El principio de la selectividad dossier
El principio de selectividad
El principio de la selectividad (o de las selectividades), se utiliza hoy de forma habitual. En todos los casos, se trata de asegurar al máximo la continuidad de servicio en las instalaciones. La Selectividad consiste en garantizar el funcionamiento de la protección inmediatamente aguas arriba del defecto generado en una línea de la instalación, sin perturbar el resto.
Tipos de Selectividad: • Selectividad
nula, parcial, total o funcional.
• Selectividad
amperimétrica, cronométrica y energética.
• Selectividad
diferencial total o parcial.
Selectivad nula, parcial, total o funcional Selectividad nula La selectividad es nula cuando los dispositivos de protección aguas arriba y aguas abajo actúan simultáneamente en presencia de un cortocircuito. Sus curvas se solapan.
Selectividad parcial La selectividad es parcial cuando el dispositivo de aguas abajo dispara solamente hasta un cierto valor de la intensidad de cortocircuito. Para valores mayores se pueden desconectar simultáneamente los dos interruptores, aguas arriba y abajo. En tal caso, el valor límite de la selectividad es el de la regulación mínima del relé magnético del aparato situado aguas arriba.
T Int. aut. A Int. aut. A
Int. aut. B
Int. aut. B Icc
Icc I
Int. aut. B
Int. aut. A y B
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El principio de selectividad
En un ejemplo como éste se podría decir que, si el interruptor A es un curva C de 20 A (MCA220), sus regulaciones del relé magnético serían: 5xIn = 5 x 20 = 100 A y 10x In = 10 x 20 = 200 A Si el aparato aguas abajo (B) es un curva C de 6 A (MLU506), sus regulaciones serían: 5xIn=5x6=30 A, y 10x In=10x6 = 60 A. Siendo que el valor límite de la selectividad, en este caso es la regulación mínima del relé magnético del aparato aguas arriba, la selectividad se dará hasta los 100 A. En este caso, la Intensidad de cortocircuito máxima aguas abajo es de 400 A y la mínima es de 284 A. Dado que los valores de cortocircuito calculados están a la derecha de las curvas de disparo, no es posible asegurar selectividad total; se trata de un caso de selectividad parcial.
MCA220A MLU502
Gráfico extraído de nuestro software ELCOMNET
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El principio de selectividad
Selectividad total La selectividad es total si sólo dispara el interruptor situado aguas abajo, para cualquier valor de la intensidad de cortocircuito. T
Int. aut. A
Int. aut. A
Int. aut. B
Int. aut. B Icc I Icc Icu B
En este otro ejemplo se realiza un retardo de disparo de 100 ms en curva de regulación del magnético del aparato situado aguas arriba (HNC250H + LSI). Este retardo permite obtener selectividad total porque es el interruptor aguas abajo quien va a disparar cualquiera que sea el valor de la intensidad de cortocircuito. En este caso, si no se realizara el retardo en el relé magnético, se obtendría una selectividad parcial a 1120 A (regulación magnética mínima de la protección aguas arriba).
h250
MCA220A
Gráfico extraído de nuestro software ELCOMNET
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El principio de selectividad
Selectividad funcional La selectividad se llama funcional si el valor de corriente de cortocircuito es inferior a la regulación magnética del aparato de protección aguas arriba. Se puede considerar que la corriente de cortocircuito máxima no superará nunca el valor mínimo de la regulación del relé magnético de la protección aguas arriba. La diferencia con la selectividad total es que este valor de la corriente de cortocircuito es uno en concreto.
NCN116A
HHA161H
La corriente de cortocircuito trifásica, calculada en el punto de la instalación en bornes del interruptor aguas abajo, es I k3 = 900 A. Se aprecia que es claramente inferior a la regulación mínima del relé magnético del interruptor aguas arriba (1600 A).
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El principio de selectividad
Selectividad amperimétrica, cronométrica y energética En caso de que las protecciones sean interruptores automáticos, se pueden considerar varios criterios para conseguir las dos selectividades (total y parcial). Selectividad amperimétrica: Se basa en un decalaje de la intensidad de las curvas de protección tiempo/intensidad. Selectividad cronométrica: Se basa en un decalaje temporal de las curvas de protección tiempo/intensidad. Selectividad energética: Se basa en la capacidad del aparato de protección aguas abajo para limitar la energía pasante a un valor inferior al necesario para provocar el disparo del aparato aguas arriba.
