¿Qué es la selectividad de protección en instalaciones eléctricas?
Al operar y diseñar un circuito eléctrico, siempre se presta atención a las cuestiones de su uso seguro. Para este propósito, todos los dispositivos eléctricos están protegidos con dispositivos especiales que se seleccionan y colocan estrictamente de acuerdo con una determinada relación jerárquica.
Por ejemplo, cuando un teléfono móvil se está cargando, su flujo está controlado por la protección integrada en la batería. Corta la corriente de carga al final de la acumulación de capacidad. Cuando se produce un cortocircuito en el interior de la batería, el fusible instalado en el cargador se funde y desconecta el circuito.
Si por alguna razón esto no sucede, entonces la falla en el tomacorriente es controlada por el disyuntor en el panel del apartamento, y su operación está asegurada por la máquina principal. Esta secuencia de acciones alternativas de las defensas se puede considerar más adelante.
Sus modelos están determinados por el principio de selectividad, también llamado selectividad, enfatizando la función de seleccionar o determinar la ubicación de la falla a desactivar.
Tipos de selectividad
Los métodos de selectividad de protección eléctrica se forman durante la creación del proyecto y se mantienen durante la operación para identificar rápidamente el lugar de ocurrencia de un mal funcionamiento en el equipo eléctrico y separarlo del circuito de trabajo con las pérdidas más pequeñas.
En este caso, el área de cobertura de la protección se divide según la selectividad en:
1. absoluto;
2. relativo.
El primer tipo de protección controla completamente el área de trabajo y repara los daños solo en ella. Los electrodomésticos integrados funcionan en este modelo. rompedores de circuito.
Los dispositivos construidos sobre una base relativa realizan más funciones. Se excluyen las faltas en su zona y en las vecinas, pero cuando en ellas no hayan actuado protecciones de tipo absoluto.
La protección bien ajustada define:
1. ubicación y tipo de daño;
2. la diferencia entre un modo anormal pero admisible de una situación que puede causar daños muy graves a los equipos de una instalación eléctrica en el área controlada.
Los dispositivos configurados solo en la primera acción generalmente funcionan en redes no críticas de hasta 1000 voltios. Para instalaciones electricas de alta tension Trate de aplicar ambos principios. A estos efectos, se incluyen en la protección:
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esquemas de bloqueo;
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dispositivos de medición de precisión;
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sistemas de intercambio de información;
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algoritmos lógicos especiales.
Se proporciona protección contra sobrecorriente que exceda la carga nominal por cualquier motivo entre dos interruptores automáticos conectados en serie.En este caso, el interruptor más cercano al usuario con falla debe apagar la falla abriendo sus contactos, y el remoto debe continuar suministrando voltaje a su sección.
En este caso, se consideran dos tipos de selectividad:
1. completado;
2. parcial.
Si la protección más cercana a la falla es capaz de eliminar completamente la falla en todo el rango de configuración sin activar el interruptor remoto, entonces se considera completa.
La selectividad parcial es inherente a las protecciones de corta distancia configuradas para operar hasta cierto límite de selectividad Is. Si se excede, entonces el interruptor remoto entra en acción.
Zonas de sobrecarga y cortocircuito en protecciones selectivas
Límites de corriente especificados para el funcionamiento interruptores automáticos de seguridad, se dividen en dos grupos:
1. modo de sobrecarga;
2. área de cortocircuito.
Para facilitar la explicación, este principio se aplica a las características actuales de los interruptores automáticos.
Están preparados para trabajar en la zona de sobrecarga con corrientes nominales de hasta 8 ÷ 10 veces.
En esta zona actúan principalmente disparadores de protección térmicos o termomagnéticos. Las corrientes de cortocircuito muy rara vez caen en esta zona.
La zona de ocurrencia de cortocircuito suele ir acompañada de corrientes que superan la carga nominal de los interruptores en 8 ÷ 10 veces y se caracterizan por daños graves en el circuito eléctrico.
Para apagarlos se utilizan disparadores electromagnéticos o electrónicos.
Métodos para crear selectividad.
Para el rango de sobrecorriente, se crean protecciones que funcionan según el principio de selectividad de corriente de tiempo.
La zona de cortocircuito se forma en base a:
1. corriente;
2. temporal;
3. energía;
4. selectividad de área.
La selectividad de tiempo se crea eligiendo diferentes retardos de tiempo para la operación de protección. Este método se puede aplicar incluso a dispositivos con la misma configuración de corriente pero diferente temporización, como se muestra en la figura.
Por ejemplo, la protección N° 1 más cercana al equipo está configurada para operar en caso de cortocircuito con un tiempo cercano a 0,02 s, y su operación la proporciona la N° 2 más distante con un ajuste de 0,5 s.
La protección más lejana con un tiempo de apagado de un segundo apoya el funcionamiento de los dispositivos anteriores ante un posible fallo.
Selectividad de corriente regulada para funcionamiento cuando se superan las cargas admisibles. Aproximadamente este principio se puede explicar con el siguiente ejemplo.
Tres protecciones en serie monitorean la corriente de cortocircuito y están configuradas para operar con un tiempo de 0,02 s, pero con diferentes ajustes de corriente de 10, 15 y 20 amperios. Por lo tanto, primero se desconectará el equipo del dispositivo de protección No. 1, y los No. 2 y No. 3 lo asegurarán selectivamente.
Realizar la selectividad de tiempo o corriente en su forma más pura requiere el uso de sensores o relés de corriente y tiempo sensibles. En este caso, se crea un circuito eléctrico bastante complejo, que en la práctica generalmente combina ambos principios considerados y no se aplica en su forma pura.
