Fusibles de Potencia S&C Tipo SMD-1A, SMD-2B, SMD-2C, SMD-3, y SMD-50

Transcripción

1 Fusibles de Potencia S&C Tipo SMD-1A, SMD-2B, SMD-2C, SMD-3, y SMD-50 Transmisión Aérea (34.5 kv a 138 kv) S&C ELECTRIC COMPANY Especialistas en Protección y Seccionamiento de Sistemas Electricos de Potencia Boletín Descriptivo S Abril 26, 2004 Remplaza Boletin Descriptivo del 03/15/

2 S&C SMD La gama de Fusibles de Potencia de estándares de excelencia para protección de Transformadores y Bancos de Capacitores en compañias Eléctricas y Subestaciones Industriales. APLICACIÓN Los Fusibles de Potencia S&C Tipo SMD-1A, SMD- 2B, SMD-2C, SMD-3, Y SMD-50 proveen una amplia y económica protección para transformadores y bancos de capacitores en subestaciones suministrados a voltajes desde 34.5 kv hasta 138 kv. Como otros fusibles de potencia de S&C, los Fusibles de Potencia SMD incorporan ingeniería de precisión no dañable en sus elementos fusibles de plata ó níquel-cromo. Consecuentemente las curvas características de tiempocorriente del SMD son precisas y permanentemente exactas, asegurando no solo tecnología confiable, sino también el reestablecimiento del plan de coordinación del sistema. La precisión de las curvas de coordinación de tiempo corriente y la no dañabilidad de este fusible de potencia permite al equipo de protección del lado de la fuente estar preparado para una rápida operación tal vez más práctica que con otro fusible de potencia o un interruptor de circuito de potencia, suministrando mejor protección sin comprometer la coordinación. Los fusibles de potencia SMD son ofrecidos con un rango máximo de amperaje de 100 a 300 Amperes Continuos (dependiendo del tipo de fusible y rango de Voltaje) Además están disponibles con capacidades de interrupción de falla como se muestra en la tabla de las páginas 18 a 19. Las unidades fusible están disponibles en una amplia variedad de rangos de amperaje y diferentes velocidades : S&C estándar, lenta y muy lenta ( los Fusibles de Potencia SMD-50 son ofrecidos en velocidades S&C estándar y lenta solamente )... permitiendo la coordinación con los relevadores protectores, restauradores de circuito y otros fusibles. La amplia gama de selección de rangos de velocidad y amperaje permite una fusión con menos tolerancia, para alcanzar la máxima protección y óptima coordinación. Los Fusibles SMD están disponibles en un total de seis tipos de montajes diseñados para adaptarse al espacio y los requerimientos de configuración del bus de muchas y diferentes disposiciones de estación. Los montajes de fusibles están mostrados en las páginas 12 a la 14.

3 Protección a Transformadores con Fusibles de Potencia SMD Los Fusibles de Potencia de alto voltaje proveen beneficios económicos junto con una confiable protección de pequeños hasta medianos- transformadores de carga instalados en empresas eléctricas y subestaciones industriales. La considerable economía inherente en los fusibles de potencia es posible, primero, por que el fusible en sí mismo es mucho menos costoso que otro tipo de equipos de protección y, segundo, por que no necesita de un equipo auxiliar como una estación de baterías, operadores motorizados y relevadores de protección. Otras ventajas de un paquete compacto de protección de fusibles, son los bajos costos de instalación y un diseño ahorrador de espacio que se puede instalar en casi cualquier estructura. Además no es como la protección con relevadores actuadores, tal como interruptores de circuito y restauradores, los fusibles de potencia tienen curvas características de corriente de tiempo, de libre mantenimiento y sólo requieren el mínimo mantenimiento físico - como una revisión periódica de la condición de la unidad fusible de boro y ocasionalmente retoque de los tubos porta fusibles expuestos a climas severos. Protección de transformadores utilizando Fusibles de Potencia SMD. Los Fusibles de Potencia para las líneas pueden ser seleccionados para proporcionar protección al sistema así como también a transformadores. Para la protección del sistema, el fusible puede operar rápidamente en respuesta a una condición de daño potencial por sobrecorriente para reducir al mínimo el esfuerzo del cortocircuito en los conductores y equipos del lado de la fuente, y también para limitar el rango de interrupción del servicio a una porción del sistema lo más pequeña posible. Para protección de transformadores, el fusible del lado primario puede operar rápidamente en respuesta a la falla del bus ó del cable, localizada entre el transformador y el equipo de protección de sobrecorriente más cercano del lado secundario, y también proporciona soporte de protección para el transformador, en caso de que el equipo de protección del lado secundario también puede fallar, debido a un mal funcionamiento o que opera demasiado lento, debido a rangos incorrectos ó ajustes incorrectos. Los Fusibles de Potencia SMD de S&C proporcionan una protección al espectro completo de fallas para transformadores: esto es, estos fusibles detectarán e interrumpirán todas las fallas grandes, medianas y pequeñas (igual bajo la mínima corriente de fusión) sea la falla en el lado primario ó secundario; con voltaje de línea a línea o de línea a tierra a través, del fusible; sea el transformador contiguo al fusible o al cable conectado desde un lugar remoto e independientemente de las conexiones de bobinas del transformador.

