Este tipo de coordinación es un perfeccionamiento de la selectividad cronométrica y puede ser directa o indirecta.
Este tipo de coordinación es un perfeccionamiento de la selectividad cronométrica y puede ser directa o indirecta. Por lo general, se obtiene a través del diálogo entre los dispositivos de medición de corriente los cuales, una vez determinado que se ha superado el umbral regulado, permiten identificar correctamente la zona de fallo y cortar el suministro eléctrico de la misma.
En la práctica, puede obtenerse de dos maneras:
los dispositivos de medición envían la información relacionada con el exceso del umbral de corriente establecido al sistema de supervisión y éste decide qué protección debe intervenir (tipo indirecto);
cada protección, en presencia de valores de corriente más altos que lo establecido, envía una señal de bloqueo a las protecciones aguas arriba a través de una conexión directa o un bus y, antes de actuar, comprueba de no haber recibido una señal de bloqueo similar desde alguna protección situada aguas abajo . Esto significa que sólo la protección más cercana a la falta interviene (tipo directo).
El primer método prevé tiempos de disparo en un rango de 0.5 a 1s y se utiliza, especialmente, en el caso de corrientes de corta duración bajas cuya dirección de flujo está definida de manera ambigua. El segundo método permite tiempos de disparo definitivamente más bajos: comparado con una selectividad cronométrica, ya no es necesario aumentar el intervalo de tiempo a medida que la fuente de suministro eléctrico se aproxima. El tiempo de retardo programado puede reducirse al tiempo suficiente para confirmar la ausencia de cualquier señal de bloqueo desde la protección aguas abajo (o sea al tiempo que necesita el dispositivo aguas abajo para determinar la situación anómala y completar la transmisión de la señal correctamente).
Comparada con la selectividad cronométrica, la selectividad de zona:
reduce los tiempos de disparo y aumenta el nivel de seguridad; los tiempos de disparo pueden ser de 100ms o inferiores; reduce tanto el daño causado por el fallo como las perturbaciones en el sistema de suministro eléctrico; reduce las solicitaciones térmicas y dinámicas en los interruptores; permite un altísimo número de niveles de selectividad.
Por otro lado, es más onerosa en cuanto a costes y complejidad de instalación. Las altas prestaciones requeridas necesitan aumentos de tamaño (aunque menos de los previstos en el caso de la selectividad cronométrica pura), componentes especiales, cableados adicionales, fuentes de suministro eléctrico auxiliares, …
Por consiguiente, esta solución se utiliza principalmente en sistemas con altos valores de corriente nominal y de cortocircuito, con requisitos muy exigentes tanto para la seguridad como para la continuidad del servicio: a menudo se encuentran ejemplos de selectividad de zona en cuadros de mando de distribución primaria, en el lado de la carga de transformadores y generadores.
Selectividad de zona con la serie de interruptores automáticos Emax
El constante aumento de la complejidad tecnológica y funcional de las instalaciones eléctricas requiere todo tipo de componentes, especialmente aquéllos que, como los interruptores de protección, son de vital importancia para la seguridad. Asimismo, requiere niveles altos de fiabilidad y continuidad de servicio con necesidades de mantenimiento mínimas.
Los interruptores automáticos de la serie Emax cumplen con estos requisitos ya que han sido estudiados para integrarse y coordinarse perfectamente con las diferentes líneas de productos de baja tensión de ABB. Disponibles en cinco tamaños, se caracterizan por corrientes permanente asignada de 800 A a 6300 A, con capacidades de corte de 42 kA a 150 kA (380/415 Vca). Los interruptores Emax se pueden equipar con relés electrónicos denominados PR121, PR122 y PR123.
La completa gama de relés permite coordinar las funciones de protección según el valor de corriente, tiempo y energía de las cadenas de selectividad y, con los relés de sobrecorriente PR122 y PR123, también según la selectividad de zona.
Relés electrónicos PR122/PR123
La amplia gama de ajustes otorga a la protección un carácter general, es decir, adecuado para cualquier tipo de instalación. Por lo general, los relés no requieren alimentación auxiliar dado que la energía procede de los transformadores corriente (CT): para activar las funciones de protección y de amperímetro, basta con que al menos una fase tenga una intensidad de corriente superior a 100A. Para la visualización, al menos una fase debe tener una intensidad de carga superior a 160A.
Se incluye la posibilidad de alimentación auxiliar a través de una unidad de batería portátil PR130/B (siempre suministrada). Esta unidad permite ajustar las protecciones con el interruptor no autoalimentado.
Los relés PR122/ PR123 se suministran con diferentes funciones de protección como, por ejemplo:
Sobrecarga (L)
Cortocircuito selectivo (S)
Cortocircuito instantáneo (I)
Falta a tierra (G)
Para todas estas funciones, existe una amplia gama de ajustes disponibles para los tiempos y umbrales de disparo. Las funciones S y G pueden retardarse con un tiempo independiente de la corriente (t=k) o dependiente de la corriente (energía específica pasante constante I2t= k). La protección relativa a la falta a tierra también puede realizarse conectando los relés a un transformador toroidal externo situado en el conductor que conecta el centro estrella del transformador a la tierra.
Características funcionales
Protección contra sobrecarga (L)
La protección contra sobrecarga con disparo a tiempo largo inverso L es de tipo I2t=k. El ajuste se realiza entre los valores de 0.4…1 x In con pasos de umbral de 0.01 x In. Para el ajuste de los tiempos de disparo se dispone de 48 curvas, cada una de las cuales es definida por el tiempo de disparo correspondiente a la corriente 3 x I1 (I1= ajuste de umbral; t1= 3…144 s con pasos de umbral de 3s). Esta función de protección no puede excluirse.
