¿Por qué cerrar un disyuntor en un cortocircuito puede provocar un arco eléctrico?

NFPA 70E 130.6(M) establece: Después de que un circuito es desenergizado por la operación automática de un dispositivo de protección del circuito, el circuito no se debe volver a energizar manualmente hasta que se haya determinado que el equipo y el circuito se pueden energizar de manera segura.

29 CFR 1910.334(b)(2) establece: Después de que un dispositivo de protección de circuito desenergiza un circuito, el circuito no se puede volver a energizar manualmente hasta que se haya determinado que el equipo y el circuito se pueden energizar de manera segura.

Mi primer pensamiento sería: "Si el interruptor está clasificado para la corriente de cortocircuito disponible, debería poder cerrarlo en un cortocircuito sin ningún problema". Sin embargo, he oído hablar de casos en los que parece que un interruptor de caja moldeada con la clasificación adecuada se cerró en un cortocircuito, lo que provocó que se iniciara un arco dentro del interruptor, lo que provocó lesiones por arco eléctrico.

¿Cuál es el mecanismo de tal mal funcionamiento? La edad y el abuso son posibles factores contribuyentes. ¿Hay más? ¿Existe algún aspecto de la construcción de un interruptor automático de caja moldeada que pueda provocar un arco eléctrico cuando se cierra en un cortocircuito, incluso si se trata de un interruptor completamente nuevo con la clasificación adecuada?

Está preguntando acerca de hacer cosas que se les dice al 100% que no se deben hacer en las dos especificaciones que ha cortado. Ningún disyuntor debe activarse nunca cuando se sabe que la carga está en cortocircuito. Eso es solo sentido común.
Cualquier disyuntor de 'calidad' se disparará por sobrecarga, sin embargo, los disparos repetidos quemarán los contactos de cualquier disyuntor. Estás haciendo el equivalente a 'pruebas destructivas'. Esa es tu respuesta.
@MichaelKaras El proceso de certificación para los interruptores con clasificación IEC 60898 (y probablemente otros) requiere que resista que eso suceda varias veces.

Respuestas (6)

Dependiendo del suministro, la posible corriente de cortocircuito bien podría estar en el rango de los kiloamperios, incluso si el disyuntor solo está clasificado para decenas de amperios.

En tales casos extremos, simplemente se requiere el interruptor para interrumpir la corriente. Puede que no sobreviva al daño. Mientras está interrumpiendo una corriente tan grande, puede haber un destello sustancial.

No me gustaría ser la persona que sostiene la palanca de un disyuntor mientras está en el proceso de romper una falla de 10 kA.

Dejé fuera de mi pregunta lo que puede ser un poco de información relevante: un interruptor del que escuché se cerró en un cortocircuito muerto repetidamente . La tercera o cuarta actuación resultó en un arco en el panel.

La trayectoria de un arco a través del aire es a través de gas ionizado. El interruptor extingue el arco, pero el gas ionizado todavía está allí y todavía está ionizado. Después de repetidos intentos de accionar el interruptor, la presión producida por los arcos sucesivos podría expulsar el gas ionizado residual fuera del interruptor. Luego, ese gas puede unir otros conductores, como las barras colectoras aguas arriba en el panel, lo que da como resultado un nuevo arco.

Este es un mecanismo posible. La segunda es que el disyuntor puede tardar algún tiempo (es decir, 2 segundos) en dispararse después de cerrarse por falla, según la configuración de protección en uso. Una falla de 2 segundos de duración liberará mucha energía. He visto informes de incidentes en los que se dejó un cable en cortocircuito en un disyuntor después de la prueba; luego, el CB se cerró en el cable en cortocircuito que se evaporó e inició una falla de arco.

Aquí está mi "teoría". Cuando se intenta activar (energizar) un disyuntor en un equipo en cortocircuito conocido, el cambio de corriente instantáneo es enorme, por lo que la inductancia de las líneas de transmisión de CA daría como resultado potenciales de voltaje infinitos a través de los contactos del disyuntor, lo que produciría un arco eléctrico. El rebote del contacto mecánico potenciará el efecto, ya que el interruptor tiene un tiempo finito para desconectarse. Entonces, el principal problema está en la inductancia parásita de los cables de alimentación en ambos extremos del interruptor. Ninguna construcción de interruptor con caja moldeada puede solucionar esto.

Si el interruptor está clasificado para la corriente de cortocircuito disponible, debería poder cerrarlo en un cortocircuito sin ningún problema". cerrado en un cortocircuito,

¿Por qué cree que la corriente de cortocircuito estaba dentro de la clasificación del interruptor automático? Los cortocircuitos, por su naturaleza, consumen más de lo que el interruptor está clasificado: las corrientes más bajas no provocan un disparo.

Con corrientes muy grandes disponibles, los contactos del interruptor (que no pueden abrirse según lo diseñado debido a las fuerzas de reinicio) pueden vaporizarse. El plasma de metal resultante continuará ionizándose, con el consiguiente daño por destello.

El OP se refiere a la clasificación de interrupción del interruptor , no a su configuración de disparo , es decir, cuánta corriente de falla pueden eliminar los contactos del interruptor de forma segura cuando se dispara.

El disyuntor está clasificado de hecho para la falla nominal. Sin embargo, una falla generará mucho calor con la disipación de corriente dentro del dispositivo y la sobretensión que resulta del corte de corriente. Esto puso mucho estrés en el dispositivo.

Esto significa que existe la posibilidad de que el dispositivo se destruya por la misma falla la próxima vez, dependiendo de la naturaleza de la falla.

También hay problemas relacionados con la carga en sí, como el voltaje residual. Un banco de condensadores podría tener mucho voltaje residual que tardaría mucho tiempo en decaer. Si por accidente, reenergizara manualmente la carga mientras el voltaje en el bus está en fase opuesta con el voltaje dentro del banco de capacitores. Terminaría produciendo una sobretensión masiva que podría lesionarlo.

Por lo que la norma dice que se debe estar seguro de que tanto los protectores como las cargas estén en un estado que no produzca aún más problemas al energizarse.

No tengo el conocimiento suficiente para responder preguntas en este campo, pero veo tantas respuestas confusas y comentarios críticos a la pregunta en sí, que tuve que intervenir. Tengo el conocimiento suficiente para entender una respuesta bien escrita (que debería ser comprensible para el OP o cualquier otra persona que no pueda descifrar la respuesta por sí mismo; veo tantas respuestas que solo podría entender alguien que ya sabe la respuesta). Mi terminología es mía. Si estoy totalmente equivocado, me disculpo por hacerte perder el tiempo y por esta diatriba.

Cuando se enciende un circuito, evoluciona a su estado operativo, según lo diseñado, bajo el control de sus componentes, incluidos los componentes de protección. Completar un circuito cerrando un interruptor no permite que el circuito evolucione de la forma en que fue diseñado; es posible que los componentes de protección no tengan tiempo para manejar la sobrecarga de corriente, que el interruptor en sí no tenga tiempo para dispararse y que otros componentes se dañen.