¿Por qué la capacidad del disyuntor se calculó en MVA y ahora en kA y kV?

Clasificación del disyuntor:capacidad de corte, capacidad de cierre, clasificación de voltaje y corriente, ciclo de trabajo y clasificación de operación de corta duración del disyuntor

Por favor, no me maten por mencionar la sorpresiva calificación de MVA de un disyuntor, ya que todos hemos oído hablar de los disyuntores de 500 o 1000 MVA. Estas calificaciones no aparecerán en los modelos recientes, ya que era la lógica anterior y las cosas han cambiado ahora. Para aclarar el concepto básico y saber qué pasó exactamente con las reglas, veamos la siguiente explicación. En realidad, es la capacidad de corte (no la corriente de corte) del interruptor automático que ahora se expresa en kA en lugar de MVA (como era antes).

Antes de entrar en detalles, sepamos qué hace exactamente un disyuntor y cuáles son los diferentes tipos de clasificación de CB.

Un disyuntor es un dispositivo de control y protección utilizado para el mecanismo de conmutación y protección del sistema que:

• Hacer y romper el circuito de forma manual o automática en condiciones normales y de falla.
• Rompe el circuito automáticamente y cierra el camino al cortocircuito y a las sobrecorrientes que fluyan a través de él.
• Transporta la corriente de falla por un tiempo muy corto mientras otro disyuntor conectado en serie elimina la falla que ocurre en el circuito conectado.

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Basado en las tres funciones de un disyuntor mencionadas anteriormente, hay seis clasificaciones de un disyuntor de la siguiente manera:

• Capacidad de ruptura
• Capacidad de producción
• Ciclo de trabajo del disyuntor (secuencia nominal de operación)
• Valor nominal de voltaje
• Capacidad de operación a corto plazo
• Clasificación de corriente normal

Capacidad de ruptura (antes MVA, ahora kA)

La capacidad de corte es la corriente máxima de falla o cortocircuito (RMS) que un interruptor automático puede soportar o interrumpir al abrir sus contactos cerrados a la tensión nominal de recuperación sin dañar el interruptor automático. y electrodomésticos conectados.

La capacidad de ruptura de un interruptor automático se expresa en valor RMS debido a factores simétricos y asimétricos debido a la presencia de ondulaciones y componentes de CC durante la falla por un tiempo muy corto.

La capacidad de corte de un interruptor automático se calculó en MVA antes considerando la corriente de corte nominal y el voltaje de funcionamiento nominal de un CB. Se puede calcular de la siguiente manera:

Capacidad de ruptura =√3 x V x I x 10 ^-6 … MVA

o

Capacidad de interrupción o corte =√3 x Voltaje nominal de línea x Corriente nominal de línea x 10 ^-6 …MVA

Ejemplo:

¿Cuál es la corriente de interrupción o ruptura de un interruptor automático con capacidad de ruptura de 100MVA y voltaje de servicio nominal de 11kV?

Solución:

Corriente de ruptura =100 x 10 ^-6 / ( √3 x 11kV) =52,48kA

¿Por qué la capacidad de interrupción se expresa en kW en lugar de MVA?

Es claramente ilógico expresar la capacidad nominal de un disyuntor en MVA porque hay un voltaje muy bajo y una corriente más alta durante las fallas del circuito de cortocircuito. Cuando el interruptor abre los contactos para eliminar las corrientes de falla, el voltaje nominal aparece a través de los contactos del interruptor automático. En resumen, las mismas cantidades nominales no aparecen continuamente durante las corrientes de falla. Es por eso que la clasificación de capacidad de interrupción de un interruptor automático no se puede expresar en MVA.

Por estas razones, los fabricantes siguen las normas internacionales recientes y revisadas para expresar la clasificación de la capacidad de corte de los interruptores automáticos al romper la corriente simétrica en kA a la tensión nominal en lugar de MVA. La capacidad nominal de interrupción del interruptor automático en amperios o kA son seguidos por la corriente de ruptura y el voltaje de recuperación transitorio (TRV), ya que puede ser tanto simétrico como asimétrico durante las fallas de cortocircuito.

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Capacidad productiva

La capacidad de cierre de un interruptor automático es el valor máximo de la corriente, incluidos los factores de ondulación a corto plazo y los componentes de CC durante el primer ciclo de onda de corriente de falla después del cierre de los contactos del interruptor automático.