En el siguiente ejemplo se considera la selectividad energética:
10000
7000 A cresta
32 A, 40 A 50 A, 63 A
20 A, 25 A
16 A 10 A 6 A
5000
3 A, 4 A 1 A, 2 A
➝
A
Calibre: 250 A In=100A (Im= 1000A)
k
n e a t s e r c d a d i s n e t n I
0,5 A
1000
500
Calibre: 20 A Curva C (Im= 200A)
Ik limitada= 4950 A eficaz
Ik= 25 k A 100 100
Imaginemos aguas arriba un interruptor automático de caja moldeada cuyo calibre sea de 250 A, con una intensidad nominal de 200 A y una regulación mínima del relé magnético de 1000 A. Aguas abajo, un interruptor automático modular de intensidad nominal 20 A y curva C.
500
1000
5000
10000
Icc en A
El valor limitado por el interruptor automático aguas abajo es superior al umbral de disparo del caja moldeada, por lo que la selectividad amperimétrica no queda asegurada.
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40000
El principio de selectividad
Con respecto a los tiempos de disparo… 10000 6000 4000 3600 2000
A
B
1000 600 ➝400 s o d 200 n u g 100 e s 60 n 40 e o p 20 m e i T 10 6 4 2 1 0,6 0,4 0,2
C
0,1 0,04 0,02 0,01 0,004 1
125 x In
t = 0,008 s
1,5 1,13 1,45
2
3
4
6
8
10
Múltiplos de In
15
20 30
➝
t = 0,01 s
Se observa que la selectividad tampoco queda asegurada. Pero imaginemos que en este caso las tablas de selectividad dicen lo siguiente: aguas arriba
Indica selectividad total. ¿Por qué?
El interruptor B es limitador y esta limitación es tan eficaz que la energía que puede ver el dispositivo aguas arriba no es suficiente para hacerlo disparar. Ve pasar la corriente de cortocircuito, pero no actúa. Las curvas de energía específica pasante y de limitación de corriente de cortocircuito nos ayudan a verlo.
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40
El principio de selectividad
10000
9
10
8 6 5 4 3
250 A 160 A
2
4000
A
8
10 ) s
2
400
8 6 5 4 3 2
50 A, 63 A
100 40
A ( 7 t 10 2 I 8 6 5 4 3 2
s A
10
n e a c i m r é t n ò i c a t i m i L
4
2
h 250n
k
6
10 8 6 5 4 3 2
5
10
B
1000
32 A, 40 A 20 A, 25 A 13 A, 16 A 10 A 6 A 3 A,4 A 1 A,2 A 0,5 A
1 0,4
0,1 0,04
8 6 5 4 3 2
0,01 0,004
4
10
8 6 5 4 3 2
0,001 0,0004
0,0001
3
10
1
10
2
10
3
4
10
10
25 k A
0,5
5
10
1
4
10
40
100
1000
10000
100000
25 k A Icc en A
Icc (A)
➝
2
< 100 kA s
1000 kA 2 s
Se observa que B deja pasar 10 veces menos energía que A. Este principio de Selectividad es efectivo a pesar de que las curvas clásicas “tiempo/intensidad” indiquen un solapamiento de características de interruptores. La selectividad energética se verifica mediante tablas de selectividad publicadas por los fabricantes a partir de modelizaciones matemáticas y verificaciones en ensayos de selectividad.
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El principio de selectividad
Los interruptores automáticos de caja moldeada h3 permiten regular las curvas de disparo tanto en múltiplos de la In (en “horizontal” según se observa en el gráfico) como en tiempo de disparo (en “vertical”).
3 s a r o h
2 1 40 30 20
s o t u n i m
10 6 4
Disparo en frío 2 1 40 30
o r a p s i d e d o p m e i T
20 10 6 4 2 1 s o d n u g e s
Disparo en caliente (intensidad nominal)
0.6 3
0.4 s a r o h
0.2
2
1
0.1
40 30
0.06
20
0.04
s o t u n i m
0.02
10 6 4
0.01 2
0.005 0 0 5 8 0 2 1 1
0 0 2
0 0 3
0 0 0 0 0 0 4 5 6
0 0 0 1
0 0 5 1
0 0 0 2
0 0 0 4
0 0 0 5
0 0 0 8
I N
% intensidad nominal (In)
LSI 250/400/630 A
0 0 0 3
1 40
o r a p s i d e d o p m e i t
30 20
10 6 4
2 B
1 Ir (A) 0,8
0,85
Characteristics 0,9
0,63
2
4 0,95
0,4
6
3
1
0,5
5
1 s o d n u g e s
7
2
NP
0.6 0.4
0.2
1
ON 1xIR
3
0.1 0.06
PICK UP
OFF 0,5xIR
TES T IN
0.04
0.02
0.01
Incluso en los interruptores automáticos electrónicos, por comodidad, es posible seleccionar curvas predeterminadas.
