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PROTECCION DE SISTEMAS ELECTRICOS DE DISTRIBUCION
FUSIBLES
1. INTRODUCCION
2. FUSIBLES DE EXPULSION
3. ELEMENTO FUSIBLE
4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
5. ETAPAS DE OPERACIÓN
6. APLICACIÓN EN LINEAS DE DISTRIBUCION
7. CURVA CARACTERISITICA DE LOS FUSIBLES
8. CRITERIOS DE COORDINACION FUSIBLE – FUSIBLE
9. EJERCICIOS
CONTENIDO
• El fusible es el medio más sencillo de interrupción de corriente en caso de
cortocircuitos o sobrecargas.
• En baja tensión se encuentran hasta de 600 A y de 250 a 600 Volt. En este rango,
la exigencia es que soporten continuamente la corriente nominal y que se
fundan en un tiempo máximo de 5 minutos (300 s) con un 15% de sobrecarga.
• En alta tensión, se encuentran hasta de 400 Amperes y de 10 a 138 kV, con
potencias de 0,1 a 20 MVA. En general, un fusible está constituido por un
elemento sensible a la corriente y un mecanismo de soporte de éste.
• El elemento fusible se funde cuando circula por él, una corriente peligrosa
durante un tiempo determinado. El mecanismo de soporte establece
rápidamente una distancia eléctrica prudente a fin de minimizar el tiempo que
dura el arco.
INTRODUCCION
• tpa: Pre arco
• ta: Arco
• T = tpa + ta (Tiempo total de aclaración o
despeje, dura aprox. 1/4 de ciclo (5ms)
ETAPAS DE OPERACION
• Por su longitud las líneas de distribución están más expuestas a los cortocircuitos que
cualquier otro elemento del sistema.
• Este tipo de protección primaria (está en el circuito de potencia), que se usa en alimentadores
de distribución; el fusible se selecciona para que en caso de falla separe la zona afectada del
resto del sistema. Los tipos de fusibles más comunes son los de tipo K y los de tipo T, siendo
los de tipo K rápidos y los de tipo T lentos.
Curvas características de funcionamiento se muestran en la siguiente figura.
APLICACIÓN EN LINEAS DE DISTRIBUCION
1 0 2 3 4 5 7 1 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 2 3 4 5 7
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1
1
1 . Fu s e K1 0 C H AN C E- K0 1 0
FS- ETU - 1 0 0 - 1 2 4 .9 k V - FIN 2 4 .9 k V 1 L AL I- 1 5 - 2 2
C u r r e n t d iv = 1 .0 0 T im e m u lt= 1 .0 0
2
2 . Fu s e T 1 0 C H AN C E- T 0 1 0
FS- ETU - 1 0 0 - 1 2 4 .9 k V - FIN 2 4 .9 k V 1 L AL I- 1 5 - 2 2
C u r r e n t d iv = 1 .0 0 T im e m u lt= 1 .0 0
3
3 . Fu s e SF1 0 C H AN C Es f1 0 .4
FS- ETU - 1 0 0 - 1 2 4 .9 k V - FIN 2 4 .9 k V 1 L AL I- 1 5 - 2 2
C u r r e n t d iv = 1 .0 0 T im e m u lt= 1 .0 0
CURVAS CARACTERISTICAS DE FUSIBLES

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  • 1. PROTECCION DE SISTEMAS ELECTRICOS DE DISTRIBUCION FUSIBLES
  • 2. 1. INTRODUCCION 2. FUSIBLES DE EXPULSION 3. ELEMENTO FUSIBLE 4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS 5. ETAPAS DE OPERACIÓN 6. APLICACIÓN EN LINEAS DE DISTRIBUCION 7. CURVA CARACTERISITICA DE LOS FUSIBLES 8. CRITERIOS DE COORDINACION FUSIBLE – FUSIBLE 9. EJERCICIOS CONTENIDO
  • 3. • El fusible es el medio más sencillo de interrupción de corriente en caso de cortocircuitos o sobrecargas. • En baja tensión se encuentran hasta de 600 A y de 250 a 600 Volt. En este rango, la exigencia es que soporten continuamente la corriente nominal y que se fundan en un tiempo máximo de 5 minutos (300 s) con un 15% de sobrecarga. • En alta tensión, se encuentran hasta de 400 Amperes y de 10 a 138 kV, con potencias de 0,1 a 20 MVA. En general, un fusible está constituido por un elemento sensible a la corriente y un mecanismo de soporte de éste. • El elemento fusible se funde cuando circula por él, una corriente peligrosa durante un tiempo determinado. El mecanismo de soporte establece rápidamente una distancia eléctrica prudente a fin de minimizar el tiempo que dura el arco. INTRODUCCION
