Calificacións do interruptor de circuito

Definición de Interruptor Automático

Un interruptor automático está definido como un dispositivo diseñado para proteger un circuito eléctrico de daños causados por sobrecorriente o cortocircuitos interrumpiendo el flujo de electricidad.

Corriente de Interrupción de Cortocircuito del Interruptor Automático

Esta es la corriente máxima de cortocircuito que un interruptor automático (IA) puede soportar antes de ser finalmente despejada al abrir sus contactos.

Cuando una corriente de cortocircuito fluye a través de un interruptor automático, causa tensiones térmicas y mecánicas en las partes conductoras del interruptor. Si el área de contacto y las partes conductoras son demasiado pequeñas, esto puede llevar a daños permanentes en la aislación y las partes conductoras del interruptor automático.

Según la ley de Joule del calentamiento, el aumento de temperatura es directamente proporcional al cuadrado de la corriente de cortocircuito, la resistencia de contacto y la duración del cortocircuito. La corriente de cortocircuito continúa fluyendo a través del interruptor automático hasta que se despeja el fallo al abrir el interruptor.

Como la tensión térmica en el interruptor automático es proporcional al período de cortocircuito, la capacidad de interrupción del interruptor automático depende del tiempo de funcionamiento. A 160°C, el aluminio se vuelve blando y pierde su resistencia mecánica, esta temperatura puede considerarse como el límite de aumento de temperatura de los contactos del interruptor durante el cortocircuito.

Por lo tanto, la capacidad de interrupción de cortocircuito o corriente de interrupción de un interruptor automático se define como la corriente máxima que puede fluir a través del interruptor desde que ocurre un cortocircuito hasta que se despeja, sin causar daños permanentes al interruptor automático. El valor de la corriente de interrupción de cortocircuito se expresa en RMS.

Durante el cortocircuito, el IA no solo está sometido a tensión térmica, sino que también sufre seriamente de tensiones mecánicas. Por lo tanto, al determinar la capacidad de cortocircuito, también se considera la resistencia mecánica del IA.

Para elegir un interruptor automático adecuado, es obvio determinar el nivel de fallo en ese punto del sistema donde se instalará el IA. Una vez determinado el nivel de fallo de cualquier parte de la transmisión eléctrica, es fácil elegir el interruptor automático con la clasificación correcta para esa parte de la red.

Capacidad Nominal de Conexión en Cortocircuito

La capacidad de conexión en cortocircuito de un interruptor automático se expresa en valor pico, a diferencia de la capacidad de interrupción, que se expresa en valor RMS. Teóricamente, en el momento en que ocurre un fallo, la corriente de fallo puede aumentar hasta el doble de su nivel de fallo simétrico.

En el momento de encender un interruptor automático en condiciones defectuosas del sistema, la parte del sistema conectada a la fuente. El primer ciclo de la corriente durante el cierre del interruptor tiene la amplitud máxima. Esto es aproximadamente el doble de la amplitud de la forma de onda de la corriente de fallo simétrica.

Los contactos del interruptor tienen que soportar este valor máximo de corriente durante el primer ciclo de la forma de onda cuando el interruptor se cierra bajo fallo. Basándose en este fenómeno mencionado, un interruptor seleccionado debe tener una capacidad nominal de conexión en cortocircuito.

Como la corriente nominal de conexión en cortocircuito del interruptor automático se expresa en valor pico máximo, siempre es mayor que la corriente nominal de interrupción en cortocircuito del interruptor automático. El valor normal de la corriente de conexión en cortocircuito es 2.5 veces mayor que la corriente de interrupción en cortocircuito. Esto se aplica tanto para el interruptor automático estándar como para el de control remoto.

Secuencia Operativa Nominal

Esta es la exigencia de servicio mecánico del mecanismo operativo del interruptor automático. La secuencia de servicio operativo nominal de un interruptor automático se ha especificado como:

Donde, O indica la operación de apertura del IA. CO representa el tiempo de operación de cierre, que inmediatamente se sigue de una operación de apertura sin ningún retraso intencional. t' es el tiempo entre dos operaciones que es necesario para restaurar las condiciones iniciales y/o para prevenir un calentamiento excesivo de las partes conductoras del interruptor automático. t = 0.3 seg para el interruptor automático destinado a la primera recarga automática, si no se especifica lo contrario.

Supongamos que la secuencia nominal de servicio de un interruptor automático es:

Esto significa, una operación de apertura del interruptor automático es seguida por una operación de cierre después de un intervalo de 0.3 seg, y luego el interruptor automático vuelve a abrir sin ningún retraso intencional. Después de esta operación de apertura, el IA se vuelve a cerrar después de 3 minutos y luego se desconecta instantáneamente sin ningún retraso intencional.

Corriente Nominal a Corto Plazo

Este es el límite de corriente que un interruptor automático puede soportar de manera segura durante un tiempo específico sin sufrir daños. Los interruptores automáticos no despejan la corriente de cortocircuito tan pronto como ocurre un fallo en el sistema. Siempre hay algunos retrasos intencionados y no intencionados presentes entre el instante de ocurrencia del fallo y el instante de despeje del fallo por el IA.

Este retraso se debe al tiempo de operación de los relés de protección, al tiempo de operación del interruptor automático y también puede haber algún retraso intencionado impuesto en el relé para la coordinación adecuada de la protección del sistema de potencia. Incluso si un interruptor automático falla en desconectar, el fallo será despejado por el siguiente interruptor automático de posición superior.

En este caso, el tiempo de despeje del fallo es más largo. Por lo tanto, después de un fallo, un interruptor automático tiene que soportar el cortocircuito durante cierto tiempo. La suma de todos los retrasos no debe superar 3 segundos; por lo tanto, un interruptor automático debe ser capaz de soportar la corriente máxima defectuosa al menos durante este corto período de tiempo.

La corriente de cortocircuito puede tener dos efectos principales dentro de un interruptor automático. Debido a la alta corriente eléctrica, puede haber una alta tensión térmica en la aislación y las partes conductoras del IA. La alta corriente de cortocircuito produce tensiones mecánicas significativas en las diferentes partes conductoras del interruptor automático.

Un interruptor automático está diseñado para soportar estas tensiones. Sin embargo, ningún interruptor automático debe soportar una corriente de cortocircuito por más tiempo que el período corto especificado. La corriente nominal a corto plazo de un interruptor automático es al menos igual a su corriente nominal de interrupción de cortocircuito.

Tensión Nominal del Interruptor Automático

La tensión nominal del interruptor automático depende de su sistema de aislamiento. Para sistemas inferiores a 400 kV, el interruptor automático está diseñado para soportar un 10% por encima de la tensión normal del sistema. Para sistemas iguales o superiores a 400 kV, el aislamiento del interruptor automático debe ser capaz de soportar un 5% por encima de la tensión normal del sistema.

Eso significa, la tensión nominal del interruptor automático corresponde a la tensión máxima del sistema. Esto se debe a que, durante las condiciones de carga nula o pequeña, el nivel de tensión del sistema de potencia está permitido subir hasta la clasificación de tensión máxima del sistema.