Guía completa para a selección e o cálculo de axustes de interruptores de circuito

Como seleccionar e axustar interruptores de circuito

1. Tipos de interruptores de circuito

1.1 Interruptor de circuito de aire (ACB)
Tamén coñecido como interruptor de moldura ou universal, todos os seus compoñentes están montados dentro dunha armazón metálica aislada. É tipicamente de tipo aberto, permitindo unha substitución fácil dos contactos e pezas, e pode estar equipado con diversos accesorios. Os ACBs son comúnmente usados como interruptores principais do suministro eléctrico. As unidades de desprazamento por sobrecorrente inclúen tipos electromagnéticos, electrónicos e inteligentes. Proporcionan protección en catro etapas: retraso longo, retraso curto, instantáneo e fallo a terra, sendo cada configuración de protección axustable nun rango baseado no tamaño da armazón.

Os ACBs son adecuados para redes de CA de 50Hz con voltaxes nominais de 380V ou 660V e correntes nominais de 200A a 6300A. Son principalmente utilizados para distribución de enerxía e protección contra sobrecargas, baixa tensión, cortocircuitos e unha faza a terra. Estes interruptores ofrecen múltiples funcións de protección inteligente e protección selectiva. En condicións normais, poden ser usados para conmutación infrecuente de circuitos. Os ACBs con calificación de ata 1250A tamén poden protexer motores de sobrecarga e cortocircuitos en sistemas de 380V/50Hz.

As aplicacións comúns inclúen interruptores principais de saída no lado de 400V dos transformadores, interruptores de barras, interruptores de alimentación de alta capacidade e interruptores de control de grandes motores.

1.2 Interruptor de circuito de carcasa moldeada (MCCB)
Tamén coñecido como interruptor enchufable, os seus terminais, extintores de arco, unidades de desprazamento e mecanismo de operación están aloxados nunha carcasa de plástico. Os contactos auxiliares, as unidades de desprazamento por baixa tensión e as unidades de desprazamento paralelo son a miúdo modulares, resultando nun deseño compacto. Os MCCBs xeralmente non están deseñados para reparación e son tipicamente usados como protección de ramal.

A maioría dos MCCBs inclúen unidades de desprazamento térmico-magnético. Os modelos maiores poden ter sensores de desprazamento de estado sólido. As unidades de desprazamento por sobrecorrente poden ser electromagnéticas ou electrónicas. Os MCCBs electromagnéticos xeralmente son non selectivos, ofrecendo só protección de retraso longo e instantánea. Os MCCBs electrónicos proporcionan catro funcións de protección: retraso longo, retraso curto, instantáneo e fallo a terra. Algúns modelos máis recentes inclúen interbloqueo selectivo de zonas.

Os MCCBs son comúnmente usados para o control e protección de circuitos de alimentación, interruptores de saída principais en pequenos transformadores de distribución, terminais de control de motores e como interruptores de enerxía para varias máquinas.

1.3 Interruptor de circuito miniatura (MCB)
Os MCBs son os dispositivos de protección terminal máis amplamente usados nos sistemas eléctricos de edificios. Protexen circuitos monofásicos e trifásicos de ata 125A contra cortocircuitos, sobrecargas e sobretención. Dispoñibles en configuracións de 1P, 2P, 3P e 4P.

Un MCB consta dun mecanismo de operación, contactos, dispositivos de protección (várias unidades de desprazamento) e un sistema de extinción de arcos. Os contactos están pechados manualmente ou eléctricamente e mantidos en lugar por un mecanismo de desprazamento libre. A bobina da unidade de desprazamento por sobrecorrente e o elemento térmico da unidade de desprazamento térmico están conectados en serie co circuito principal, mentres que a bobina de desprazamento por baixa tensión está conectada en paralelo coa fonte de enerxía.

No deseño eléctrico de edificios, os MCBs son usados para sobrecargas, cortocircuitos, sobrecorrentes, baixa tensión, fallos a terra, protección contra fugas, transferencia automática de dúas fontes de enerxía e arranque e protección infrecuentes de motores.

2. Parámetros técnicos clave dos interruptores de circuito

• Voltaxe nominal de funcionamento (Ue)
  A voltagem nominal na que o interruptor de circuito está deseñado para funcionar continuamente baixo condicións especificadas. En China, para sistemas de ata 220kV, a máxima voltagem de funcionamento é 1,15 veces a voltagem nominal do sistema; para 330kV e superior, é 1,1 veces. O interruptor debe manter o aislamento e realizar operacións de conmutación á máxima voltagem de funcionamento do sistema.

• Corrente nominal (In)
  A corrente que a unidade de desprazamento pode transportar continuamente a temperaturas ambientais de ata 40°C. Para unidades de desprazamento axustables, esta é a máxima corrente axustable. A temperaturas superiores a 40°C (ata 60°C), permítese a derivação.