4 El Fusibles de Potencia SMD es capaz de manejar el rango completo de recuperación transitoria de voltajes asociados con estas condiciones. Y estos desarrollan una apertura interna positiva de una intensa fuerza dieléctrica, después de la interrupción de circuito, por consiguinte previene de reencendidos destructivos cuando se exponga al voltaje del sistema completo. La acción de apertura de estos Fusibles de Potencia proporciona el beneficio adicional de apertura visible para el transformador después de la operación del fusible. La fusión de cierre necesaria para proporcionar una protección superior para fallas del lado secundario es posible con los Fusibles de Potencia SMD porque utilizan elementos fusible de plata o níquel-cromo pretensionado que no se daña con ondas transitorias que pueden calentar el elemento cercano al punto más intenso; están disponibles en una variedad de velocidades que proporciona curvas características de corriente de tiempo especialmente apropiadas para proteger transformadores de corrientes de falla de muy baja magnitud y por que poseen una capacidad sustancial de carga pico y una capacidad de sobretensión más que la adecuada para soportar la corriente de entrada magnetizante del transformador así como también intensas corrientes de pico de carga fría y caliente. La fusión de cierre de los Fusibles de Potencia SMD, se acoplan con el excepcional funcionamiento de interrupciones de falla de bajas corrientes, asegura máxima protección para los transformadores en un rango amplio de corrientes de falla de lado secundario, de ésta manera se minimiza la tensión mecánica y termal de corta vida asociado con las prolongadas fallas de un lado al otro del transformador. Además la habilidad de cierre del fusible a la corriente de carga completa del transformador facilitando la coordinación con los equipos de protección del lado de la fuente permitiendo el uso de bajos rangos de amperaje o ajustes en el selector de tiempo para una rápida respuesta. Protección de Bancos de Capacitores con Fusibles de Potencia SMD. Los Fusibles de Potencia son apropiados para la fusión de estaciones de bancos de capacitores disponibles, particularmente donde las corrientes de falla son altas. Estos Fusibles de Potencia tienen una capacidad sustancial de picos de corriente continuos, lo cual les permite el uso de pequeños rangos de amperaje, que pueden ser posibles con otras marcas de Fusibles de Potencia, sin riesgo de operaciones molestas del fu-

5 sible debido a corrientes de entrada y salida de bancos de capacitores. La fusión de cierre con los Fusibles de Potencia SMD, asegura un rápido aislamiento de los bancos de capacitores fallados, por consiguiente protegiendo al sistema de fallas innecesarias. Considerando otras aplicaciones Los SMD no son de Voltaje Crítico Los Fusibles de Potencia SMD no son de Voltaje Crítico y pueden ser aplicados a cualquier sistema de voltaje igual o menor que el rango de voltaje del fusible. Aún mas, éstos fusibles operan sin producir sobre voltajes que pueden causar operaciones falsas de pararrayos o contribuir a una falla del aislamiento del transformador. Los SMD permiten reducir los requerimientos, el espacio requerido entre fases y la distancia a tierra. La expulsión de los Fusibles de Potencia tipo SMD no es conductora A diferencia de los gases expulsados altamente ionizados asociados con la operación de expulsión de los fusibles que utilizan tubos fusibles con revestimiento de fibra. En consecuencia es posible usar los estándares eléctricos de espacio a tierra y entre fases adyacentes... un extra definitivo para muchas aplicaciones de estación donde el espacio tal vez sea una compensación. Sin extender el espacio de las fases, las estructuras pueden ser menores, simples y por supuesto menos costosas. ( Para distancias recomendadas de espacio refiérase al boletín de datos de S&C) Además, por la selección de las configuraciones de montaje, una amplia variedad de esquemas de estación pueden ser ajustado usando Fusibles de Potencia de S&C. Los SMD no son disruptivos para cargas del lado la fuente. Los Fusibles de Potencia SMD de S&C proporcionan una operación rápida y confiable sin trastornar el servicio de las cargas del lado de la fuente. Otras alternativas de protección involucran el disparo de transferencia del re-levador, interruptores conectados a tierra automáticos, ó interruptores sacrificiales resultando en una extensa interrupción del servicio a otras cargas en caso de una falla en el transformador. Aún más los esquemas del interruptor aterrizado y del interruptor sacrificial, resultan en un severo esfuerzo de torsión de la falla al sistema y a los transformadores de la fuente, más pruebas de fallas indebidas en las terminales de línea de los interruptores de potencia para todas las fallas - igual que en fallas del lado secundario del transformador. Para recomendaciones adicionales más detalladas de aplicación e información técnica sobre los Fusibles de Potencia SMD, incluyendo tiempo mínimo de fusión y curvas características de corriente de tiempo de despeje total de fallas, precarga, factores de ajustes de temperatura ambiental y capacidades de carga, consulte la oficina de ventas de S&C más cercana.

6 CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN El Elemento Fusible El Fusible de Potencia SMD de S&C posee la característica de funcionamiento y calidad que los hace especialmente apropiados para la protección de fallas desde 34.5 kv hasta 138 kv en sistemas de transmisión y subtransmisión. Los fusibles están disponibles en una gran variedad de rangos de amperaje y curvas características de corriente de tiempo, permitiéndo una fusión de cierre para conseguir la máxima protección y coordinación óptima tanto para el sistema del lado de la fuente y el equipo aguas abajo. La precisión inicial y soporte de sus curvas caracteristícas de corriente de tiempo de fundición, aseguran que estos fusibles puedan depender de operar exactamente cuando deban e igual de importante que no operen cuando no deban. Esta permanente presición se consigue principalmente en el diseño y construcción del elemento fusible. Construcción No Dañable Los Fusibles de Potencia de S&C tienen elementos de corriente responsiva de plata o níquel-cromo pretensionado con las siguientes características: (1) Son elaborados a través de troqueles muy precisos para obtener diámetros exactos (2) Su construcción es sin soldadura, solo es soldado en sus terminales. Sus curvas características de corriente de tiempo de fundición son precisas, con 10% de tolerancia total en corrientes de fusión, comparado con el 20% de tolerancia de muchos fusibles ( 20% y 40% respectivamente, en términos de tiempo ). Y su diseño y características de construcción, aseguran que estarán conforme a sus curvas características de corriente de tiempo no solo inicialmente, sino que sobre una base sotenida... son resistentes a la corrosión y no dañables... ni los años, ni la vibración, ni sobretensiones que calienten el elemento cerca del punto más intenso, afectará las características de los fusibles de potencia de S&C. Varilla de arqueo Serie de palancas Reduce la cantidad correcta de la fuerza del resorte para pretensionar el elemento fusible Elemento Fusible de Níquel-cromo pretensionado Terminal Inferior Elemento fusible indañable de bajas corrientes de níquel-cromo para Unidades Fusibles SMD con rangos desde 1 a 3E Amp. A este rango el alambre de níquel cromo es muy fino es para soportar la fuerza completa del resorte. Un montaje de palancas, en efecto multiplica la fuerza de tensión del alambre para permitir la pretensión deseada sin comprometer la seguridad del elemento fusible.