0.005 0 8
0 5 0 2 1 1
0 0 2
0 0 3
0 0 0 0 0 0 4 5 6
0 0 0 1
0 0 5 1
0 0 0 2
% corriente nominal (In)
8
0 0 0 3
Ir
0 0 0 4
0 0 0 5
0 0 0 8
El principio de selectividad
La selectividad diferencial total o parcial Selectividad diferencial total
Cuando varios dispositivos de protección diferencial se proyectan para una misma instalación, y si se requiere selectividad, se pueden disponer según uno de los métodos siguientes: a) los aparatos se instalan en la cabecera de cada circuito de la instalación (se suprime la protección diferencial del interruptor de cabecera de la instalación), con lo cual se consigue selectividad horizontal). b) los aparatos se instalan en cascada. En este caso debemos asegurar la selectividad entre los aparatos dispuestos en serie. Para conseguir selectividad en este segundo caso, es decir, para conseguir que dispare únicamente aquella salida del cuadro eléctrico afectada por una avería y que el corte de t ensión se produzca lo más cerca de ésta, deben cumplirse las siguientes condiciones: 1) Las características de no funcionamiento tiempo/corriente del dispositivo instalado aguas arriba deben estar por encima de la característica de funcionamiento tiempo/corriente del dispositivo instalado aguas abajo. 2) Según las normas (UNE EN 61008 / 61009 y 60947-2), un diferencial debe actuar para fugas superiores a IΔn y no actuar para fugas inferiores a I Δn /2. Por tanto, la sensibilidad nominal de la protección diferencial aguas arriba debe ser al menos 2 veces superior a la de aguas abajo: IΔn (disp A) > IΔn(disp B) x 2 3) Hay que considerar un retardo voluntario en el dispositivo de cabecera, por lo que éste debe ser de tipo selectivo o retardado. Por ejemplo:
Protección diferencial 1 A retardo 200 ms
Estableciendo un retardo en el disparo de 50 ms en la segunda protección se obtiene una selectividad total, ya que es seguro que el tercer interruptor disparará en caso de defecto diferencial.
Protección diferencial 300 mA retardo 50 ms
Protección diferencial 30 mA disparo instantáneo
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El principio de selectividad
Selectividad diferencial parcial
Protección diferencial 1 A retardo 200 ms
En este caso, la selectividad se torna parcial, ya que no es posible asegurar que la protección diferencial de 30 mA va a disparar antes que la de 300 mA ante un defecto.
Protección diferencial 300 mA disparo instantáneo
Protección diferencial 30 mA disparo instantáneo
Hager cuenta con protecciones diferenciales (relés, bloques diferenciales) que permiten regular sensibilidad y tiempo para conseguir selectividad en la instalación. El diferencial “Selectivo” tiene ya retrasado su disparo, por construcción, para poder conseguir selectividad con su protección diferencial inmediata aguas abajo: generalmente un interruptor diferencial de disparo instantáneo y sensibilidad 30 mA .
Podemos concluir, en definitiva, que el análisis de la Selectividad en protecciones, tanto contra sobreintensidades como para corrientes de defecto, es un elemento clave en la continuidad de servicio en las instalaciones. Es interesante, por tanto, seguir las indicaciones de los fabricantes. Hager no sólo cuenta con las curvas, sino que también ofrece un software de cálculo de líneas, el ELCOMNET, de sencillo manejo y que proporciona un análisis detallado de herramientas tales como la selectividad o la coordinación.
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Hager Sistemas, S.A. Alfred Nobel 18 Pol. Ind. Valldoriolf Apartado 39 E-08430 La Roca del Vallès
Dossier Selectividad E-12
Teléfono 938 424 730 Telefax 938 422 132 www.hager.es
