fusibles viales redes de media tension

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.

10. ELEMENTO FUSIBLE

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

13. CURVAS DE FUSIBLES TIPO K

14. CURVAS DE FUSIBLES TIPO T

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

41. PARTES

42. FUNCIONAMIENTO

43. FUSIBLES CON RECIERRE SEMIAUTOMATICO MECANICO