7 La no dañabilidad de los Fusibles de Potencia de S&C Que se hace posible por la construcción característica ilustrada abajo proporciona las siguientes ventajas: 1. Protección superior al transformador. Los Fusibles de Potencia SMD hace posible que el fusible esté cercano a la corriente de carga completa del transformador, proporcionando de ésta manera una protección contra un amplio rango de fallas del lado secundario. 2. Altos niveles de servicios continuos. Innecesarias operaciones del fusible son eliminadas. 3. Cercana coordinación con otros equipos de protección de sobrecorriente... accesible debido a la precisión inicial y sostenida del elemento fusible y por que no hay zonas seguras ó espacios de retroceso que necesiten ser aplicados a las curvas caracteristicas de corriente de tiempo publicadas para proteger al elemento contra daños. 4. Operación Económica. No hay necesidad de reemplazar fusible completarios no dañados bajo sospecha de daño, después de la operación del fusible. Varrila de arqueo Varrilla de arqueo Empalmes soldados en plata Elemento Fusible alambre de Níquelcromo pretensionado Elemento Fusible De Plata Helicoidal para absorber la vibración mecánica y los choques térmicos. Cable Tensado Empalmes soldados en plata Terminal Inferior Terminal Inferior Elemento fusible indañable de níquel-cromo para Unidades Fusible SMD ranqueadas de 5E y 7E Amperes. Cuando este opere, el alambre de níquel-cromo pretensionado se debilita abruptamente y se separa antes de los cambios de la sección transversal. El Elemento Fusible indañable de plata para la Unidad Fusible SMD ranqueada de 10E en adelante. Estos rangos emplean el Elemento Fusible de plata, la construcción del cable tensado el cual, no se daña por sobre cargas o fallas transitorias que se aproximen al tiempo mínimo de fusión.

8 La Unidad Fusible SMD Una Unidad Fusible SMD consta principalmente de un elemento fusible, un resorte impulsor de la varilla de arqueo y un material sólido, medio extinguidor del arco contenido en tubo aislador, de fibra de vidrio y resina epóxica. El elemento fusible es conectado a una terminal - a través de un puente de transferencia de corriente y un tubo conductor de cobre - a la férula inferior de la unidad fusible. La otra terminal del elemento fusible es estampada y soldada en plata a la varilla de arqueo de cobre revestida en plata, que se extiende hacia arriba a través del material sólido que proporciona el medio de extinción del arco. Un contacto tulipán accionado por resorte cerca del extremo superior del fusible, provee una continuidad eléctrica entre la varilla de arqueo y la férula superior de la unidad fusible, complementando por consiguiente la trayectoria de la corriente de carga a través del fusible. Un resorte impulsor de acero inoxidable, proporciona energía almacenada para conducir la varilla de arqueo, hacia arriba a través del medio de extinción del arco, durante una operación del fusible y también disparar el mecanismo de cierre en la parte viva superior del fusible, para que la unidad fusible pueda automáticamente caer en la posición de abierto. La figura de la derecha muestra los detalles de construcción de una Unidad Fusible de Potencia SMD. Férula Superior fundida en latón rojo Tubo conductor de cobre Resorte Impulsor Contacto Tulipán asegura el contacto mediante un resorte pretensionado Tubo Aislador de fibra de vidrio y resina epóxica Material sólido que proporciona el medio de extinción del arco Varilla de arqueo de cobre plateada Cable tensado Elemento Fusible Puente de transferencia de corriente ( no visible ) Férula Inferior fundida en latón rojo Ilustración de Fusible de Potencia SMD-2C

9 Partes Principales de un Fusible de Potencia SMD Un Fusible de Potencia SMD consiste de un montaje y una Unidad Fusible reemplazable. El montaje incluye una base de acero galvanizado (excepto el fusible de potencia SMD-2B en rangos de 115 kv y 138 kv, el cual incluye una base de aluminio como se ilustra en la página 12 ), aisladores, ensambles del contacto inferior y superior y accesorios de la terminal de la unidad fusible. Los ensambles del contacto inferior y superior para los Fusibles de Potencia SMD-1A, SMD-2B, SMD- 2C y SMD-3 incluye una fundición robusta de aleación de bronce y contactos revestidos en plata. Los ensambles de contacto de los Fusibles de Potencia SMD-50 incluyen una fundición de aleación en aluminio de alta resistencia y contactos revestidos en plata. Todos los accesorios de la terminal de la unidad fusible presentan superficies con contactos revestidos en plata. La unidad fusible se sumistra por separado. Las partes vivas consisten en ensambles de contactos superior e inferior y los accesorios de la terminal de la unidad fusible están disponibles separadamente con todos los Fusibles de Potencia de Transmisión SMD para la comodidad del comprador que desea hacer su propio montaje. Los accesorios de la terminal de la Unidad Fusible también se venden por separado, asistiendo a los usuarios en mantener sus unidades fusible de repuesto listas para un rápido reemplazo en caso de una emergencia. La ilustración abajo muestra las principales partes de un típico Fusible de Potencia SMD, incluyendo la unidad fusible y los accesorios de la terminal de la unidad fusible. Base Ensamble del seguro y del contacto superior Accesorio terminal superior de la unidad fusible Aisladores Ensamble del contacto inferior y bisagra AccesorioTerminal Inferior para la unidad fusible Unidad Fusible Partes vivas Montaje Componentes del Fusible de Potencia ( Fusible de potencia SMD-1A, Ilustración del Estilo de apertura Vertical a 180 )