  • 4. • tpa: Pre arco • ta: Arco • T = tpa + ta (Tiempo total de aclaración o despeje, dura aprox. 1/4 de ciclo (5ms) ETAPAS DE OPERACION
  • 5. • Por su longitud las líneas de distribución están más expuestas a los cortocircuitos que cualquier otro elemento del sistema. • Este tipo de protección primaria (está en el circuito de potencia), que se usa en alimentadores de distribución; el fusible se selecciona para que en caso de falla separe la zona afectada del resto del sistema. Los tipos de fusibles más comunes son los de tipo K y los de tipo T, siendo los de tipo K rápidos y los de tipo T lentos. Curvas características de funcionamiento se muestran en la siguiente figura. APLICACIÓN EN LINEAS DE DISTRIBUCION
  • 6. 1 0 2 3 4 5 7 1 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 2 3 4 5 7 1 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 2 3 4 5 7 C U R R EN T ( A) S E C O N D S 2 3 4 5 7 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 7 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 7 0 0 1 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 7 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 7 0 0 1 0 0 0 .0 1 .0 2 .0 3 .0 4 .0 5 .0 7 .1 .2 .3 .4 .5 .7 1 .0 1 .0 2 .0 3 .0 4 .0 5 .0 7 .1 .2 .3 .4 .5 .7 1 1 1 . Fu s e K1 0 C H AN C E- K0 1 0 FS- ETU - 1 0 0 - 1 2 4 .9 k V - FIN 2 4 .9 k V 1 L AL I- 1 5 - 2 2 C u r r e n t d iv = 1 .0 0 T im e m u lt= 1 .0 0 2 2 . Fu s e T 1 0 C H AN C E- T 0 1 0 FS- ETU - 1 0 0 - 1 2 4 .9 k V - FIN 2 4 .9 k V 1 L AL I- 1 5 - 2 2 C u r r e n t d iv = 1 .0 0 T im e m u lt= 1 .0 0 3 3 . Fu s e SF1 0 C H AN C Es f1 0 .4 FS- ETU - 1 0 0 - 1 2 4 .9 k V - FIN 2 4 .9 k V 1 L AL I- 1 5 - 2 2 C u r r e n t d iv = 1 .0 0 T im e m u lt= 1 .0 0 CURVAS CARACTERISTICAS DE FUSIBLES
  • 7. FUSIBLES DE EXPULSION – OPEN DISTRIBUTION CUTOUT • Un fusible de expulsión es un fusible ventilado en el que el efecto de expulsión de los gases producidos por el arco interno, por su cuenta o con la ayuda de otros mecanismos, provoca la interrupción de la corriente. Un fusible de expulsión no es limitador de corriente y, por consiguiente, limita la duración de un falla en el sistema eléctrico, no la magnitud. • Esta compuesto por un tubo para el confinamiento del arco • El Fusible confiere la característica de tiempo inverso y el tubo que confina el arco esta compuesto por materiales que emiten gases
  • 8. FUSIBLES DE EXPULSION – OPEN LINK DISTRIBUTION CUTOUT A diferencia del anterior este OPEN LINK CUTOUT no utiliza el tubo de expulsión de fibra. Los contactos de los terminales de resorte soportan el fusible. Un tubo que limita el arco rodea el elemento fusible del enlace. Durante la eliminación de fallas, los contactos de resorte proporcionan separación de enlace y estiramiento del arco. El tubo de confinamiento del arco está incorporado como parte del fusible.
  • 9. FUSIBLES DE EXPULSION – ENCLOSED DISTRIBUTION CUTOUT En un fusible de expulsión encapsulado de distribución, los sujetadores del fusible y el portafusible están montados completamente dentro de un recinto. Típicamente tiene una carcasa de porcelana y una puerta con bisagras que soporta el portafusible. El portafusibles es un tubo de expulsión hueco de fibra vulcanizada. El fusible se coloca dentro del tubo y se conecta con los terminales de línea superior e inferior cuando la puerta está cerrada. Cuando el fusible se funde debido a una corriente excesiva que lo atraviesa, el arco resultante ataca las paredes del tubo de fibra y produce un gas que expulsa el arco. La fusión del elemento fusible produce la expulsión haciendo que la puerta se abra cortando el circuito, lo que indica al liniero que el fusible se ha fundido. Un eslabon fusible no puede distinguir entre una falla temporal o una falla permanente.