Protección contra cortocircuito selectiva (S)
La protección contra cortocircuito selectiva S puede definirse en dos tipos de curvas diferentes, a tiempo de disparo independiente de la corriente (t= k), o a energía específica pasante constante (t= k/I2). El ajuste se realiza entre los valores límite de 0.6…10 x In con pasos de umbral de 0.1 x In. El ajuste del tiempo de disparo se define dentro del siguiente rango de valores (para las curvas con energía específica pasante constante - t= k/I2 - a una corriente de 10 x In): t2= 0.05…0.8 s con pasos de 0.01 s. La selectividad de zona se aplica a la función S sólo con la característica t= k. Esta función de protección puede excluirse.
Protección contra cortocircuito instantánea (I)
La protección contra cortocircuito instantánea (I) puede regularse entre los siguientes valores I3= 1.5…15 x In con pasos de 0.01 x In. El tiempo de disparo es “instantáneo” y la protección puede excluirse.
Protección contra falta a tierra (G)
La protección contra falta a tierra G puede definirse con dos tipos de curvas diferentes: con tiempo de disparo independiente de la corriente (t= k), o con energía específica pasante constante (t= k/I2). El ajuste se realiza entre los valores de 0.2…1 x In con pasos de 0.02xIn. El ajuste del tiempo de disparo se define dentro de los valores: t4= 0.1…1 s con pasos de 0.05 s. La selectividad de zona se aplica a la función G sólo con la característica t= k. Esta función de protección puede excluirse.
Características funcionales de los relés PR122 y PR123 para la selectividad de zona
La selectividad de zona puede aplicarse a la función S y a la función G. Para ello, es necesario disponer de una alimentación auxiliar para garantizar la presencia de la señal de bloqueo (ZSin y ZSout) y su estabilidad entre un interruptor y aquél que más cerca se encuentre del lado de la alimentación. La selectividad de zona se realiza mediante un simple cable de conexión: cada una de las protecciones que detecta el fallo envía una señal de bloqueo (ZSout) a la protección aguas arriba y, antes de disparar, comprueba de no haber recibido una señal similar desde una protección aguas abajo. La salida ZSout puede conectarse a un máximo de 20 entradas ZSin en el lado de la alimentación en la cadena de selectividad.
Cabe destacar que, en la selectividad de zona, conviene prever la selectividad cronométrica de las protecciones, para garantizar siempre la selectividad, inclusive en el caso de que no hubiera alimentación auxiliar (condición que excluye la selectividad de zona).
Con la selectividad de zona, sólo la protección encargada de controlar la zona donde se produjo el fallo dispara sin tener en cuenta el retardo regulado para la S, minimizando, por tanto, los efectos del cortocircuito.
La señal de selectividad de zona está representada por un mensaje binario con las siguientes características eléctricas:
Señal lógica 0: 0 [V]
Señal lógica 1: Vaux [V]
Tabla lógica para selectividad de zona con la función S
La siguiente tabla representa la lógica para gestionar las señales de entrada (ZSin) y de salida (ZSout) de la selectividad de zona.
Es interesante observar que, con la selectividad de zona activada, la protección S dispara de acuerdo con el tiempo regulado para la selectividad de zona “tiempo de selectividad” cuando el umbral de disparo se supera y no hay señal ZSin. El ajuste del tiempo de disparo se define dentro de los siguientes valores: tiempo de selectividad = 0.04…0.2 s con pasos de 0.01 s.
Sin embargo, en el caso de selectividad de zona desactivada, cuando el umbral de disparo se supera y la señal ZSin está presente, comienza la temporización de la protección S y, si el fallo no cesa en el tiempo establecido t2, el interruptor disparará, lo cual garantiza una protección de respaldo en cualquier caso.
Otra característica importante y particular es la repetición de la señal, tal y como se muestra en la línea 6 de la tabla. En el caso de una selectividad de zona activada, una corriente detectada inferior al umbral regulado y una recepción de la señal de bloqueo (ZSin) desde una protección aguas abajo, la protección en cuestión prevé enviar la señal de bloqueo (ZSout) a la protección aguas arriba.
Tabla lógica para selectividad de zona con función G
Exactamente del mismo modo que en el caso anterior, la siguiente tabla representa la lógica para gestionar las señales de entrada y de salida de la selectividad de zona con la función G.
Selección de interruptor y ajustes recomendados para la selectividad de zona Para conseguir una selectividad total en caso de sobrecarga, cortocircuito y falta a tierra utilizando la función de “selectividad de zona”, se recomienda elegir entre las siguientes opciones y definir los siguientes ajustes entre los diferentes interruptor.
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Protección contra sobrecarga Protección contra cortocircuito Tiempo de selectividad ajustado para obtener una selectividad cronométrica con un posible dispositivo aguas abajo que no forma parte de la cadena de selectividad de zona. Es el mismo para todos los interruptores tiempo de función S(t2) ajustado para que no se dispare la protección que recibe la señal de bloqueo, de acuerdo con la relación: Selección CB se basa en el valor Icw (para obtener selectividad en la corriente de corta duración máxima admisible): Icc = Icw Función de protección instantánea contra cortocircuito I desactivada: I3 = OFF |
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Protección contra falta a tierra |
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* diferencia de tiempo mínima entre los tiempos de disparo de CBS en serie, con alimentación auxiliar para garantizar la ausencia de disparo del CB aguas arriba
Para ver el artículo de Selectividad de zona (1ª Parte) clique AQUÍ