Recuerde que la capacidad de cierre del interruptor automático está clasificada en kA expresada en valor pico en lugar de valor RMS (la capacidad de corte está clasificada en valor RMS). Esto se debe a las posibilidades de hacer los contactos del interruptor con éxito durante las corrientes de falla mientras se manejan las fuerzas electromagnéticas y la formación y extinción del arco sin dañar el interruptor y el circuito.

Estas fuerzas dañinas son directamente proporcionales al cuadrado del valor instantáneo máximo de la corriente al cerrar. Esta es la razón por la cual la capacidad de cierre se expresa en valor pico en comparación con la capacidad de ruptura que se expresa en valor RMS.

El valor de las corrientes de cortocircuito es máximo en la primera fase o ondas en caso de máxima asimetría en una fase conectada al interruptor. En palabras simples, la corriente de cierre es igual al valor máximo de la corriente asimétrica, es decir, la capacidad de cierre del interruptor siempre es mayor que la capacidad de corte del interruptor .

La corriente nominal de cierre de cortocircuito se toma como 2,5 x valor RMS de los componentes de CA de la corriente nominal de corte, ya que, en teoría, la corriente de falla puede aumentar al doble de su nivel de falla simétrica en la etapa inicial.

La capacidad de fabricación del interruptor se puede calcular de la siguiente manera.

Para convertir la corriente de ruptura simétrica de RMS al valor máximo:

Capacidad de apertura del interruptor =Corriente de corte simétrica x √2

Multiplique la expresión anterior por 1,8 para incluir el efecto de duplicación de la asimetría máxima. es decir, el efecto de la corriente de cortocircuito teniendo en cuenta una ligera caída de la corriente durante el primer cuarto de ciclo.

Capacidad de apertura del interruptor =√2 x 1,8 x Corriente de ruptura simétrica =2,55 x Corriente de ruptura simétrica

Capacidad de fabricación del interruptor =2,55 x corriente de ruptura simétrica

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Ciclo de trabajo del disyuntor o secuencia nominal de operación

Muestra el requisito de servicio mecánico del mecanismo de conmutación del disyuntor.

El ciclo de trabajo o la secuencia operativa nominal de un interruptor automático se puede expresar de la siguiente manera:

O – t – CO – t’ – CO

Dónde:

• O =Operación de apertura del interruptor automático
• t =0,3 segundos para el primer servicio de cierre automático si no se especifica
• t’ =Tiempo entre dos operaciones (restaurar la condición inicial y evitar el calentamiento inadecuado de los contactos CB
• CO =Operación de cierre inmediatamente después de la operación de apertura sin retardo de tiempo

Tensión nominal

El valor del límite de voltaje máximo seguro en el que se puede operar el interruptor sin ningún daño se conoce como el voltaje nominal del interruptor automático.

El valor de la tensión nominal del interruptor depende del grosor del aislamiento y del material de aislamiento utilizado en la construcción de un interruptor automático. El voltaje nominal del interruptor relacionado con el voltaje más alto del sistema debido al aumento en el voltaje debido a que no hay carga o cambio repentino en la carga al valor más bajo. De esta manera, puede manejar el aumento en el voltaje del sistema a la capacidad nominal más alta. Por ejemplo, el disyuntor debe soportar el 10 % de la tensión nominal del sistema en el caso de un sistema de 40 kV donde el límite es un 5 % superior a la tensión del sistema de 400 kV. De esta manera. un disyuntor que se utilizará en una línea de 6,6 kV debe tener una capacidad nominal de aproximadamente 7,2 kV y así sucesivamente debido a la tensión del sistema más alta correspondiente

Por otro lado, un disyuntor de voltaje nominal de 400 V CA no debe operarse a un voltaje más alto, es decir, 1000 V o más, mientras que un disyuntor de voltaje nominal de 1000 V CA puede usarse en 400 V de voltajes del sistema. Si utilizamos el interruptor al nivel de tensión nominal, será capaz de extinguir el arco producido en los contactos del interruptor. Si usamos el interruptor en niveles de voltaje más altos en lugar del voltaje nominal, el voltaje de recuperación transitorio (TVR) en comparación con la rigidez dieléctrica del medio de extinción del arco. En ese caso, el arco aún puede existir ya que el medio de extinción del arco no puede distinguirlo con éxito, lo que conduce al daño del interruptor automático o al aislamiento del interruptor.

Por lo general, el voltaje nominal del disyuntor es más alto que el bus y la carga nominal en el sistema de alimentación. Por lo general, hay dos tipos de disyuntores relacionados con los niveles de voltaje, es decir, disyuntores de bajo voltaje y disyuntores de alto voltaje que tienen las siguientes características.