  • 11. CURVA CARACTERISTICA DEL FUSIBLE • Mínimum Melting Time (MMT): Curva de tiempo mínimo de fusión, Relaciona la corriente con el tiempo mínimo al cual el fusible se funde. • Máximum Clearing Time (MCT): Curva de tiempo máximo de fusión, es la curva donde asegura el despeje total de la corriente de falla.
  • 12. t (seg) I (A) Icc max MMT MCT t1max F2 F1 Iccmax Iccmin F1 F2 t2max t1 ≤ 0.75t2 Icc min t2min t1min MMT MCT Debe existir un margen mínimo en tiempo de coordinación del 25 % del tiempo de la MMT del fusible de respaldo, entre esta y la MCT del fusible delantero o primario. CRITERIOS DE COORDINACION (FUSIBLE-FUSIBLE) 75 , 0 ) ( _ ) ( _ ón interrupci  B protegido fusión A protector t t Para mantener selectividad se debe asegurar que la característica de fusión del fusible “protegido” (2) o (B) esté siempre por encima de la interrupción del fusible “protector” (1) o (A) esto se asegura considerando: 𝐹2 𝐹1
  • 15. TABLAS DE COORDINACION – FUSIBLE “K” vs FUSIBLE “K” PPAL RPAL
  • 16. TABLAS DE COORDINACION – FUSIBLE “T” vs FUSIBLE “T” PPAL RPAL
  • 17. TABLAS DE COORDINACION – FUSIBLE “SF” vs FUSIBLE “SF” PPAL RPAL
  • 18. TABLAS DE COORDINACION – FUSIBLE “SF” vs FUSIBLE “K” PPAL RPAL
  • 19. VIDEO DE PRUEBA DE UN FUSIBLE
  • 20. VENTAJAS: • Es un método de protección simple • Relativamente económico • Limita y extingue las corrientes de cortocircuito en ¼ de ciclo, reduciendo así las solicitaciones térmicas y dinámicas en la instalación • Su funcionamiento es independiente VENTAJAS Y DESVENTAJAS DESVENTAJAS: • Poca precisión • Envejecimiento • Tiempos de operación demasiado prolongados para las sobrecargas • No es conveniente para sobre corrientes débiles • No deben ser reparados (pierde sus características) • Si actúa una fase debe cambiarse los tres
  • 21. 1. DEL SIGUIENTE DIAGRAMA CALCULAR EL CALIBRE DE LOS FUSIBLES UTILIZANDO LOS TIPO K EJERCICIO 24.9 kV FP2 FR1 FR2 FR3 Icc = 2000 A Icc = 1600 A Icc = 1200 A 300 kVA 200 kVA 250 kVA FP1 FT1 FT2 FT3 Icc = 1800 A Icc = 1700 A Icc = 2500 A
  • 22. 24.9 kV FP2 FR1 FR2 FR3 300 kVA 200 kVA 250 kVA FP1 FT1 FT2 FT3 • Utilizando las formulas de la potencia y la ley de Kirchhoff calcular las corrientes nominales que circulara por cada fusible EJERCICIO 𝐼𝑁 = 𝑆 𝑘𝑉𝐴 𝑉 𝑘𝑉 × 3 𝐼𝐹𝑃1 = 𝐼𝐹𝑃2 + 𝐼𝐹𝑅1 𝐼𝐹𝑃2 = 𝐼𝐹𝑅2 + 𝐼𝐹𝑅3 𝐼𝐹𝑅1 = 𝐼𝐹𝑇1 𝐼𝐹𝑅2 = 𝐼𝐹𝑇2 𝐼𝐹𝑅3 = 𝐼𝐹𝑇3 6,96 𝐴 6,96 𝐴 17,40 𝐴 10,44 𝐴 4,64 𝐴 5,80 𝐴 5,80 𝐴 4,64 𝐴