10 Las Partes Vivas Contactos Plateados La excelente transferencia de corriente entre la Unidad Fusible SMD y los contactos del montaje superior e inferior del fusible, son asegurados por la acción de autolimpieza de la superficie de los contactos plateados. Como la unidad fusible se cierra dentro del ensamble del contacto superior, los contactos plateados en forma de dedos primero enganchan y se deslizan para limpiar sobre las superficies del contacto plateado de los accesorios de la terminal superior de la unidad fusible. Entonces, durante el cierre, una alta presión y un contacto de baja resistencia es establecido por flexión compresiva de los contactos plateados en forma de dedos. Los contactos inferiores presentan superficies plateadas y cargas comprensivas para incorporar una acción autolimpiante y una transferencia de corriente eficiente entre el ensamble del contacto inferior y el accesorio terminal inferior de la unidad fusible Articulaciones de Cierre El mecanismo de cierre articulado por un resorte parcial del Fusible de Potencia tipo SMD, está diseñado para compensar por variaciones en el espaciado del aislador o alineamiento del contacto, que puede resultar de una posible ligera distorsión de una base fusible atornillada a una estructura irregular. La acción de nivelación automática suministrada por el mecanismo, asegura el cierre positivo, aún si el aislador fue movido de la posición de alineamiento del contacto nominal. El cierre es realizado por un rodillo en el ensamble de cierre flotante de resorte parcial, liberado y expulsado detrás de la proyección de la nariz en el accesorio de la terminal superior. Debido a la acción de flotamiento del ensamble de cierre, el fusible no puede ser expulsado por vibración o choque, que puede sacudir el grupo de aisladores. Mientras normalmente se previene de cualquier apertura accidental, el seguro tipo rodillo se libera sin ninguna resistencia cuando es disparado deliberadamente por la acción de expulsión. La escarcha no interfiere con la acción de expulsión. Como se describe a la derecha, la fuerza de propulsión del conductor de resorte, levanta el tubo percutor hacia arriba... rompiendo cualquier acumulación de hielo y accionando el mecanismo de liberación del seguro. Interrupción de fallas en Unidades Fusibles SMD Rápida; interrupción de falla positiva (como se muestra en la secuencia de ilustraciones a la derecha) se consigue con las Unidades Fusibles de la siguiente manera : Elongación de alta velocidad del arco en el barreno alineado de material sólido alineado por un movimiento rápido de la varilla impulsadora del arco, y La eficiente acción desionizante de gases generada a través de una reacción térmica de material sólido debido al calentamiento del arco confinado. La alta tasa resultante de la recuperación dieléctrica supera por mucho la severidad del voltaje transiente de recuperación de cualquier circuito donde el fusible de potencia SMD es aplicado. Acción Positiva de Expulsión Cuando la Unidad Fusible esté dañada, la fuerza del resorte impulsor ocasiona que la varrilla de arqueo impulse el tubo perceptor hacia arriba y desenganche el seguro en el ensamble del contacto superior. Después de que el seguro es completamente desenganchado, la compresión cargada de los contactos plateados en forma de dedos atraviesa hacia afuera la unidad fusible, permitiendole girar completamente hacia la posición abierta. El disparo del seguro y el principio de la acción de expulsión durante una interrupción de falla son ilustradas a la derecha. 1 La sobrecorriente funde el elemento fusible, despúes transfiere el cable tensado, el cual se volatiza instantáneamente. El arqueo se inicia como esta ilustrado. 2 La fuerza liberada del resorte impulsor acelera la varilla de arqueo hacia arriba provocando una rápida elongación del arco en el barreno alineado de material sólido de la unidad fusible. Bajo condiciones de falla máximas, el calor del arco confinado, causa que material sólido en una sección de largo diámetro de la cámara extinguidora del arco experimente una reacción térmica, - generando una turbulencia de gases y enlargamiento efectivo del diámetro del barreno para que el arco de energía sea liberado con una ligera expulsión. Bajo condiciónes de fallas de bajas a moderadas, el arco es extinguido en la sección superior de la cámara extintora donde el pequeño diámetro del barreno concentra efectivamente la desionización de gases para una eficiente extinción del arco. 3 Continuando el viaje hacia arriba de la varilla de arqueo despúes de la extinción del arco, para impulsar al tubo liberado hacia arriba, por lo tanto dispara el mecanismo del seguro e iniciando una expulsión positiva de la Unidad Fusible SMD operada. 10

11 1 2 3 Tubo Percutor Ensamble de cierre del resorte asegurado opuestamente Contacto plateado en forma de dedo Accesorio terminal plateado de la unidad fusible Resorte Impulsor Contacto plateado en forma de dedo Varilla de arqueo Elemento Fusible Accesorio terminal plateado de la unidad fusible 11

12 Montaje del Fusible Estilo Vertical y Vertical Invertido Estilo de apertura vertical 180 (muestra Fusible de Potencia SMD-1A para 34.5 kv) Estilo de apertura vertical de 45 (muestra Fusible de Potencia SMD-2B para 115 kv) Estilo vertical Invertido (muestra Fusible de Potencia SMD-2B para 69 kv. ) Montaje completo mostrado; las partes vivas pueden ser suministradas separadamente. Rangos y estilos de montaje disponibles Estilo Apertura Vertical 180 (de 34.5 hasta 138 kv) Apertura Vertical 45 (de 115 kv y 138 kv), y Vertical Inclinado (34.5 kv hasta 69 kv) Tipos de Fusible kv Rangos Nom. Max NBAI Max Amperes, RMS Interrupción 1 (Sym.) SMD E 100E 100E E SMD-1A E E SMD-2C E E E SMD-2B E E E SMD-3d E Para mas más detalles e información de los rangos de interrupción refiérase a las tablas de las páginas 18 a 19. El fusible SMD-3 no esta disponible en montaje vertical inclinado. 12

13 Estilo Horizontal Estilo horizontal (muestra un Fusible de Potencia SMD-1A para 34.5 kv) Montaje completo mostrado; las partes vivas pueden ser suministradas de forma separada. Rangos y estilos de montaje disponibles 1 Para más detalles e información de los rangos de interrupción, refiérase a las tablas de las páginas 18 a

14 Estilo Ángulo Recto Estilo Ángulo Recto (muestra un Fusible de Potencia SMD-1A para 34.5 kv) Montaje completo mostrado; las partes vivas pueden ser suministradas de forma separada Rangos y estilos de montaje disponibles 1 Para más detalles e información de los rangos de interrupción refiérase a las tablas de las páginas 18 a

15 Estilo Invertido Montaje completo mostrado; las partes vivas pueden ser suministradas de forma separada. Estilo Invertido (muestra Fusible de Potencia SMD-1A para 34.5 kv) Rangos y estilos de montaje disponibles 1 Para más detalles e información de los rangos de interrupción, refiérase a las tablas de las páginas 18 a