• Los disyuntores de bajo voltaje se pueden usar para 1 kV de CA y 1,2 kV de CC, mientras que el nivel de alto voltaje es mayor que el de los disyuntores de bajo voltaje.
• Los interruptores automáticos de alto voltaje se usan en controles interiores y exteriores en sistemas de alto voltaje, mientras que los interruptores automáticos de bajo voltaje se usan en aplicaciones interiores.
• Los interruptores automáticos de bajo voltaje son más complejos y funcionan con más frecuencia que los interruptores automáticos de alto voltaje debido a que las distancias entre fases y tierra son menores. Los métodos de prueba son diferentes para ambos tipos de interruptores de niveles de voltaje.

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A excepción de la clasificación de voltaje anterior, se pueden tener en cuenta dos clasificaciones de voltaje adicionales al considerar el nivel de voltaje para los interruptores automáticos para diferentes operaciones.

1. Clasificación de voltaje de impulso
2. Valor nominal de tensión soportada de frecuencia industrial

Valor nominal de voltaje de impulso de un interruptor automático muestra la capacidad de manejar el impulso transitorio por rayos o impulsos de conmutación. La duración de la tensión nominal transitoria o de impulso de un interruptor automático se expresa en microsegundos. Por ello, sus contactos con respecto al aislamiento están diseñados para soportar la tensión de pico transitoria durante un tiempo o periodo muy breve.

Valor nominal de tensión soportada a frecuencia industrial de un interruptor automático muestra la capacidad de manejar el aumento repentino en el voltaje que es muy alto que el voltaje más alto del sistema. Se debe a cambios repentinos en la carga o a la desconexión de una gran parte de la carga a la vez.

Este voltaje debido a la frecuencia de la red es por un tiempo muy corto, generalmente de 60 segundos, pero el disyuntor debe ser capaz de manejar el sobrevoltaje de la frecuencia de la red.

El siguiente gráfico muestra las diferentes clasificaciones de los niveles de voltaje del interruptor automático, es decir, el voltaje nominal del sistema, el voltaje más alto del sistema, el voltaje soportado de frecuencia de potencia y los niveles de voltaje de impulso.

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Capacidad de operación a corto plazo

La capacidad de tiempo corto de un interruptor automático es el período corto especificado en el cual el interruptor lleva la corriente de falla mientras permanece cerrado.

Para reducir la operación no deseada de un interruptor de circuito como la corriente de falla por un tiempo muy corto o un cambio repentino o una reducción en las cargas, el interruptor de circuito no debe dispararse y desconectar el circuito si la falla desaparece automáticamente y maneja la fuerza electromagnética y el aumento de temperatura. Si excede el tiempo especificado en segundos o milisegundos, el interruptor abrirá los contactos para garantizar la máxima protección posible a la parte conectada de cargas y equipos.

Hay diferentes clases como B, C, D y se utilizan Clase 1, Clase 2 y Clase 3 con curvas asociadas. La clase 3 es la mejor, ya que permite un máximo de 1,5 L julios/segundo probado según IS 60898. Por ejemplo, el disyuntor de aceite tiene una capacidad de tiempo de 3 segundos y no debe exceder los 3 s exactos mientras lleva la corriente corta. La capacidad nominal de corriente de corta duración debe ser igual a la capacidad nominal de interrupción del interruptor automático . Por lo tanto, se debe tener cuidado con los dispositivos sensibles al considerar la clasificación de capacidad de tiempo de los interruptores.

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Clasificación de corriente normal

La clasificación de corriente normal de un interruptor automático es el valor RMS de la corriente que es capaz de transportar continuamente a su voltaje y frecuencia nominales sin cambios en la operación debido al aumento de temperatura durante el funcionamiento normal.

La corriente normal debe ser el 125 % de la corriente nominal del circuito. Por ejemplo, si la corriente de carga es de 24 A, la clasificación del disyuntor debe ser la siguiente.

=24A x 125 %

=24A x 1,25

Tamaño actual del disyuntor =30 A

Otra manera, el tamaño de la corriente del interruptor puede ser dispositivo por 0.8 para encontrar la corriente de carga. es decir, se puede usar un disyuntor de 25 A para una carga de iluminación de 20 A, etc.

Corriente de carga =Clasificación de corriente del interruptor x 0,8

Corriente de carga =25A x 0,8 =20A.