  • 23. • Para determinar el calibre de los fusibles de los transformadores se debe usar un factor de sobrecarga deseado o dado por el fabricante, el valor mas estándar es entre el 120% al 200% y para este ejercicio usaremos el 120 % (F.S = 1,2) EJERCICIO 𝐶𝐹𝑇1 = 𝐼𝐹𝑇1 ∗ 𝐹. 𝑆 𝐶𝐹𝑇1 = 6,96 𝐴 ∗ 1,2 𝐶𝐹𝑇1 = 8,35 𝐴 𝐶𝐹𝑇2 = 𝐼𝐹𝑇2 ∗ 𝐹. 𝑆 𝐶𝐹𝑇2 = 5,80 𝐴 ∗ 1,2 𝐶𝐹𝑇2 = 6,96 𝐴 𝐶𝐹𝑇3 = 𝐼𝐹𝑇3 ∗ 𝐹. 𝑆 𝐶𝐹𝑇3 = 4,64 𝐴 ∗ 1,2 𝐶𝐹𝑇3 = 5,57 𝐴 24.9 kV FP2 FR1 FR2 FR3 300 kVA 200 kVA 250 kVA FP1 FT1 FT2 FT3
  • 24. • Adoptando la numeración de los calibres de fusibles tipo K se tiene: EJERCICIO 𝑪𝑭𝑻𝟏 = 𝟏𝟎𝑲 𝑪𝑭𝑻𝟐 = 𝟖𝑲 𝑪𝑭𝑻𝟑 = 𝟔𝑲 24.9 kV FP2 FR1 FR2 FR3 300 kVA 200 kVA 250 kVA FP1 FT1 FT2 FT3
  • 25. 24.9 kV FP2 FR1 FR2 FR3 Icc = 2000 A Icc = 1600 A Icc = 1200 A 300 kVA 200 kVA 250 kVA FP1 FT1 FT2 FT3 Icc = 1800 A Icc = 1700 A Icc = 2500 A • Por tabla de coordinación de fusibles tipo K y tomando en cuenta los niveles máximo de cortocircuitos que circula por cada par de fusibles, se tiene que para el par FR1 y FT1 circulara una Icc de 1800 A EJERCICIO 𝟏𝟎𝑲 𝟖𝑲 𝟔𝑲
  • 26. TABLAS DE COORDINACION – FUSIBLE “K” vs FUSIBLE “K” PPAL RPAL
  • 27. • Para el fusible FR1 se elige un calibre de 65K, por que es el que garantiza la coordinación con el FT1 de 10K hasta una corriente máxima de 1800 A EJERCICIO 𝟏𝟎𝑲 𝟖𝑲 𝟔𝑲 𝟔𝟓𝑲 24.9 kV FP2 FR1 FR2 FR3 Icc = 2000 A Icc = 1600 A Icc = 1200 A 300 kVA 200 kVA 250 kVA FP1 FT1 FT2 FT3 Icc = 1800 A Icc = 1700 A Icc = 2500 A
  • 28. 24.9 kV FP2 FR1 FR2 FR3 Icc = 2000 A Icc = 1600 A Icc = 1200 A 300 kVA 200 kVA 250 kVA FP1 FT1 FT2 FT3 Icc = 1800 A Icc = 1700 A Icc = 2500 A • Por tabla de coordinación de fusibles tipo K y tomando en cuenta los niveles máximo de cortocircuitos que circula por cada par de fusibles, se tiene que para el par FR2 y FT2 circulara una Icc de 1600 A EJERCICIO 𝟏𝟎𝑲 𝟖𝑲 𝟔𝑲 𝟔𝟓𝑲
  • 29. TABLAS DE COORDINACION – FUSIBLE “K” vs FUSIBLE “K” PPAL RPAL
  • 30. 24.9 kV FP2 FR1 FR2 FR3 Icc = 2000 A Icc = 1600 A Icc = 1200 A 300 kVA 200 kVA 250 kVA FP1 FT1 FT2 FT3 Icc = 1800 A Icc = 1700 A Icc = 2500 A • Para el fusible FR2 se elige un calibre de 50K, por que es el que garantiza la coordinación con el FT2 de 8K hasta una corriente máxima de 1600 A EJERCICIO 𝟏𝟎𝑲 𝟖𝑲 𝟔𝑲 𝟔𝟓𝑲 𝟓𝟎𝑲