16 MANEJO DEL FUSIBLE Apertura y Cierre del Fusible de Potencia SMD El Fusible de Potencia SMD ranqueado desde 34.5 kv hasta 69 kv en Estilo Vertical, Montaje Vertical Inclinado, Angulo Recto, Estilo Invertido, son de fácil apertura (ó cierre) usando una pértiga universal equipada con la apropiada herramientade manejo de S&C; ejemplo, Pértiga de Distribución de S&C para Fusibles de Potencia SMD-50, o la pértiga de estación para Fusibles de Potencia de SMD-1A, SMD-2B, SMD-2C y SMD-3. Durante una operación de cierre, la unidad fusible es restringida de inclinarse en la bisagra por el muñon y la leva, en el accesorio de la terminal interior de la unidad fusible; este es autoguiado... así que el fusible puede ser cerrado desde cualquier ángulo cercano. Nota: Los Fusibles de Potencia SMD-1A, SMD-2B, SMD-2C, SMD-3, y SMD-50 no pueden ser abiertos bajo carga. Sin embargo, los Fusibles de Potencia SMD 50 están equipados con cuernos de arqueo que permiten seccionar la corriente magnetizante del transformador. Por otra parte, los Fusibles de Potencia SMD-50 en los estilos Vertical Inclinado y de Ángulo recto, son apropiados para operaciones de cierre en vivo, puesto que la ligera expulsión del fusible se desfoga en una dirección lejos del operador en el caso de un cierre de fusible dentro de un circuito con falla. Instalación y Reemplazo de Unidades Fusible Las Unidades Fusibles para Fusibles de Potencia SMD- 50 pueden ser instalados en ( ó reemplazados ) en un montaje utilizando la pértiga de distribución de S&C. Las Unidades Fusibles para los Fusibles de Potencia SMD-1A, ranqueadas de 34.5 kv a 69 kv en todos los estilos, excepto el Estilo Recto que puede ser instalado o reemplazado utilizando una pértiga universal equipada con un dado pequeño redondeado de S&C. Una herramienta de manejo similar, la pértiga larga con dado largo redondeado de S&C, puede ser utilizado para los Fusibles de Potencia SMD-2B, SMD-2C, y SMD-3 ranqueados de 34.5 kv hasta 69 kv (en todos los estilos, excepto el Estilo Recto). Ambos dados largo y pequeño, son ligeramente sobredimensionados a fin de que el operador pueda enganchar el tubo percutor en la unidad fusible fácilmente. Cuando la unidad fusible es removida del montaje, el operador debe estar colocado directamente debajo de la bisagra. Entonces, un simple levantamiento es todo lo que se requiere para quitar la unidad fusible. Debido a que la unidad fusible esté asentada de forma segura en la pértiga y efectivamente se convierte en parte del poste... no hay viga de carga que sostener y la unidad fusible no puede zarandearse o desprenderse. La unidad fusible debe ser bajada a nivel de tierra, plantándo la base de la pértiga universal firmemente en el suelo contra unabarda u otro objeto firme, y cuidadosamente conducir la pértiga hacia abajo hasta que la unidad fusible pueda ser aga-rrada y removida de la pértiga, con la mano. Aunque los Fusibles de Potencia SMD-1A, SMD-2B, SMD-2C y SMD-3 en rangos de 34.5 kv hasta 69 kv pueden ser instalados y removidos usando una pértiga universal equipada con Ganchillos Tipo Estación de S&C, se recomienda el uso del dado redondeado apropiado, para dar un control positivo y completo. Además, los dados redondeados de S&C incluyen una pértiga recta que pueda ser usada para operaciones de apertura y cierre de fusibles, eliminando así la necesidad de una Pértiga Tipo Estación por separado. Apertura (ó cierre) de fusibles de potencia SMD de rango de 34.5 kv a 69 kv. 16

17 Recomendaciones Adicionales de Manejo Las unidades fusibles para los Fusibles de Potencia SMD de Transmisión Estilo Vertical (en todos los rangos de voltaje) pueden ser instalados y removidos a mano. Los Fusibles de Potencia ranqueados de 115 kv y 138 kv se les da generalmente mantenimiento a mano, sin embargo los Fusibles de Potencia SMD-1A, SMD-2B, SMD-2C y SMD-3 de apertura vertical de 180 y Estilo Invertido en todos los rangos de voltaje disponibles- se les puede dar mantenimiento utilizando un elevador para Fusibles de S&C, siempre que el montaje de los fusibles estén equipados con un gancho levantador de fusibles (sufijo Numero de Catálogo H ). El sujetador de fusible y esta operación son ilustradas abajo. Contacte a su oficina de ventas más cercana de S&C para detalles. Instalación (o remoción) de una Unidad Fusible SMD-50 utilizando una Pértiga de Distribución S&C. Instalación (ó remoción) de una Unidad Fusible SMD-1A, SMD-2B, SMD-2C, ó SMD-3 utilizando un dado redondeado de S&C. 17

18 RANGOS DE INTERRUPCIÓN Rangos de Interrupción de Cortocircuito Los Rangos ilustrados a continuación y en la página 19, muestran los rangos máximos de interrupción de los fusibles basados en voltajes completos de línea a línea a través de un solo fusible. Obviamente, esto es solamente un criterio de desempeño del fusible. Estos fusibles también han sido probados rigurosamente a través de un espectro completo de corrientes de falla, desde las más bajas hasta las más altas no sólo fallas primarias, sino también fallas del lado secundario como se constata del lado primario del transformador y debajo de todas las condiciones realistas del circuito. En todas las pruebas de S&C, se les da especial atención para establecer y controlar los parámetros del circuito, para duplicar las condiciones, tan severas como puedan ser encontradas en el campo. Esto involucra pruebas a todos los grados de asimetría e igualando el grado de elevación del voltaje transiente de recuperación, del circuito de prueba que se encontrará en aplicaciones actuales de campo. Estos grados de elevación dependen, a su vez de condiciones de prueba en laboratorio, establecidas cuidadosamente para obtener frecuencias naturales reales y amplitudes tipicas del voltaje tranciente de recuperación. Los rangos de interrupción de cortocircuito listados en las columnas 3, 4 y 7 de éstas tablas, han sido determinadas de acuerdo con los procedimientos descritos en la última edición de las normas estándar ANSI C Aún mas, con respecto a los requerimientos en esta norma para pruebas con circuitos que tengan una proporción X/R de al menos 15 (correspondiente a un factor asimétrico de 1.55), las pruebas de S&C son realizadas, bajo las condiciones más severas de X/R = 20, correspondiente a un factor asimétrico de 1.6. Basado en el reconocimiento de que hay muchas aplicaciones, donde la proporción X/R, es menos severa que el valor de 15 especificado en la norma, los rangos de interrupción simétricos más altos son listados en las columnas 5 y 6 para X/R = 10 y 5, respectivamente. Fusibles de Potencia SMD-1A-50/60 Hertz Rangos de Interrupción Cortocircuito Rango nominal. Fusibles de potencia SMD-2B Hertz Rangos de Interrupción Cortacircuito Rango nominal. 18

