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NORMAS TÉCNICAS

FUSIBLES PARA PROTECCIÓN DE RAMALES Y TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN A INSTALAR EN POSTE

RA8 005

PRIMERA EDICIÓN:SEPTIEMBRE DE 1980

ÚLTIMA PUBLICACIÓN: JULIO 1 DE 2011

ELABORÓ: ÁREA INGENIERÍA DISTRIBUCIÓN

REVISÓ: ÁREA INGENIERÍA DISTRIBUCIÓN

1. ALCANCE

Esta norma tiene como alcance fundamental el de establecer los criterios de aplicación, selección y coordinación de fusibles tipo expulsión para la protección ramales y normalizar la utilización de los fusibles Tipo K a utilizar en los transformadores de distribución monofásicos y trifásicos con tensiones de serie 15/1.2 kV a ser instalados en el sistema de distribución de Empresas Públicas de Medellín E.S.P en el nivel de tensión de 7.62 kV, 13.2 kV y 6.9 kV.

2. APLICACIÓN

Esta norma aplica para la selección del fusible de protección de transformadores de distribución monofásicos con potencia menor o igual a los 100 kVA a ser instalados en poste en la red aérea del sistema de distribución de energía, de acuerdo a los requerimientos establecidos en la norma RA7060. Los fusibles normalizados como medio de protección para los transformadores monofásicos deberán ser del tipo K.

Esta norma aplica para la selección del fusible de protección adecuado de transformadores de distribución trifásicos con potencia menor o igual a los 150 kVA a ser instalados en poste en la red aérea del sistema de distribución de energía, de acuerdo a los requerimientos establecidos en la norma RA7060. Los fusibles normalizados como medio de protección para los transformadores trifásicos deberán ser del tipo K.

Para la selección del fusible de protección de transformadores monofásicos y trifásicos con capacidad superior a los 100 kVA y 150 kVA respectivamente, así como el fusible que protege la acometida hacia la instalación, se debe consultar los requerimientos establecidos en la norma RA8002.

Esta norma aplica igualmente para la selección del fusible del aisladero o caja primaria que protegen los ramales o derivaciones de los circuitos de distribución de energía y establece los criterios para su aplicación y coordinación en el sistema. Los fusibles normalizados como medio de protección para los aisladeros deberán ser del tipo T.

3. FUSIBLES PARA PROTECCIÓN DE TRANSFORMADORES

3.1 Criterios de selección

Como regla general, los siguientes factores deben ser considerados para la selección del fusible del lado primario de un transformador. Una descripción más amplia de cada ítem puede consultarse en la norma RA8002. • Tensión Nominal. • Capacidad de interrupción. • Capacidad de sobrecarga. • Soportabilidad a corriente Inrush (Magnetización y Cold Load). • Protección contra fallas en el secundario del transformador. • Coordinación con fusibles de respaldo.

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3.2 Fusibles normalizados

Los fusibles normalizados como medio de protección para los transformadores monofásicos y trifásicos a montar en poste deberán ser del Tipo K.

La siguiente tabla normaliza los fusibles Tipo K o rápido que deberán instalarse en el sistema monofásico a 7620 V y trifásico a 13200 V del SDL de las EEPM, de acuerdo a la capacidad y tipo de transformador de distribución así:

FUSIBLES DE EXPULSIÓN TIPO K PARA LA PROTECCIÓN DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS Y TRIFÁSICOS.

TRANSFORMADOR MONOFÁSICO

7620 V TRANSFORMADOR TRIFÁSICO

13200 V

KVA Capacidad (A) Fusible K KVA

Tipo de conexión D yg

Capacidad (A) Fusible K

3 0.5 15 1.0 5 1.0 30 2.0 10 2.0 45 3.0 15 3.0 75 5.0 25 5.0 112.5 7.0 37.5 7.0 150 10.0 50 10.0 75 15.0 100 20.0

Los siguientes criterios fueron considerados en la selección del fusible K:

• Los fusibles seleccionados presentan un mejor comportamiento de protección que el fusible tipo Dual para cierto rango de corrientes de falla al despejarlas mucho más rápido..

• La selección del fusible tuvo en cuenta el impacto de la corriente Inrush de magnetización, Cold Load y curva de daño del transformador.

• El fusible indicado en la tabla representa la capacidad mínima en amperios que garantiza la protección y coordinación segura para el transformador. La instalación de fusibles de menor capacidad causará actuación del fusible ante corrientes Inrush o fallas reflejadas desde el lado secundario del transformador. La instalación de fusibles de mayor capacidad comprometerá la protección del transformador en su curva de daño.

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3.2.1 Curva característica Tiempo – Corriente

Los fusibles Tipo K o también llamados tipo rápido para la protección de transformadores de distribución al ser probados según la norma ANSI C37.42 (NTC2133), tienen que cumplir los valores de corriente: mínimos y máximos requeridos para fundir en los tres valores de tiempo indicados en la norma mencionada.:

4. FUSIBLES PARA PROTECCIÓN DE RAMALES

4.1 Criterios para coordinación de fusibles

La coordinación de protecciones está directamente ligada con los indicadores de calidad del servicio del sistema de distribución de energía, por ello se debe tratar de reducir los cortes de servicio innecesarios a los usuarios.

