Capítulo 5 Selectividad

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1 Capítulo 5 Selectividad GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES 75

2 Selectividad entre dispositivos de protección Definición de selectividad y clasificación La distribución de una instalación eléctrica generalmente se logra a través de los dispositivos de control y de protección instalados en serie En una red de distribución del tipo radial, es necesario que en caso de una falla opere el dispositivo de protección más cercano sin que participen los dispositivos que están corrientes arriba. Esta necesidad viene definida como selectividad. La selectividad entre aparatos de protección es necesaria cuando se quiere garantizar la máxima continuidad del servicio, aún en las condiciones más críticas de operación. Generalmente se verifica la selectividad cuando se comparan: Sobrecarga Cortocircuito Falla a tierra (diferencial) Para verificar que 2 dispositivos de protección son selectivos entre sí, los fabricantes ponen a disposición tablas y curvas de operación. La selectividad puede ser Total cuando el interruptor corrientes abajo dispara para todos los valores de sobrecorriente hasta el límite de su capacidad interruptiva o Parcial si la selectividad se limita a valores de sobrecorriente inferiores a su capacidad interruptiva. En el segundo caso se define un límite de selectividad (Is) que representa el valor de corriente por debajo del cual se tendrá la operación del interruptor más cercano al punto de falla y por arriba de este valor se tendrá también la operación del dispositivo corrientes arriba. La norma IEC 364, indica que en los locales públicos, por evidentes motivos de seguridad, se debe garantizar la continuidad de servicio mediante la selectividad entre los dispositivos de protección. La selectividad como está previsto en la norma IEC e IEC 898, puede verificarse comparando las diferentes curvas de disparo y de energía puestas a disposición por el fabricante. C D E 76 GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES

3 Selectividad entre dispositivos de protección Selectividad en función de la corriente de sobrecarga (amperométrica). La característica de operación por sobrecarga de los interruptores automáticos es una característica a tiempo inverso. Para verificar la selectividad es necesario analizar sobre la escala logarítmica (Icc/t), las curvas de disparo térmico de los equipos bajo consideración. Los puntos de intersección que se encuentran son los límites de selectividad. La selectividad por sobrecarga estará siempre garantizada si el tiempo de no operación del interruptor corrientes arriba es superior en tiempo de apertura al del interruptor más cercano al punto de falla, para cualquier valor de corriente de sobrecarga. Seleccionando interruptores con una relación entre las corrientes nominales pares o superior a 2, la selectividad por sobrecarga siempre será cumplida. La selectividad por sobrecarga puede ser mejorada si se emplean interruptores de operación térmica ajustable. t (s) instantáneo instantáneo Im bre solo Is = Im mínima bre y Icc (k) GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES 77

4 Selectividad entre dispositivos de protección Selectividad amperométrica en cortocircuito Para tener un nivel eficiente de selectividad entre dos interruptores automáticos en serie, es necesario seleccionarlos con el rango de operación instantánea (magnético) lo más distanciado posible. El mejor método para garantizar un nivel elevado de selectividad es empleando interruptores que permitan el ajuste de la operación magnética. El análisis de las curvas de tiempo-corriente, de los interruptores determina el límite de selectividad Is arriba de este valor se tiene la operación instantánea de ambos aparatos. Este límite coincide con el ajuste mínimo de la operación instantánea del interruptor. Para una buena coordinación selectiva entre dos interruptores se escogen éstos con rango de operación (disparo) magnético, con una relación de cuando menos 1.5. La selectividad total es efectiva cuando la corriente de corto circuito es inferior al rango de disparo magnético del interruptor instalado corrientes arriba. Si la corriente de corto circuito es superior, se puede obtener selectividad solo si la energía específica pasante (I 2 t) del interruptor corrientes abajo no es suficiente para provocar el disparo del interruptor corrientes arriba. Para cualquier tipo de desconectador electromagnético, se puede definir mediante pruebas el máximo valor de energía de no activación. En este caso la curva de los interruptores a comparar son las de la energía específica pasante I 2 t. Sobreponiendo una línea recta que pase por el valor máximo de no activación de la curva de energía específica pasante del interruptor corrientes abajo, se puede determinar el límite de selectividad Is, que puede ser superior al rango de disparo magnético del interruptor corrientes arriba. t (s) límite de selectividàd In In Im Icn Icc (k) 2 I t Is Icc 78 GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES

5 Selectividad entre dispositivos de protección Selectividad en función del tiempo en corto circuito (cronométrica). La selectividad cronómetrica en condiciones de corto circuito, se hace empleando interruptores preparados para operar con un retardo intencional, fijo o ajustable. La condición fundamental para que se pueda obtener sta selectividad, está en el hecho de que los interruptores que intervienen, tengan la capacidad de soportar los esfuerzos eléctricos y dinámicos que se presentan durante las condiciones del corto circuito. Los interruptores que operan con un retardo intencional pierden la característica de limitación. Los interruptores electrónicos Megatiker, clasificados en la categoría (ver definición), permiten hacer dos tipos de ajuste diferentes para optimizar la coordinación selectiva que sea necesaria. El primer tipo de ajuste permite retardar hasta 300 ms el tiempo de disparo del interruptor, de modo tal que se crea un escalón (ver gráfica 1) con respecto a un interruptor del tipo tradicional. Con este tipo de ajuste la energía específica que se deja pasar por el interruptor aumenta proporcionalmente en función del retardo seleccionado. El segundo tipo de ajuste se puede efectuar manteniendo constante el valor de la energía específica pasante que deja pasar el interruptor. En este caso el ajuste, hace que la curva de operación del interruptor electrónico se comporte como en la gráfica 2. La eliminación del codo inferior obtenido por el ajuste del tiempo de operación a I 2 t constante, favorece la selectividad. También en este caso, la selectividad puede ser evaluada comparando las curvas de tiempo-corriente de los interruptores. Gráfica 1 Gráfica 2 t (s) t (s) ( t) ( t) instantáneo instantáneo t t Icc (k) Icc (k) Selectividad Lógica. Este tipo de selectividad se puede realizar empleando interruptores Megatiker electrónicos conectados en serie. Esto se realiza mediante una conexión física entre los liberadores electrónicos de los interruptores corrientes arriba y abajo. Este tipo de selectividad hace que el interruptor en cuestión, en una falla de cortocircuito, inhiba el disparo del interruptor corrientes arriba con un retardo fijo de 50 µs que le impiden su apertura. En resumen el interruptor corrientes abajo manda una señal de retardo al interruptor corrientes arriba el cual si no recibe alguna orden no abre garantizando la selectividad. Los 50 µs de retardo es el tiempo máximo que el liberador electrónico conectado con selectividad lógica tiene a disposición para comunicación. Esto significa que para tener una mayor selectividad es necesario temporizar la operación de los interruptores interesados. Que por todos es de 100 µs por esto el nivel de selectividad es prácticamente ilimitado. N N TEST TEST Selectividad lógica: retarda la apertura de 50ms Para I > 0,9 I1 desconexión de carga no prioritaria max 24Vcc/ca 1 Carga prioritaria Carga no prioritaria Carga prioritaria GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES 79

6 Selectividad entre dispositivos de protección Selectividad diferencial. La selectividad por falla a tierra, se realiza empleando interruptores diferenciales. Las condiciones necesarias para garantizar un nivel adecuado de selectividad son las siguientes: Seleccionando interruptores con corrientes diferenciales nominales diferentes, con una relación de cuando menos 3 veces (por ejemplo interruptores corrientes abajo de 30 m y corrientes arriba de 100 m). El tiempo de operación del interruptor corrientes arriba debe ser mayor al tiempo total de apertura del interruptor corrientes abajo. Se pueden distinguir 2 tipos diferentes de selectividad diferencial: Selectividad diferencial horizontal. Se realiza con interruptores diferenciales que protejan una línea particular. De esta forma se asegura la continuidad de servicio, pero no la protección corrientes arriba del circuito. Selectividad diferencial vertical: se hace con interruptores diferenciales colocados en serie. En este caso se garantiza la máxima protección también de los circuitos corrientes arriba y de los diferenciales que protegen líneas particulares. Para optimizar la coordinación selectiva es necesario para este caso, emplear diferenciales con rango de operación separados entre sí ( con una relación de 3 por lo menos) o aparatos del tipo selectivo o retardados. La norma IEC 364, establece que para asegurar la selectividad entre dos dispositivos diferenciales, se deben satisfacer entre los dos las condiciones descritas anteriormente. Ejemplo de selectividad horizontal Ejemplo de selectividad vertical id I n = 1 t = 1s id id I n = 0.03 I n = 0.03 I n = 0.3 t = 0.6s (tipo S) id I n = 0.03 sin retardo id 80 GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES

7 Enseguida se muestran las diversas tablas de selectividad entre los interruptores automáticos ticino que están en conformidad con lo establecido en la Norma IEC Las tablas de coordinación se presentan para los diferentes valores de tensión de alimentación en los sistemas trifásicos y monofásicos: 230/240Vc.a. 440Vc.a. 480Vc.a. Los valores mostrados representan los límites de selectividad (expresado en k) alcanzables por los dispositivos puestos corrientes abajo considerando la capacidad interruptiva tanto del equipo puesto corrientes arriba como el instalado corrientes abajo en conformidad con la normas IEC La letra T indica la selectividad total hasta el límite de la capacidad interruptiva del dispositivo puesto corrientes abajo. El símbolo * indica en cambio que el límite de selectividad coincide con el valor de disparo magnético del dispositivo corrientes arriba. Los datos indicados en las tablas, en el caso de coordinación de dispositivos con regulación magnética, están referidos a su máximo valor de regulación. En el caso contrario de coordinación con dispositivos predispuestos con regulación de tiempos de disparo los valores indicados en las tablas se consideran con regulación de los tiempos a 0 (Disparo instantáneo). Ejemplo de verificación de la selectividad Para entender mejor la aplicación de las tablas de selectividad ver el ejemplo siguiente. Se quiere determinar el límite de selectividad con la coordinación entre un interruptor Megatiker ME125 con In=125 puesto arriba y un interruptor tdin 60 con In=32 en un sistema monofásico a 230Vc.a. Tomar en consideración la tabla de coordinación de la pág. 82 posicionarse en el interruptor ME125 sobre el valor de 125. Recorrer sobre la columna correspondiente al valor 125 hasta interceptar el valor correspondiente con el interruptor tdin 60 a 32. El valor relevante es 8k. Tal valor es el límite de selectividad de la coordinación, bajo el cual se tiene solo el disparo del tdin 60 y por arriba de este valor se puede presentar la intervención del Megatiker ME125. GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES 81

8 Selectividad: Megatiker corrientes arriba y tdin corrientes abajo (sistema monofásico) 220V~ Trifásico M125 ME125/N ME160/N/H M/MH/ML tdin 60 6 T T T T T T T T T T T T T 10 T T T T T T T T 9 T T T T T T 9 9 T T 5 T 9 T T T T T T ,5 T T T 40 3, , ,5 9,5 T ,5 3 7 T 63 4,5 4,5 4,5 4, T tdin T T T T T T T T T T T T T 10 T T T T T T T T 9 T 25 T T T T 9 9 T T 5 T 9 T T T T T T ,5 20 T T 40 3,5 5,5 5,5 3,5 5,5 5, ,5 9,5 T ,5 3 7 T 63 4,5 4,5 4,5 4, T tdin T T T T T T T T T 10 T T T T 9 T 25 T T T T 5 T(1) 9 T T T T ,5 20 T T 40 3,5 5,5 5, ,5 9,5 T ,5 3 7 T 63 4,5 4, T (1) selectividad total solo ME160/N, 36 k con ME160H 82 GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES

9 M/MH/ML400 M/MH/ML E M/MH/ML M/MH ES (1) selectividad total solo ME160/N, 36 k con ME160H GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES 83

10 Selectividad: Megatiker corrientes arriba y tdin corrientes abajo (sistema trifásico) 440V~ Trifásico M125 ME125/N ME160/N/H M/MH/ML tdin 60 6 T T T T T T T T T T T T T 10 T T T T T T T T 9 T T T T T T 9 9 T T 5 T 9 T T T T T T ,5 T T T 40 3, , ,5 9,5 T ,5 3 7 T 63 4,5 4,5 4,5 4, T tdin T T T T T T T T T T T T T 10 T T T T T T T T 9 T 25 T T T T 9 9 T T 5 T 9 T T T T T T ,5 20 T T 40 3,5 5,5 5,5 3,5 5,5 5, ,5 9,5 T ,5 3 7 T 63 4,5 4,5 4,5 4, T tdin T T T T T T T T T 10 T T T T 9 T 25 T T T T 5 T(1) 9 T T T T ,5 20 T T 40 3,5 5,5 5, ,5 9,5 T ,5 3 7 T 63 4,5 4, T 84 GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES

11 M/MH/ML400 M/MH/ML E M/MH/ML M/MH ES GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES 85

12 Selectividad: Megatiker corrientes arriba y abajo (sistema trifásico) 220V~ Trifásico M125 ME125/N ME160/N/H M/MH/ML M ,8 1 1,2 1,2 0,8 1 1,2 1,2 0,6 1 2,5 1 2,5 3,5 25 0,8 1 1,2 1,2 0,8 1 1,2 1,2 1 2,5 1 2,5 3, ,2 1,2 1 1,2 1,2 1 2,5 1 2,5 3,5 63 1,2 1,2 1,2 1,2 2,5 2,5 3, ,5 2,5 3, ,5 2,5 3,5 ME125/N 16 0,8 1 1,2 1,2 0,8 1 1,2 1,2 0,6 1 2,5 1 2,5 3,5 25 0,8 1 1,2 1,2 0,8 1 1,2 1,2 1 2,5 1 2,5 3, ,2 1,2 1 1,2 1,2 1 2,5 1 2,5 3,5 63 1,2 1,2 1,2 1,2 2,5 2,5 3, ,5 2,5 3, ,5 2,5 3,5 ME160/N/H 25 0,6 1 1,6 1 1,6 2,5 40 0,6 1 1,6 1 1,6 2, ,6 1 1,6 2, ,6 1,6 2, ,5 M ,6 2, ,5 250 MH/ML ,6 2, ,5 250 M/MH/ML M/MH E M/MH/ML M/MH ES GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES

13 M/MH/ML400 M/MH/ML E M/MH/ML M/MH ES ,5 3, ,5 3, ,5 3, , , , , , GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES 87

14 Selectividad: Megatiker corrientes arriba y abajo (sistema trifásico) 440/480V~ Trifásico M125 ME125/N ME160/N/H M/MH/ML M ,8 1 1,2 1,2 0,8 1 1,2 1,2 0,6 1 2,5 1 2,5 3,5 25 0,8 1 1,2 1,2 0,8 1 1,2 1,2 1 2,5 1 2,5 3, ,2 1,2 1 1,2 1,2 1 2,5 1 2,5 3,5 63 1,2 1,2 1,2 1,2 2,5 2,5 3, ,5 2,5 3, ,5 2,5 3,5 ME125/N 16 0,8 1 1,2 1,2 0,8 1 1,2 1,2 0,6 1 2,5 1 2,5 3,5 25 0,8 1 1,2 1,2 0,8 1 1,2 1,2 1 2,5 1 2,5 3, ,2 1,2 1 1,2 1,2 1 2,5 1 2,5 3,5 63 1,2 1,2 1,2 1,2 2,5 2,5 3, ,5 2,5 3, ,5 2,5 3,5 ME160/N/H 25 0,6 1 1,6 1 1,6 2,5 40 0,6 1 1,6 1 1,6 2, ,6 1 1,6 2, ,6 1,6 2, ,5 M/MH/ML ,6 2, ,5 250 M MH/ML M/MH/ML E M/MH/ML M/MH ES GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES

15 M/MH/ML400 M/MH/ML E M/MH/ML M/MH ES ,5 3, T T T T 2,5 3, T T T T 2,5 3, T T T T 2,5 3, T T T T 2,5 3, T T T T 2,5 3, T T T T 2,5 3, T T T T 2,5 3, T T T T 3, T T T T T T T T T T T T 3, , , , , , GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES 89

16 Selectividad: tdin corrientes arriba y Guardamotores MS25 corrientes abajo (sistema trifásico) 440Vc.a. Trifásico Interruptor arriba tdin /60/100/250 tdin250 solo magnético Interruptor abajo In () ,6 2,5 4 6, , MS25 0,1 0,16 T T T T T T T T T T T T T T T T T 0,16 25 T T T T T T T T T T T T T T T T T 0,25 0,4 T T T T T T T T T T T T T T T T 0,4 0,63 T T T T T T T T T T T T T T T T 0,63 1 T T T T T T T T T T T T T 1 16 T T T T T T T T T T T T T 1,6 2,5 T T T T T T T T T 2, ,3 6, el límite de selectividad coincide con el valor de disparo magnético del interruptor corrientes arriba Selectividad: entre interruptores diferenciales Interruptor corrientes arriba I () 0,01 0,03 0,3 0,5 1 3 Interruptor abajo t (s) 0 0 R 1 0 0,06 2 0, ,06 2 0, , ,01 0 0,03 0 0,3 0 R 1 S , S 0, GUÍ PR L SELECCIÓN DE INTERRUPTORES