19 Fusibles de Potencia SMD-2C-50/60 Hertz Rangos de Interrupción Cortocircuito H Estos rangos aplican solamente a fusibles en rangos de 40 amperes. Para unidades de fusibles en rangos de 30E amperes y mas abajo, refiérase a los rangos para X/R = 15 Rango nominal. Fusibles de Potencia SMD-3-50/60 Hertz Rangos de Interrupción Cortacircuito Rango nominal. Fusibles de Potencia SMD-50-50/60 Hertz de Rangos de interrupción de Circuito. Rango nominal. 19

20 Oficinas en todo el mundo Impreso en México S&C ELECTRIC COMPANY Especialistas en Protección y Seccionamiento de Sistemas Eléctrico de potencia Oficina Matriz: 6601 N. Ridge Blvd., Chicago, IL / Teléfono: (773) / Fax: (773) En México: Av. Gustavo baz # 257-C / Fracc. Hda de Echegaray / Naucalpan / Estado de México / CP / sandc_mexicana@sandc.com Tel:(52) / 0985 / Fax: (52)

21 Fusibles de Potencia Tipo SMD-20 Con Unidades Fusibles SMU-20 Distribución Aérea (14.4 kv hasta 34.5 kv) New Publication 2000 BOLETIN DESCRIPTIVO S Página 1 of de agosto de 2000

22 El Fusible de Potencia SMD un fusible de potencia con seccionamiento visible al operar, y un diseño único de interrupción de falla con baja energía de arco y poco escape al exterior; diseñado para montaje en poste o tipo estación operable con la herramienta Loadbuster para una conveniente desconexión de carga. APLICACIÓN Aunque parece y se maneja como un cortacircuito, el SMD-20 es un fusible de potencia, ofreciendo una protección contra el espectro completo de fallas, similar a todos los Fusibles de Potencia de S&C. El Fusible de Potencia SMD-20 es ideal para la protección de transformadores, líneas, cables y condensadores localizados en alimentadores o subestaciones de distribución donde las mayores corrientes de falla, mayores voltajes y mayores cargas encontradas en los sistemas de hoy en día pueden exceder la capacidad de los cortacircuitos. Estos fusibles de potencia de material sólido, proporcionan una singular interrupción de falla con baja energía de arco y poco escape al exterior así son mucho más silenciosos al operar que los cortacircuitos de distribución convencionales o los fusibles de potencia tipo Horn-Fiber. Los Fusibles de Potencia SMD-20 incorporan elementos fusibles de plata, o de cromo-níquel pretensado, no dete- Fusible de Potencia SMD-20 protegiendo a tres transformadores de distribución monofásicos. 2

23 riorables y diseñados para una gran precisión. Consecuentemente, las características de tiempo/corriente de estos fusibles son precisas a través del tiempo asegurando no sólo un rendimiento confiable y previsible, sino también la integridad continua de los planes de coordinación. Las características precisas de tiempo/corriente y no deteriorables de estos fusibles de potencia permiten que los dispositivos de protección aguas arriba se ajusten para una operación más rápida que las permitidas con fusibles limitadores de corriente o con otros tipos de fusibles de potencia... proporcionando una mejor protección al sistema sin arriesgar la coordinación. Los Fusibles de Potencia Tipo SMD-20 con sus Unidades Fusibles SMU-20 de S&C; (Las Unidades Fusibles SMU-20 son también utilizadas en los montajes SM-20 y SML-20 para aplicaciones de distribución interior y para aplicaciones en equipos Metal-enclosed ) están disponibles para cargas de hasta 200 amperios en voltajes de línea de hasta 34.5 kv, y proporcionan capacidades de interrupción de falla de 22,400 amperios RMS asimétricos en sistemas hasta 16.5 kv; 20,000 amperios RMS asimétricos en sistemas hasta 24.9 kv; y 16,000 amperios RMS asimétricos en sistemas hasta 34.5 kv. Las Unidades Fusibles SMU-20 están disponibles en una amplia variedad de capacidades de amperios y en cuatro velocidades diferentes: K, Estándar, Lento y Muy Lento de S&C. La extensa selección de capacidades de amperios y velocidades disponibles permiten una precisa coordinación y una máxima protección. Cada Fusible de Potencia SMD-20 está equipado con ganchos de sujeción para la desconexión de cargas universales utilizando el Loadbuster, la herramienta portátil rompe carga de S&C. No es necesaria la instalación en serie con el fusible de seccionadores o interruptores lo cual mejora enormemente la apariencia y supone ahorros inmediatos. Una selección de cuatro estilos diferentes de montaje proporciona la flexibilidad requerida para su aplicación en una variedad de instalaciones Útil Para una Variedad de Aplicaciones El Fusible de Potencia Tipo SMD-20 de S&C tiene las características de rendimiento superior y confiabilidad requeridos para proporcionar una doble protección protección para el sistema aguas arriba y protección para las líneas y cables aguas abajo, así como para equipos aguas abajo como transformadores y condensadores. En cuanto a la protección del sistema, los Fusibles de Potencia SMD-20 operan rápidamente sobre cortocircuitos, minimizando así las perturbaciones en el resto del sistema, y aíslan solamente el segmento fallado, limi- tando la extensión de las interrupciones de servicio. Y en cuanto a la protección del equipo, estos fusibles de potencia proporcionan una protección contra el espectro completo de fallas para transformadores y para circuitos de alimentación que sirven a múltiples cargas. Además, los Fusibles de Potencia SMD-20 proporcionan un rápido aislamiento a los condensadores fallados para protegerlos de la ruptura del envase. En todas las aplicaciones, el seccionamiento automático visible de estos fusibles ( Dropout ), tras una interrupción de falla, asegura el aislamiento permanente de circuitos y equipos fallados, y proporciona una indicación visible de la operación del fusible. Protección del Transformador Instalados en el lado primario de los transformadores localizados en subestaciones o en el lado primario de transformadores montados en postes en alimentadores de distribución los Fusibles de Potencia SMD-20 proporcionan una protección contra el espectro completo de fallas; eso es, estos fusibles detectarán e interrumpirán todas las fallas grandes, medianas y pequeñas (incluso hasta la corriente mínima de fundición); bien sea que la falla esté en el lado primario o secundario del transformador; con voltaje de línea a línea o línea a tierra a lo largo del fusible; aunque el transformador esté al lado del fusible o conectado a él desde una localidad remota, y sin importar el tipo de conexión interna del transformador. Más aun, los Fusibles de Potencia SMD-20 han demostrado su capacidad de manejar el espectro completo de tensiones transitorias de recuperación severas, asociadas a todas estas condiciones. Esta protección superior, particularmente con respecto a las fallas en el lado secundario del transformador, es posible con los Fusibles de Potencia SMD-20 porque utilizan elementos fusibles de plata o de cromo níquel pretensionado, que no se deterioran por sobrecorrientes transitorias que pueden calentar el elemento hasta casi el punto de fusión; y están disponibles en una variedad de velocidades que proporcionan características de tiempo/corriente especialmente útiles para proteger los transformadores de las corrientes de falla de muy baja magnitud; ya que estos fusibles poseen capacidades de sobrecarga y de sobrecorriente momentánea más que suficientes para soportar las corrientes de magnetización del transformador así como severas corrientes de conexión de cargas en frío y en caliente. Como resultado de estos singulares diseños y características, los Fusibles de Potencia SMD-20 hacen posible seleccionar el fusible con valores próximos a la corriente de carga nominal del transformador sin el riesgo de una operación indeseable 3

