Calificación do interruptor | Corrente de corte e manobra de curto circuito
A cota dun interruptor automático inclúe:
Corrente de cortocircuíto nominal de interrupción.
Corrente de cortocircuíto nominal de conmutación.
Secuencia operativa nominal do interruptor automático.
Corrente de tempo curto nominal.
Corrente de Cortocircuíto de Interrupción do Interruptor Automático
Esta é a corrente máxima de cortocircuíto que un interruptor automático (IA) pode suportar antes de ser finalmente interrompido abrindo os seus contactos.
Cando unha corrente de cortocircuíto flúe a través dun interruptor automático, hai estreses térmicos e mecánicos nas partes conductoras do interruptor. Se a área de contacto e a sección transversal das partes conductoras do interruptor automático non son suficientemente grandes, pode haber unha posibilidade de dano permanente na isolación así como nas partes conductoras do IA.
Segundo a lei de Joule do calore, o aumento da temperatura é directamente proporcional ao cadrado da corrente de cortocircuíto, á resistencia de contacto e á duración da corrente de cortocircuíto. A corrente de cortocircuíto continua a fluir a través do interruptor automático ata que o cortocircuíto sexa eliminado pola operación de apertura do interruptor automático.
Como o estrés térmico no interruptor automático é proporcional ao período de cortocircuíto, a capacidade de interrupción do interruptor automático eléctrico depende do tempo de funcionamento. A 160oC o aluminio amollase e perde a súa resistencia mecánica, esta temperatura pode considerarse como o límite do aumento de temperatura dos contactos do interruptor durante o cortocircuíto.
Por tanto, a capacidade de interrupción de cortocircuíto ou corrente de interrupción de cortocircuíto do interruptor automático defínese como a corrente máxima que pode fluir a través do interruptor desde o momento en que ocorre o cortocircuíto ata o momento en que se elimina o cortocircuíto sen ningún dano permanente no IA.
O valor da corrente de interrupción de cortocircuíto expresa-se en RMS.
Durante o cortocircuíto, o IA non só está suxeito a estreses térmicos, tamén sofre seriamente de estreses mecánicos. Polo tanto, ao determinar a capacidade de cortocircuíto, tamén se ten en conta a resistencia mecánica do IA.
Para escoller un interruptor automático adecuado, é obvio determinar o nivel de fallo nese punto do sistema onde se instalará o IA. Unha vez determinado o nivel de fallo de calquera parte da transmisión eléctrica, é fácil escoller o interruptor automático correcto para esa parte da rede.
Capacidade Nominal de Conmutación de Cortocircuíto
A capacidade de conmutación de cortocircuíto do interruptor automático exprésase en valor pico, non en valor RMS como a capacidade de interrupción. Teoricamente, no instante en que ocorre unha falla no sistema, a corrente de falla pode aumentar ao dobre do seu nivel simétrico de falla.
No instante de activar un interruptor automático en condición de falla, a parte de cortocircuíto do sistema conectada á fonte. O primeiro ciclo da corrente durante o circuito pechado polo interruptor automático, ten a máxima amplitude. Esta é aproximadamente o dobre da amplitude da onda de corrente de falla simétrica.
Os contactos do interruptor teñen que suportar este valor máximo de corrente durante o primeiro ciclo da onda cando o interruptor está pechado baixo falla. Basándonos neste fenómeno mencionado, un interruptor seleccionado debe estar clasificado coa capacidade de conmutación de cortocircuíto.
Como a corrente nominal de conmutación de cortocircuíto do interruptor automático exprésase no valor pico máximo, sempre é maior que a corrente nominal de interrupción de cortocircuíto do interruptor automático. O valor normal da corrente de conmutación de cortocircuíto é 2.5 veces maior que a corrente de interrupción de cortocircuíto. Isto é válido tanto para interruptores automáticos estándar como para interruptores automáticos de control remoto.
Secuencia Operativa Nominal ou Ciclo de Servicio do Interruptor Automático
Este é o requisito de servizo mecánico do mecanismo de funcionamento do interruptor automático. A secuencia de servizo operativo nominal dun interruptor automático foi especificada como:
Onde, O indica a operación de apertura do IA.
CO representa o tempo de operación de pechado, que inmediatamente segue a unha operación de apertura sen ningún retardo intencionado.
t’ é o tempo entre dúas operacións que é necesario para restabelecer as condicións iniciais e/ou para evitar un sobrecalentamento excessivo das partes conductoras do interruptor automático. t = 0.3 seg para o interruptor automático destinado ao primer recierre automático, se non se especifica de outro xeito.