Existen dos conceptos esenciales que se deben tener en cuenta para la coordinación de los dispositivos de protección en un sistema de distribución, el primero es la selectividad lograda con las características tiempocorriente y el segundo es la secuencia de operación de los dispositivos.

Para coordinar apropiadamente los dispositivos seleccionados e instalados, se debe lograr las siguientes reglas básicas de coordinación:

• Se debe asumir que la gran mayoría de las fallas son de origen transitorio, teniendo en cuenta la alta probabilidad (70% u 80%) que éstas tienen sobre las fallas permanentes.

• Hacer interrupciones de servicio sólo cuando la falla sea permanente. • En la interrupción de tramos de líneas o ramales de circuito por fallas permanentes, se debe aislar la

menor parte del sistema para despejar completamente la falla.

Cuando los fusibles están adecuadamente coordinados, una falla en cualquier parte de un circuito provocará la fusión del fusible más cercano al cortocircuito, aislando de esta forma la sección fallada. Ninguno de los fusibles más próximos a la subestación deberá fundirse o empezar a fundirse si los fusibles se han seleccionado correctamente (aunque exista traslapo de las zonas de protección).

Una regla que se considera en la coordinación entre fusibles es la siguiente: “El tiempo de aclaración del fusible que sirve de protección principal no debe ser superior al 75% del tiempo de fusión mínima del fusible de respaldo”. Esto garantiza la coordinación apropiada entre fusibles en todo el rango de corrientes de falla.

Para la coordinación con los fusibles, se deben tener muy presentes las curvas de ajustes que posee el relé del circuito ubicado en la subestación, especialmente las curvas temporizada de fase (I>), temporizada de neutro (In>) y los ajustes de los instantáneos (I>>1, I>>2, I>>3) .

Para la coordinación con las curvas temporizadas el objetivo es asegurar que la curva del relé sea más lenta que la curva del fusible tal que la operación del fusible aísle la falla antes que el relé actúe con su

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curva. Así el circuito es protegido de una falla permanente y sólo una pequeña porción del circuito quedaría sin servicio.

Para una adecuada coordinación, se debe asegurar que el máximo tiempo de aclaración del fusible (curva MCT) no exceda el tiempo de disparo del relé. Un margen de 0.2 a 0.3 segundos entre la curva MCT del fusible y la curva temporizada del relé debe darse para permitir los márgenes de error en los CT´s, así como errores de ajuste y tolerancias de fabricación.

Para determinar la capacidad de los fusibles es necesario determinar la corriente máxima de carga y la corriente máxima de cortocircuito en aquellos puntos del circuito donde van a instalarse los fusibles.

4.1 Criterios de selección de fusibles

Para la selección del fusible que sirve de protección del ramal o aisladero deberá tenerse presente los siguientes factores:

• Tensión nominal. • Capacidad de interrupción. • Carga del ramal (kVA). • Coordinación con dispositivos aguas arriba (reles, reconectadores o fusibles) y aguas abajo

(fusibles).

Para una correcta coordinación es indispensable calcular los niveles mínimos y máximos de falla en el ramal protegido.

La protección del ramal deberá coordinarse de tal manera que el fusible más cercano a la falla (protección principal) opere antes que el fusible de respaldo (o protección de respaldo).

4.2 Fusibles normalizados para los aisladeros

Los fusibles normalizados como medio de protección (aisladeros) de ramales o derivaciones del sistema de distribución de EPM serán fusibles de expulsión tipo T cuyas características de fabricación y fusión son establecidas por la estándar internacional ANSI C37.42 Specification for HighVoltage Expulsion Type Distribution Class Fuses, Cutouts, Fuse Disconnecting Switches and Fuse Links .

Con el fin de lograr selectividad y coordinación adecuada entre fusibles, la información acerca del tipo de fusible tipo T a utilizar en los aisladeros será suministrada por las EEEPPM, de acuerdo a cada proyecto específico.

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6. BIBLIOGRAFÍA [1]. Electrical Distributionsystem Protection. Section A3. Protective equipment Applications and

Coordination. Cooper Power Systems.

[2]. Protection of MV/LV substation transformers. Cahier Technique No.192. Groupe Schneider.

[3]. Selection Guide For the Protection of Substation Power Transformers With SMD® Fuse Units Outdoor Transmission (34.5 kV through 138 kV)

[4]. ANSI C37.42 Specification for HighVoltage Expulsion Type Distribution Class Fuses, Cutouts, Fuse Disconnecting Switches and Fuse Links.

[5]. IEEE Standard C37.48.1 “IEEE Guide for the Operation, Classification, Application, and Coordination of CurrentLimiting Fuses with Rated Voltages 138 kV”.

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