Filosofía de salvar fusibles 4ª  parte de 5

Curva para salvar fusibles con alcance parcial

En condiciones ideales, un disparo “rápido” para salvar fusibles solamente debe ocurrir cuando la falla efectivamente se puede despejar  antes de que el fusible de aguas abajo comience a fundirse. Si no se puede salvar el fusible, el disparo rápido se debe evitar y se debe dar tiempo utilizando una curva lenta que permita que el fusible opere antes de que se dispare el restaurador. Esta técnica reúne todas las ventajas de la salvación exitosa del fusible sin los disparos no deseados ocasionados por la mala coordinación a corrientes de falla más altas.

Como se muestra en la Figura 3, la curva para salvar fusibles comienza en el parámetro más bajo de corriente de disparo mínimo de fase o tierra que se especifique para las curvas “lentas”. La curva especial también se trunca a la corriente máxima de coordinación, la cual se define como la corriente en la que ya no se puede garantizar que el interruptor o restaurador interrumpirá y despejará la falla antes de que el fusible comience a fundirse. Por consiguiente, las fallas de corriente baja provocan un disparo en la curva para salvar fusibles y las fallas de corriente alta quizá sólo ocasionen un disparo en la curva lenta. La curva efectiva del primer disparo de protección se muestra en la Figura 4. Esto maximiza el margen posible de corrientes de coordinación para salvar fusibles y evita que el elemento de salvación de fusibles se dispare en corrientes de falla que de todas maneras terminan por fundir el fusible.

Si se han especificado curvas lentas tanto de fase como de tierra, la curva de tierra para salvar fusibles se implementa en todas las corrientes desde el valor mínimo de disparo de la curva de tierra lenta hasta la corriente de coordinación  máxima. Esto se muestra en la Figura 5. La curva de fase para salvar fusibles, la cual tiene la misma forma exacta que la curva de tierra para salvar fusibles, se implementa en todas las corrientes desde el valor mínimo de disparo de la curva de fase lenta hasta la corriente de coordinación máxima. La curva de tierra para salvar fusibles y la curva de fase para salvar fusibles son impulsadas por la corriente residual de tierra y la corriente  residual de fase, respectivamente.

Durante una operación de estado constante,  tanto la curva para salvar fusibles como la curva lenta están activas y se sincronizan en paralelo. La curva compuesta efectiva de la protección contra sobrecorriente del primer disparo se muestra en la Figura 6. La curva para salvar fusibles es más rápida en una gama limitada de corrientes de fallas. Los disparos para salvar fusibles solo ocurren en la fallas de magnitud relativamente baja. En el fusible de 65T aguas abajo que se muestra en la Figura 6 y un disparo mínimo seleccionado de 200 A en el dispositivo de protección de aguas arriba, el margen efectivo para salvar fusibles va desde 200 A hasta 1700 A. Las fallas que sean mayores a 1700 A rebasan la corriente máxima de coordinación de la curva para salvar  fusibles, así que la sincronización sólo ocurre en la curva lenta.

Una falla que ocurra más allá del fusible ocasionará que éste opere sin provocar jamás un disparo ya sea en la curva para salvar fusibles o en la curva lenta. Si la falla de alta magnitud se encuentra de hecho en la línea principal y no más allá del fusible, entonces se activará un disparo de acuerdo con la curva TCC lenta.

Nótese que si la corriente de falla máxima disponible en la ubicación del fusible es de 5200 A, el margen efectivo para salvar fusibles es sólo de 30% del margen total de protección disponible. Con frecuencia este hecho se pasa por alto debido a la naturaleza visual del diagrama doblemente logarítmico. Incluso ignorando el hecho de que la mayoría de las corrientes de falla tienden a estar más cerca de la corriente de falla máxima disponible en lugar de la mínima, se puede suponer que el salvar fusibles tiene una probabilidad de funcionar en aproximadamente 30% de todas las fallas que se presentan más allá del fusible de aguas abajo. Por consiguiente, el método de salvar fusibles que de describe en este documento evita el corte momentáneo para una cantidad relativamente amplia de usuarios en un 70% de las fallas que se presentan más allá del fusible debido a que la curva TCC para salvar fusibles sólo se ilustra en un margen parcial de las corrientes de falla disponibles.

3. Secuencia operativa separada para salvar fusibles

Para salvar los fusibles se necesita tanto una curva “rápida” como una “lenta”. La curva rápida, o la curva para salvar fusibles, hacen que el dispositivo se dispare antes de que el fusible ramal de aguas abajo comience a fundirse para despejar las fallas temporales. Pero si la falla es permanente, el restaurador se debe cerrar e iniciar la sincronización en una curva que sea más lenta que el fusible para que éste se funda y despeje la falla.

Se debe hacer una distinción con respecto a la diferencia entre el recierre y el cierre por pulsos.  Después del primer disparo, se puede utilizar un dispositivo capaz de cerrarse por pulsos para determinar si la línea todavía tiene una falla sin “volverse a cerrar” propiamente contra la falla.  El cierre por pulsos  es un abrir y cerrar muy rápido de los contactos del tablero de distribución que ocasiona un pequeño bucle de corriente de falla asimétrica que dura aproximadamente 5 ms. Este pulso de corriente proporciona suficiente información para que un algoritmo determine si la línea tiene falla o no.

Un dispositivo configurado para operaciones de cierre por pulsos en realidad no se cierra en una línea con falla, así que la característica de doble sincronización se logra utilizando una secuencia operativa separada que incluye un “cierre forzado” cuando ocurre el disparo inicial en la curva para salvar fusibles. Si la falla es mayor en magnitud y el disparo inicial ocurre en la curva lenta, entonces se seguirá la secuencia operativa regular para sobrecorrientes.

Esto puede consistir de sólo operaciones de cierre por pulsos o puede incluir uno o más cierres “forzados”.

Pensemos en el ejemplo de la Figura 7 y la Tabla 1. En una falla de 1000 amperes, el dispositivo se dispara en la curva para salvar fusibles. La secuencia operativa se puede configurar para realizar dos cierres por pulsos sucesivamente, lo cual daría el tiempo adecuado para que se disipen los productos derivados de la falla. La tercera prueba se puede configurar como una operación de cierre, lo cual le permitiría al fusible operar, si efectivamente hay una falla permanente aguas abajo del fusible. La prueba se puede configurar como un cierre por pulsos, lo cual probaría la línea una vez más para determinar si la falla es, en realidad, una falla permanente en la línea principal que el fusible no va a despejar.

Uno de los principales objetivos del cierre por pulsos es el de aliviar los esfuerzos del sistema y del equipo provocados por la ocurrencia repetida de corrientes de falla de alta magnitud que se derivan de una secuencia de reconexión convencional y que tiene tres o cuatro operaciones. Debido a la implementación de una curva para salvar fusibles con margen parcial, las únicas fallas que terminarán en intentos de salvación de fusibles, incluyendo el cierre forzado asociado para iniciar la sincronización de la curva lenta, ocurrirán solamente en fallas de magnitud relativamente baja. Por lo tanto, se pueden alcanzar todos los beneficios del cierre por pulsos y de la salvación inteligente de fusibles en el mismo dispositivo de interrupción de fallas.