¿Cuál es el problema con los viajes en cascada en los paneles de distribución eléctrica?

Muy a menudo, el interruptor automático de nivel más bajo no se dispara, ¡pero el de nivel superior (más alto) sí! Esto causa un corte de energía a gran escala. ¿Por qué sucede esto? Hoy, discutiremos este problema.

Causas Principales del Disparo en Cascada (No Intencionado Upstream)

• La capacidad de carga del interruptor principal es menor que la capacidad total de carga de todos los interruptores de rama descendentes.

• El interruptor principal está equipado con un dispositivo de corriente residual (RCD), mientras que los interruptores de rama no lo están. Cuando la corriente de fuga de un electrodoméstico alcanza o supera los 30 mA, el interruptor principal se dispara.

• Falta de coordinación de protección entre dos niveles de interruptores—siempre que sea posible, utilice interruptores del mismo fabricante.

• Operar frecuentemente el interruptor principal bajo carga causa carbonización de los contactos, lo que lleva a un mal contacto, aumento de la resistencia, mayor corriente, sobrecalentamiento y, finalmente, disparo.

• El interruptor descendente carece de ajustes de protección adecuados para identificar correctamente las fallas (por ejemplo, una falla de tierra monofásica sin protección de secuencia cero).

• Los interruptores envejecidos resultan en un tiempo de operación de disparo paralelo prolongado; reemplácelos por interruptores cuyo tiempo real de disparo sea menor que el del interruptor de nivel superior.

Soluciones para el Disparo en Cascada

Si un interruptor de circuito de nivel superior se dispara debido a un disparo en cascada:

• Si un relé de protección de rama ha actuado pero su interruptor no se ha disparado, abra manualmente ese interruptor de rama primero, luego restablezca el interruptor de nivel superior.

• Si ninguno de los protecciones de rama ha actuado, inspeccione todo el equipo dentro del área afectada en busca de fallas. Si no se encuentra ninguna falla, cierre el interruptor de nivel superior y energice cada circuito de rama uno por uno. Cuando la energización de una rama específica cause que el interruptor de nivel superior se dispare nuevamente, ese interruptor de rama es defectuoso y debe ser aislado para mantenimiento o reemplazo.

Para que un interruptor de circuito se dispare, deben cumplirse dos condiciones:

• La corriente de falla debe alcanzar el umbral establecido.

• La corriente de falla debe persistir durante el tiempo establecido.

Por lo tanto, para prevenir disparos en cascada, tanto los ajustes de corriente como los de tiempo deben estar debidamente coordinados entre los niveles de interruptores.

Por ejemplo:

• El interruptor de primer nivel (superior) tiene un ajuste de protección contra sobrecorriente de 700 A con un retardo de tiempo de 0,6 segundos.

• El interruptor de segundo nivel (inferior) debería tener un ajuste de corriente inferior (por ejemplo, 630 A) y un retardo de tiempo más corto (por ejemplo, 0,3 segundos).

En este caso, si ocurre una falla dentro de la zona de protección del interruptor de segundo nivel, incluso si la corriente de falla excede el umbral del interruptor de nivel superior, el interruptor de nivel inferior eliminará la falla en 0,3 segundos—antes de que el temporizador de 0,6 segundos del interruptor de nivel superior complete su ciclo—evitando así que se dispare y evitando el disparo en cascada.

Esto conduce a varios puntos clave:

• El mismo principio se aplica a todos los tipos de fallas—ya sean cortocircuitos o fallas a tierra—la coordinación depende tanto de la magnitud de la corriente como de la duración del tiempo.

• La coordinación de tiempo es a menudo más crítica porque las corrientes de falla pueden superar simultáneamente los ajustes de detección de múltiples interruptores.

• Incluso si los ajustes parecen estar correctamente coordinados en el papel, el rendimiento en el mundo real aún puede resultar en disparos en cascada. ¿Por qué? Porque el tiempo total de eliminación de la falla incluye no solo el tiempo de operación del relé de protección, sino también el tiempo mecánico de apertura del interruptor en sí. Este tiempo mecánico varía según el fabricante y el modelo. Dado que los tiempos de protección son en milisegundos, incluso pequeñas diferencias pueden interrumpir la coordinación.

Por ejemplo, en el caso anterior, el interruptor de segundo nivel supuestamente debe eliminar la falla en 0,3 segundos. Pero si su mecanismo mecánico es lento y tarda 0,4 segundos en interrumpir completamente la corriente, el interruptor de nivel superior puede detectar que la falla ha durado 0,6 segundos y dispararse también—causando un evento en cascada.

Por lo tanto, para garantizar una coordinación adecuada y prevenir disparos en cascada, los tiempos reales de operación de los interruptores deben verificarse utilizando equipos de prueba de protección de relés. La coordinación debe basarse en los tiempos totales de eliminación de la falla medidos en realidad, no solo en ajustes teóricos.