Supoñamos que a secuencia nominal de servizo dun interruptor automático é:
Isto significa, unha operación de apertura do interruptor automático segue por unha operación de pechado despois dun intervalo de 0.3 seg, e logo o interruptor automático volve a abrir sen ningún retardo intencionado. Despois desta operación de apertura, o IA volve a pecharse despois de 3 minutos e entón tripa instantaneamente sen ningún retardo intencionado.
Corrente de Tempo Curto Nominal
Esta é a corrente límite que un interruptor automático pode transportar de forma segura durante un tempo específico sen ningún dano neles. Os interruptores automáticos non eliminan a corrente de cortocircuíto tan pronto como ocorre unha falla no sistema. Sempre hai algún retardo intencionado e non intencionado presente entre o instante de ocurrencia da falla e o instante de eliminación da falla polo IA.
Este retardo é debido ao tempo de funcionamento dos relés de protección, ao tempo de funcionamento do interruptor automático e tamén pode haver algún retardo intencionado imposto no relé para a coordinación adecuada da protección do sistema de potencia. Incluso se un interruptor automático falla ao tripular, a falla será eliminada polo interruptor automático posicionado máis arriba.
Neste caso, o tempo de eliminación da falla é maior. Polo tanto, despois da falla, un interruptor automático ten que transportar o cortocircuíto durante certo tempo. A suma de todos os retardos non debe superar os 3 segundos; polo tanto, un interruptor automático debe ser capaz de transportar a corrente máxima defectuosa durante polo menos este período breve de tempo.
A corrente de cortocircuíto pode ter dous efectos principais dentro dun interruptor automático.
Debido á alta corrente eléctrica, pode haber un alto estrés térmico na isolación e nas partes conductoras do IA.
A alta corrente de cortocircuíto, produce significativos estreses mecánicos nas diferentes partes conductoras do interruptor automático.
Un interruptor automático está deseñado para suportar estes estreses. Pero ningún interruptor automático ten que transportar unha corrente de cortocircuíto superior á corrente durante un período especificado. A corrente de tempo curto nominal dun interruptor automático é polo menos igual á corrente nominal de interrupción de cortocircuíto do interruptor automático.
Tensión Nominal do Interruptor Automático
A tensión nominal do interruptor automático depende do seu sistema de isolación. Para sistemas por debaixo de 400 KV, o interruptor automático está deseñado para suportar un 10% por encima da tensión nominal do sistema. Para sistemas iguais ou superiores a 400 KV, a isolación do interruptor automático debe ser capaz de suportar un 5% por encima da tensión nominal do sistema.
Isto significa que a tensión nominal do interruptor automático corresponde á tensión máxima do sistema. Isto é porque, durante a condición de carga nula ou pequena carga, o nivel de tensión do sistema eléctrico está permitido subir ata a clasificación máxima de tensión do sistema.
Un interruptor automático tamén está suxeito a outras dúas condicións de alta tensión.
A desconexión repentina dunha carga enorme por calquera outra causa, a tensión imposta no IA e tamén entre os contactos cando o IA está aberto, pode ser moi alta comparada coa tensión máxima do sistema. Esta tensión pode ser de frecuencia de potencia pero non permanece durante un período moi longo xa que esta situación de alta tensión debe ser eliminada pola maquinaria de protección.
Pero un interruptor automático pode ter que suportar esta tensión de frecuencia de potencia, durante a súa vida útil normal.
O Interruptor Automático debe estar clasificado para suportar a tensión de frecuencia de potencia durante un tempo específico. Xeralmente, o tempo é de 60 segundos. Facer a capacidade de suportar a tensión de frecuencia de potencia superior a 60 segundos non é económico e non é prácticamente deseable xa que todas as situacións anormais do sistema de potencia eléctrica deben ser definitivamente eliminadas nun período moito menor que 60 segundos.Como outros aparatos conectados ao sistema de potencia, un interruptor automático tamén pode ter que enfrentar impulsos de raio e impulsos de conmutación durante a súa vida útil.
O sistema de isolación do IA e a separación de contacto dun IA aberto teñen que suportar estas ondas de tensión de impulso cuxa amplitud é moi alta pero extremadamente transitória. Polo tanto, un interruptor automático está deseñado para suportar esta tensión de impulso de picos só durante un rango de microsegundos.
