecto abre.
17/04/2010 [email protected] 40
Norma- selectividad
• La IEC 60947-2 define un valor de intensidad IsIs cuyo nombre es límite de selectividad, tal que : si la intensidad de defecto es inferior a este valor IsIs, sólo el interruptor D2 abre, si la intensidad de defecto es superior a este valor IsIs, los interruptores D1 y D2 abren.
21
17/04/2010 [email protected] 41
Selectividad vs continuidad
La selectividad puede ser :• parcial o,• total,según las características de la asociación
de las protecciones.
17/04/2010 [email protected] 42
Técnicas de selectividad
• Las técnicas de selectividad establecidas son:– amperimétrica,
– cronométrica,
– lógica.
22
17/04/2010 [email protected] 43
Optimización de la selectividad
• mediante el empleo de aparatos limitadores aguas abajo.
Prospective
short-circuit
current
Limited
let-through
current
Short-circuitcurrent
I2t
I2t
17/04/2010 [email protected] 44
Selectividad amperimétrica
• Técnica ligada al ajuste de las curvas de disparo Largo Retardo (LR) de dos interruptores automáticos en serie.
23
17/04/2010 [email protected] 45
Selectividad amperimétrica
• En general, la selectividad amperimétrica se obtiene cuando:
Ir1 / Ir2 < 2,Isd1 / Isd2 > 2.
• El límite de selectividad es :
Is = Isd1.
17/04/2010 [email protected] 46
Selectividad cronométrica
• Se obtiene por el escalonamiento en el tiempo de las curvas de disparo. Esta técnica consiste en temporizar ∆∆tt el disparo por corto retardo (CR) de D1.
24
17/04/2010 [email protected] 47
Selectividad en redes radiales
• Visto el sentido de flujo de energía pueden conectarse en serie los siguientes elementos:
• Fusibles en serie,• Interruptores automáticos (Disyuntores) en serie • Disyuntor aguas arriba de fusibles.• Fusibles aguas arriba del disyuntor.
17/04/2010 [email protected] 48
Selectividad entre fusibles
• En la práctica, la selectividad con fusibles en serie está dada por:
Para 380 V
Para 220 V
25
17/04/2010 [email protected] 49
• Bajo la condición de altas corrientes de cortocircuito, sin embargo, el cumplimiento de el cumplimiento de esas dos condiciones no es suficienteesas dos condiciones no es suficiente.
• A selectividad sselectividad sóólo estarlo estaráá asegurada cuando:asegurada cuando: el valor de la energía ( dado por I2 . t ) durante los tempos de fusión del arco, del fusible menor, fuera menor del que corresponde, al fusible mayor ( aguas arriba).
Fusibles en serie
17/04/2010 [email protected] 50
26
17/04/2010 [email protected] 51
Selectividad entre interruptores automáticos
La selectividad con disyuntores en serie está dada por:• Graduación de la corriente.• Disparo temporizado.• Escalonamiento de tiempo en el orden de 70 a 150 ms.• La especificación del disyuntor en serie, puede ser
optimizada a través del análisis de protección de respaldo (back-up).
17/04/2010 [email protected] 52
Selectividad entre disyuntor y fusible.
• La selectividad de disyuntor aguas arriba de fusible es posible cuando la corriente nominal del fusible sea menor que la del disyuntor.
• Escalonamiento de tiempo en el orden de 100 ms.
27
17/04/2010 [email protected] 53
Selectividad entre fusible y disyuntor.
• En la práctica, la selectividad con fusibles aguas arriba de un disyuntor está dado con un escalonamiento de tiempo del orden de 70 ms.
• La especificación del disyuntor en serie con el fusible, puede ser optimizada a través del análisis de protección de respaldo (back-up).