24 por culpa de sobrecargas, o sobrecorrientes transitorias. Esta operación con los Fusibles de Potencia SMD-20, sumada al rendimiento excepcional de interrupción de fallas de baja corriente, asegura una máxima protección para el transformador (con respecto a la curva de protección de fallas del transformador definida en las más recientes Normas ANSI) para una amplia variedad de corrientes de falla secundarias, minimizando el deterioro del transformador, debido a los esfuerzos térmicos y mecánicos asociados a corrientes de falla prolongadas a través del transformador. Los Fusibles de Potencia SMD-20 son también ideales para la protección de transformadores de servicios auxiliares en subestaciones y transformadores de voltaje. Cualquier sea su aplicación, el fusible de potencia SMD-20 libre de mantenimiento con su Unidad Fusible SMU-20 proporciona protección contra el espectro completo de fallas más una coordinación confiable, permanente y precisa con interruptores de línea o secundarios, y con otros fusibles de potencia. Protección de Líneas y Cables Cuando se instalan en postes de alimentadores de distribución o en los lados secundarios de transformadores de subestaciones de distribución, los Fusibles de Potencia SMD-20 pueden interrumpir toda clase de fallas permanentes en líneas aéreas o en cables subterráneos, y sin embargo no operar innecesariamente ni dañarse por fallas transitorias. Las características precisas de tiempo/corriente de estos fusibles de potencia, más la amplia selección de capacidades de amperios y velocidades disponibles, hacen que los Fusibles de Potencia SMD-20 sean ideales para coordinar con reconectadores o interruptores en esquemas de ahorro de fusible, y también para coordinar en serie con otros fusibles cuando se desee una mayor segmentación del sistema, y así limitar la zona de interrupción del servicio ante fallas permanentes. Adicionalmente, como cada Fusible de Potencia SMD-20 es operable con la herramienta Loadbuster, la conveniencia y versatilidad de la desconexión de carga, puede ser provista en cualquier lugar del sistema de distribución. Protección de Bancos de Condensadores Los Fusibles de Potencia SMD-20 son particularmente útiles para la protección de bancos de condensadores montados en postes o de subestación, ya que la capacidad de estos fusibles de potencia, para soportar cargas pico en forma continua, permite la utilización de capacidades en amperios menores que las requeridas con eslabones fusibles de distribución, otros tipos de fusibles de potencia, o fusibles limitadores de corriente; sin operaciones innecesarias de fusible debidas a corrientes de energización o descarga de los bancos condensadores. La protección con valores cercanos a la corriente de carga nominal con los Fusibles de Potencia SMD-20, da lugar a una protección superior para el banco de condensadores hasta el punto que las fallas en evolución dentro de las unidades condensadoras individuales, que es el tipo de falla más común, puedan ser detectadas y despejadas antes de que se produzca una ruptura del envase. Superior a los Cortacircuitos o Fusibles Limitadores de Corriente El Fusible de Potencia SMD-20 es el dispositivo ideal para aplicaciones de alimentadores de distribución aérea e instalaciones de subestación de distribución aérea hasta 34.5 kv, y son una alternativa a los cortacircuitos cuando: las corrientes de falla del sistema disponibles exceden de las capacidades de los cortacircuitos de distribución, y cuando el ruido o el escape asociado a la operación del cortacircuito son inaceptables por la aplicación o por consideraciones del medio ambiente. Además, el SMD-20 es una alternativa superior a los fusibles limitadores de corriente en aplicaciones cuando: Los Fusibles de Potencia SMD-20 protegiendo una instalación condensadora trifásica montada en poste. 4