  • 31. 24.9 kV FP2 FR1 FR2 FR3 Icc = 2000 A Icc = 1600 A Icc = 1200 A 300 kVA 200 kVA 250 kVA FP1 FT1 FT2 FT3 Icc = 1800 A Icc = 1700 A Icc = 2500 A • Por tabla de coordinación de fusibles tipo K y tomando en cuenta los niveles máximo de cortocircuitos que circula por cada par de fusibles, se tiene que para el par FR3 y FT3 circulara una Icc de 1200 A EJERCICIO 𝟏𝟎𝑲 𝟖𝑲 𝟔𝟓𝑲 𝟓𝟎𝑲 𝟔𝑲
  • 32. TABLAS DE COORDINACION – FUSIBLE “K” vs FUSIBLE “K” PPAL RPAL
  • 33. 24.9 kV FP2 FR1 FR2 FR3 Icc = 2000 A Icc = 1600 A Icc = 1200 A 300 kVA 200 kVA 250 kVA FP1 FT1 FT2 FT3 Icc = 1800 A Icc = 1700 A Icc = 2500 A • Para el fusible FR3 se elige un calibre de 40K, por que es el que garantiza la coordinación con el FT3 de 6K hasta una corriente máxima de 1200 A EJERCICIO 𝟏𝟎𝑲 𝟖𝑲 𝟔𝟓𝑲 𝟓𝟎𝑲 𝟒𝟎𝑲 𝟔𝑲
  • 34. 24.9 kV FP2 FR1 FR2 FR3 Icc = 2000 A Icc = 1600 A Icc = 1200 A 300 kVA 200 kVA 250 kVA FP1 FT1 FT2 FT3 Icc = 1800 A Icc = 1700 A Icc = 2500 A • Para el fusible FP2, se debe coordinar con el fusible de calibre mas alto, que en este caso seria el fusible FR2 de 50K. Para este par de fusibles se utiliza la corriente de 1700 A EJERCICIOS 𝟏𝟎𝑲 𝟖𝑲 𝟔𝟓𝑲 𝟓𝟎𝑲 𝟒𝟎𝑲 𝟔𝑲
  • 35. TABLAS DE COORDINACION – FUSIBLE “K” vs FUSIBLE “K” PPAL RPAL
  • 36. 24.9 kV FP2 FR1 FR2 FR3 Icc = 2000 A Icc = 1600 A Icc = 1200 A 300 kVA 200 kVA 250 kVA FP1 FT1 FT2 FT3 Icc = 1800 A Icc = 1700 A Icc = 2500 A • Para el fusible FP2 se elige un calibre de 100K, por que es el que garantiza la coordinación con el FR2 de 50K hasta una corriente máxima de 1700 A EJERCICIOS 𝟏𝟎𝑲 𝟖𝑲 𝟔𝟓𝑲 𝟓𝟎𝑲 𝟒𝟎𝑲 𝟔𝑲 10𝟎𝑲
  • 37. 24.9 kV FP2 FR1 FR2 FR3 Icc = 2000 A Icc = 1600 A Icc = 1200 A 300 kVA 200 kVA 250 kVA FP1 FT1 FT2 FT3 Icc = 1800 A Icc = 1700 A Icc = 2500 A • Para el fusible FP1, se debe coordinar con el fusible de calibre mas alto, que en este caso seria el fusible FP2 de 100K. Para este par de fusibles se utiliza la corriente máxima de 2000 A EJERCICIO 𝟏𝟎𝑲 𝟖𝑲 𝟔𝟓𝑲 𝟓𝟎𝑲 𝟒𝟎𝑲 𝟔𝑲 10𝟎𝑲
  • 38. TABLAS DE COORDINACION – FUSIBLE “K” vs FUSIBLE “K” PPAL RPAL
  • 39. 24.9 kV FP2 FR1 FR2 FR3 Icc = 2000 A Icc = 1600 A Icc = 1200 A 300 kVA 200 kVA 250 kVA FP1 FT1 FT2 FT3 Icc = 1800 A Icc = 1700 A Icc = 2500 A • Para el fusible FP1 se elige un calibre de 140K, por que es el que garantiza la coordinación con el FP2 de 100K hasta una corriente máxima de 2000 A EJERCICIO 𝟏𝟎𝑲 𝟖𝑲 𝟔𝟓𝑲 𝟓𝟎𝑲 𝟒𝟎𝑲 𝟔𝑲 10𝟎𝑲 14𝟎𝑲
  • 40. FUSIBLES CON RECIERRE SEMIAUTOMATICO MECANICO
  • 43. FUSIBLES CON RECIERRE SEMIAUTOMATICO MECANICO