Selectividad de la protección de corriente de tiempo
Para proteger las instalaciones eléctricas con un voltaje de hasta 1000 voltios, se utilizan interruptores automáticos que tienen una característica combinada de tiempo-corriente.Examinemos este principio usando el ejemplo de dos máquinas conectadas en serie ubicadas en los extremos de la línea en el lado de carga y suministro.
La selectividad de tiempo determina cómo se configura el disyuntor para que se dispare cuando está cerca del consumidor en lugar de al final del generador.
El gráfico de la izquierda muestra el caso del mayor tiempo de actuación de la curva de protección superior en el lado de la carga, y el de la derecha muestra el menor tiempo del interruptor automático en el lado de la alimentación. Esto permite un análisis más detallado de la manifestación de la selectividad de las protecciones.
El interruptor «B» situado más cerca del equipo suministrado, debido al uso de la selectividad tiempo corriente, actúa antes y más rápido, y el interruptor «A» lo retiene en caso de avería.
Selectividad actual de protección
En este método, la selectividad se puede formar creando una determinada configuración de red, por ejemplo incluida en el circuito de un cable o línea eléctrica aérea, que tiene una resistencia eléctrica. En este caso, el valor de la corriente de cortocircuito entre el generador y el consumidor depende de la ubicación de la falla.
En el extremo de potencia del cable tendrá un valor máximo de digamos 3 kA y en el extremo opuesto un valor mínimo de digamos 1 kA.
En caso de un cortocircuito cerca del interruptor A, la protección del extremo B (I kz1kA) no debería funcionar, entonces debería quitar el voltaje del equipo. Para el correcto funcionamiento de las protecciones es necesario tener en cuenta la magnitud de las corrientes reales que pasan por los interruptores en modo emergencia.
Debe entenderse que para garantizar la selectividad total con este método, es necesario tener una gran resistencia entre los dos interruptores, que puede formarse debido a:
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línea eléctrica extendida;
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colocación del devanado del transformador;
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inclusión en la rotura del cable con sección reducida o de otras formas.
Por tanto, con este método, la selectividad es a menudo parcial.
Selectividad temporal de la protección
Este método de selectividad suele complementar al método anterior, teniendo en cuenta los tiempos:
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determinación por la protección del lugar y el comienzo del desarrollo de la falla;
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gatillo en el apagado.
La formación del algoritmo de la operación de protección se lleva a cabo debido a la convergencia gradual de los ajustes actuales y el momento en que las corrientes de cortocircuito se mueven hacia la fuente de alimentación.
La selectividad de tiempo puede ser creada por máquinas con las mismas clasificaciones actuales cuando tienen la capacidad de ajustar el retraso de respuesta.
Con este método de protección del interruptor B, la falla se apaga y el interruptor A: controlan todo el proceso y están listos para funcionar. Si durante el tiempo previsto para la actuación de las protecciones B no se elimina el cortocircuito, la falta se elimina por la acción de las protecciones del lado A.
Selectividad energética de las protecciones
El método se basa en el uso de nuevos tipos especiales de disyuntores, hechos en una caja moldeada y capaces de operar lo más rápido posible cuando las corrientes de cortocircuito ni siquiera han tenido tiempo de alcanzar sus valores máximos.
Los autómatas de velocidad de este tipo funcionan durante unos pocos milisegundos mientras los componentes aperiódicos transitorios siguen activos.En tales condiciones, debido a la alta dinámica del flujo de cargas, es difícil coordinar las características tiempo-corriente de funcionamiento real de las protecciones.
El usuario final tiene poco o ningún rastro de las características de selectividad energética. Los proporciona el fabricante en forma de gráficos, programas de cálculo, tablas.
Este método debe tener en cuenta las condiciones específicas de funcionamiento de los relés termomagnéticos y electrónicos del lado de la alimentación.
Selectividad zonal de la defensa
Este tipo de selectividad es un tipo de característica temporal. Para su funcionamiento, se utilizan dispositivos de medición de corriente en cada lado, entre los cuales se intercambia información constantemente y se comparan los vectores de corriente.
La selectividad de zona se puede formar de dos maneras:
1. Las señales de ambos extremos del área monitoreada se envían al dispositivo de monitoreo de protección lógica al mismo tiempo. Compara los valores de las corrientes de entrada y determina el interruptor a abrir;
2. la información sobre los valores sobreestimados de los vectores de corriente en ambos lados llega en forma de señal de bloqueo a la parte lógica de la protección en un nivel superior de jerarquía en el lado de la fuente de alimentación. Si debajo hay una señal de bloqueo, entonces el interruptor aguas abajo está apagado. Cuando no se recibe la prohibición de disparo inferior, se elimina el voltaje de la protección superior.
Con estos métodos, el apagado es mucho más rápido que con la selectividad de tiempo. Esto garantiza menos daños a los equipos eléctricos, menores cargas dinámicas y térmicas en el sistema.
Sin embargo, el método de zonificación por selectividad requiere la creación de complejos sistemas técnicos adicionales de medición, lógica e intercambio de información, lo que aumenta el costo de los equipos, por lo que estas técnicas de bloqueo de alta frecuencia se utilizan en líneas de transmisión y subestaciones de alta tensión. que transmiten continuamente grandes flujos de energía.
Para este fin, se utilizan interruptores automáticos de aire, aceite o SF6 de alta velocidad capaces de conmutar grandes cargas de corriente.