25 los fusibles limitadores de corriente no son aptos por sus características de tiempo/corriente y su susceptibilidad a daños por corrientes de sobrecarga comunes en aplicaciones de distribución exterior, y cuando los requisitos de alta corriente continua y consideraciones de manejo de fusible hacen que los fusibles limitadores de corriente sean una elección poco práctica. Voltaje de arco 1.0 kv Máximos Corriente de Falla 1 Ciclo (60 Hz) No hay Necesidad de Utilizar a los Cortacircuitos Más Allá de Sus Posibilidades Los cortacircuitos de distribución suelen tener capacidades de interrupción de falla de 16,000 amperios o menos, y estar sujetos a restricciones de aplicación cuando son utilizados a voltajes de sistema de 25 kv o más. Con una mayor capacidad de voltaje y de interrupción, el Fusible de Potencia SMD-20 cubre la brecha entre la protección que proporcionan los cortacircuitos de distribución y otros fusibles de potencia más costosos, o fusibles limitadores de corriente de alta capacidad... por lo tanto no hay necesidad de sobre utilizar los cortacircuitos ni de conformarse con una protección incompleta de los conductores del sistema o del equipo. Los Fusibles de Potencia SMD-20 proporcionan una protección contra el espectro completo de fallas por medio de una técnica de material sólido y baja energía de arco con poco escape al exterior. Los oscilógramas a la derecha comparan la energía de arco de los Fusibles de Potencia SMD-20 de S&C con la de un cortacircuito típico de doble expulsión y otro de simple expulsión. En la prueba, la energía relativa del arco para el Fusible de Potencia SMD-20 fue solamente del 18% de la del cortacircuito de doble expulsión, y el 20% de la del cortacircuito de simple expulsión. La potencia pico del arco una medida de la energía de escape fue de 9.6 MW para el Fusible de Potencia SMD-20, comparada con los 96.8 MW y 72.8 MW para los cortacircuitos de expulsión doble y sencilla respectivamente. Además, el voltaje del arco una medida indirecta de la potencia del arco fue también sustancialmente menor para el Fusible de Potencia SMD-20 que para cualquiera de los dos cortacircuitos de potencia. Consecuentemente, la operación del Fusible de Potencia SMD-20 es más silenciosa y menos violenta que la de un cortacircuito. Comparaciones gráficas de la energía del arco del Fusible de Potencia SMD-20 contra los cortacircuitos de expulsión doble y sencilla. Prueba de S&C No Datos del Circuito de Prueba Voltaje de prueba (a lo largo del fusible): 9.0 kv RMS Corriente de falla disponible: 11.4 ka RMS asimétricos Frecuencia natural a tensión transitoria de recuperación: 2.2 khz Factor de pico a tensión transitoria de recuperación: 1.24 Energía de Arco 72.o Kw-segundo Potencia de Arco 9.6 MW Pico Fusible de Potencia SMD-20 Voltaje de arco 3.5 kv Máximos 1 Ciclo (60 Hz) Corriente de Falla Energía de Arco 399 Kw-segundo Potencia de Arco 96.8 MW Pico Cortacircuito de Distribución de Expulsión Doble Voltaje de arco 3.0 kv Máximos Corriente de Falla Energía de Arco 366 Kw-segundo 1 Ciclo (60 Hz) Potencia de Arco 72.8 MW Pico Cortacircuito de Distribución de Expulsión Sencilla 5

26 No Hay Necesidad de Recurrir a Fusibles Limitadores de Corriente Los Fusibles de Potencia SMD-20 no son solo una alternativa superior a los cortacircuitos de distribución en muchas aplicaciones, sino también, por su construcción especial, son superiores a los fusibles limitadores de corriente. Los Fusibles de Potencia SMD-20 tienen elementos fusibles de plata construidos de forma helicoidal, no soldados y rodeados de aire. Debido a esta construcción, el elemento fusible está libre de esfuerzos mecánicos y térmicos, y por esta razón no está sujeto a daños incluso por corrientes de energización que se acercan pero no superan la curva característica tiempo/corriente de mínima fusión. Los fusibles limitadores de corriente, en cambio, tienen elementos fusibles que están hechos de una serie de alambres de diámetro muy fino, o de una o más cintas perforadas o ranuradas, rodeadas y en contacto con un material de relleno como la arena silícea. Debido a esta construcción, los fusibles limitadores de corriente son susceptibles a daños en los elementos, causados por una sobrecorriente momentánea que se aproximan a la curva característica tiempo/corriente de mínima fusión. Estos daños pueden ser agravados en los sistemas de distribución aérea por las repetitivas sobrecorrientes ocasionadas por las operaciones de apertura y cierre de reconectadores instalados aguas arriba. Estos daños pueden ocurrir de una o más de las siguientes formas: El elemento fusible puede fundirse, pero no separarse completamente debido a que el metal fundido es constreñido por el material de relleno dando lugar, posiblemente, a una resolidificación del elemento con un área transversal diferente. Uno o más, pero no todos, los alambres paralelos o las cintas del elemento fusible pueden fundirse y separarse. El elemento fusible puede romperse como resultado de la fatiga causada por los ciclos de corriente que puede dar lugar a torceduras localizadas por expansiones y contracciones térmicas. Los daños a los elementos fusibles de los fusibles limitadores de corriente descritos anteriormente, pueden cambiar o alterar sus características de tiempo/corriente, dando lugar a una pérdida de la coordinación entre el fusible y los otros dispositivos de protección contra sobrecorrientes aguas abajo. Más aun, un elemento fusible limitador de corriente dañado puede fundirse debido a una corriente inofensiva de energización, pero el fusible puede fallar al tratar de despejar el circuito debido a un flujo insuficiente de potencia mientras que el fusible puede continuar arqueando y quemándose internamente debido al flujo de corriente de carga. Debido a la gran posibilidad de daños al elemento fusible por las corrientes de energización, por los efectos de la carga y tolerancia en su manufactura, los fabricantes de los fusibles limitadores de corriente normalmente exigen que, cuando se apliquen estos fusibles, se hagan ajustes en las curvas características tiempo/corriente de mínima fusión. A este ajuste se le llama zona de seguridad, o retroceder la tolerancia, con un rango que varían desde un 25% en términos de tiempo hasta un 25% en tér- Los Fusibles de Potencia SMD-20 Tipo Estación aplicados a la protección de transformadores de voltaje. 6