• Axuste de corrente de desprazamento por sobrecarga (Ir)
  O interruptor se despraza con un retraso cando a corrente excede Ir, que representa a máxima corrente que o interruptor pode transportar sen desprazarse. Ir debe ser maior que a máxima corrente de carga (Ib) pero menor que a corrente permisible do cable (Iz). Para interruptores térmico-magnéticos, Ir xeralmente é axustable de 0,7 a 1,0In; as unidades de desprazamento electrónicas ofrecen un rango máis amplo, xeralmente de 0,4 a 1,0In. Para unidades de desprazamento fixas, Ir = In.

• Axuste de corrente de desprazamento por cortocircuito (Im)
  O limiar no que a unidade de desprazamento instantáneo ou de retraso curto se activa para desconectar rapidamente o circuito durante correntes de fallo altas.

• Corrente de resistencia a corto prazo nominal (Icw)
  A corrente que o interruptor pode resistir durante un período especificado sen danos térmicos.

• Capacidade de interrupción
  A máxima corrente de fallo que un interruptor pode interromper de xeito seguro, independente da súa corrente nominal. Valores comúns inclúen 36kA e 50kA. Está categorizado en capacidade de interrupción última (Icu) e capacidade de interrupción de servizo (Ics).

3. Principios xerais para a selección de interruptores de circuito

• Voltaxe nominal de funcionamento ≥ voltagem nominal do circuito.

• Capacidade de fechamento/interrupción de cortocircuito nominal ≥ corrente de carga calculada.

• Capacidade de fechamento/interrupción de cortocircuito nominal ≥ máxima corrente de cortocircuito posible no circuito.

• Corrente de cortocircuito monofásica a terra no final do circuito ≥ 1,25 × axuste de desprazamento instantáneo (ou de retraso curto).

• Voltaxe nominal da unidade de desprazamento por baixa tensión = voltagem nominal do circuito.

• Voltaxe nominal da unidade de desprazamento paralelo = voltagem da fonte de control.

• Voltaxe nominal do mecanismo de operación eléctrica = voltagem da fonte de control.

• Para circuitos de iluminación, establecer a corrente de desprazamento electromagnético instantáneo a 6 veces a corrente de carga.

• Para a protección de cortocircuito de un único motor: 1,35× corrente de arranque do motor (serie DW) ou 1,7× (serie DZ).

• Para varios motores: 1,3× corrente de arranque do motor máis grande + suma das correntes de funcionamento dos outros motores.

• Como interruptor do lado de baixa voltagem do transformador principal: capacidade de interrupción > corrente de cortocircuito de baixa voltagem do transformador; corrente nominal de desprazamento ≥ corrente nominal do transformador; axuste de cortocircuito = 6–10× corrente nominal do transformador; axuste de sobrecarga = corrente nominal do transformador.

• Despois da selección preliminar, coordínase con interruptores superiores e inferiores para evitar desprazamentos en cadeia e minimizar o alcance da interrupción.

4. Selectividade dos interruptores de circuito
Os interruptores de circuito clasifican-se como selectivos ou non selectivos. Os interruptores selectivos ofrecen protección en dúas ou tres etapas: instantánea e de retraso curto para cortocircuitos, de retraso longo para sobrecargas. Os interruptores non selectivos son xeralmente instantáneos (só cortocircuitos) ou de retraso longo (só sobrecargas). A selectividade lograse usando unidades de desprazamento de retraso curto con diferentes axustes de tempo. Consideracións clave:

• Axuste de desprazamento instantáneo superior ≥ 1,1 × máxima corrente de cortocircuito trifásico no punto de saída do interruptor inferior.

• Se o interruptor inferior é non selectivo, o axuste de desprazamento de retraso curto superior ≥ 1,2 × axuste de desprazamento instantáneo inferior para manter a selectividade.

• Se o interruptor inferior tamén é selectivo, o tempo de retraso curto superior ≥ tempo de retraso curto inferior + 0,1s.
  Xeralmente, Iop.1 ≥ 1,2 × Iop.2.

5. Protección en cascada
No deseño do sistema, a coordinación entre interruptores superiores e inferiores asegura selectividade, velocidade e sensibilidade. Unha coordinación adecuada permite unha isolación selectiva de fallos, mantendo a enerxía aos circuitos sanos. A cascada usa o efecto limitador de corrente do interruptor superior (QF1). Cando ocorre un cortocircuito no interruptor inferior (QF2), a acción limitadora de corrente de QF1 reduce a corrente real de fallo, permitindo que QF2 interrumpa unha corrente superior á súa capacidade nominal. Esto permite o uso de interruptores inferiores de menor custo e menor capacidade de interrupción. As condicións inclúen a ausencia de cargas críticas en circuitos adxacentes ( xa que o desprazamento de QF1 apagaría QF3) e a correspondencia adecuada dos axustes instantáneos. Os datos de cascada determinanse mediante ensaios e fornécense polo fabricante.

6. Sensibilidade dos interruptores de circuito
Para garantir un funcionamento fiábel nas condicións mínimas de fallo, a sensibilidade (Sp) debe ser ≥1,3 segundo GB50054-95:
Sp = Ik.min / Iop ≥ 1,3
Dond