Protección contra cortocircuitos del cable.

Sé que los cables están protegidos contra cortocircuitos mediante fusibles/disyuntores. Los cables tienen curvas I²t, que deben verificarse con fusibles o curvas I²t de cb en la tabla de tiempo / corriente.

Aquí tengo un gráfico impreso del DOC de ABB. Puede encontrar curvas I²t de MCB y cables.

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El cable está protegido contra cortocircuitos desde 0,01 s. ¿Cómo se protege el cable de 0s a 0,01s durante un cortocircuito, ya que los cbs/fusibles no pueden funcionar más rápido a 50 Hz CA? En el gráfico podemos ver que hay un área donde el cable no está protegido contra cortocircuitos y, en teoría, la corriente máxima de cortocircuito puede exceder la curva I²t de los cables en esa área determinada (en este caso sería muy probable).

¿Cómo se debe proteger el cable en estos casos, donde la corriente máxima de cortocircuito es mayor que la curva I²t del cable a < 0,01s?

ACTUALIZAR:

Entonces, en el ejemplo anterior, ¿el cable está protegido hasta 3kA?

Algunas tablas de fusibles me confundieron, porque las tablas no tienen una línea horizontal hasta su clasificación de corriente de cortocircuito, en el ejemplo anterior, esa línea horizontal continuaría hasta SCCR si fuera más alta (?)

Me gustaría ampliar mi pregunta:

  1. ¿Con qué rapidez la corriente de cortocircuito alcanza su valor máximo?
  2. ¿Alguna vez alcanza el valor más alto (calculado), ya que el fusible desconecta el circuito antes de eso?
  3. ¿Por qué los disyuntores/fusibles tienen una clasificación de corriente de cortocircuito si el circuito nunca alcanza la posible corriente de cortocircuito (por supuesto, debe haber un margen de seguridad)?
  4. Supongo que el fusible desconecta el circuito antes del valor máximo de corriente s/c, ya que la selectividad debe mantenerse entre varios fusibles. ¿Cuánto tiempo puede haber una distancia entre 2 fusibles para mantener la selectividad (supongo que esto no importa mucho, ya que la electricidad viaja a la velocidad de la luz)? Algunos fabricantes tienen tablas de selectividad para sus fusibles (en su mayoría "deben ser fusibles de al menos dos tamaños más grandes").
Creo que necesitas publicar una o más preguntas separadas. Tus múltiples preguntas son demasiado grandes para manejarlas en una sola respuesta.

Respuestas (3)

El cable también tarda una cantidad de tiempo distinta de cero en soplar; tiene una cierta masa térmica que necesita ser calentada. Y también me pregunto qué fuente de corriente puede llegar a 10 kA en 0,01 s...

Observando los puntos del gráfico y calculando el valor I²t en estos puntos: I = 10kA, t = 8,21E-4s, I²t=82,1 kA²s; I = 1kA, t = 8,68E-2s, I²t=85,8 kA²s. Entonces, ¿no se genera esta misma cantidad de energía térmica (ya que mis valores son aproximados)? ¿Podría ofrecer más información sobre el pico y el tiempo de corriente de cortocircuito?
pjc50: un transformador de punta de poste de 320 kVA y 415 V con una impedancia de cortocircuito del 4 % permitirá una corriente de falla de hasta 11 kA, y ese es un transformador pequeño . La última vez que especifiqué un tablero de distribución de BT, estaba conectado a un transformador de 2000 kVA y tenía que tener una capacidad nominal de 50 kA por 1 segundo.

Para corrientes de falla muy altas, no es apropiado usar la curva de tiempo-corriente del interruptor automático (o fusible) para determinar si un cable está adecuadamente protegido.

En su lugar, se debe evaluar la energía de paso (I²t). NHP Technical News # 32 brinda buenos detalles sobre cómo se hace esto.

Los fusibles tienen una energía de paso muy baja (es decir, funcionan rápidamente con corrientes de falla altas). Cuanto mayor sea la energía de falla, más rápido se funde el elemento del fusible y más rápido se elimina la falla. Grandes corrientes de falla pueden derretir el elemento fusible en menos de un ciclo de CA.

Esto los hace muy adecuados para proteger pequeños cables y dispositivos sensibles, siempre que no le importe reemplazar los fusibles.

Los contactos de relé son una aplicación delicada en la que se prefieren los fusibles a los disyuntores. Un fusible de 6A evita que los contactos se suelden juntos en condiciones de falla. Si usa un disyuntor de 6A, debe pasar por cada relé después de una falla y verificar que los contactos no se hayan soldado.

Consulte el folleto de NHP para conocer los eslabones fusibles BS : la página 12 del PDF tiene el I²t total (dejar pasar) tabulado para fusibles de 2 amperios a 1,250 amperios.

Los disyuntores tienen mucha más energía de paso. Esto significa que es posible que algunos disyuntores no brinden la protección adecuada contra cortocircuitos a un cable, incluso si las clasificaciones de corriente continua son correctas.

Se proporciona un ejemplo en la página 3 de NHP Technical News #32 , donde la Figura 2 muestra que un disyuntor XH125PJ32A no sería adecuado para proteger un cable de 4 mm² frente a una corriente de falla de 10 kA. La corriente de falla máxima permisible sería de 6 kA.

Me he encontrado con este problema en el diseño eléctrico práctico que he hecho para la industria. La solución fue usar un disyuntor más pequeño, que permite que menos energía se escape y dañe el cable. En otras situaciones, ya estábamos usando el disyuntor más pequeño posible, por lo que la solución fue usar un cable más grande.

También existen cosas llamadas 'disyuntores limitadores de corriente de falla', que pueden interrumpir las corrientes de falla en menos de un ciclo y reducir en gran medida la energía de paso. No son tan buenos como los fusibles, pero son mejores que los interruptores automáticos normales.

El principio de funcionamiento de los interruptores automáticos limitadores de corriente de falla se detalla en el Boletín técnico n.º 30 de NHP.

Nota: No tengo afiliación con NHP. Me refiero con frecuencia a sus boletines técnicos porque brindan explicaciones claras y concisas de temas técnicos.

Gran respuesta, todavía no entendía completamente lo siguiente: supongamos que el cable sería de 2,5 mm². Entonces, los amperios soportados por cable serían: 5s = 124A, 0.1s = 878A, 0.001s = 8775A. Por lo tanto, el cable no está protegido por un fusible de 16 A contra corrientes de cortocircuito altas antes de 0,01 s. ¿O es completamente imposible que la corriente de cortocircuito alcance ese valor tan alto en tan poco tiempo? Esto también está bastante relacionado con el boletín NHP n.° 32: por qué la curva del MCCB de 32 A continúa hasta los 40 kA en la figura 2, pero la curva de disparo del MCCB no continúa en la figura 1 (parece una corriente máxima de 250 A a 0,015 s).
Deje de pensar en términos de amperios y empiece a pensar en términos de energía (I²t). Según las normas de cableado australianas (AS 3008), un cable de 2,5 mm² puede soportar hasta I²t = (111)²×(2,5)² = 77 006 amp².seg. Del catálogo de fusibles de NHP (página 12 del PDF), un fusible de 16 A tiene un paso de I²t de 412 amp².seg, menos del 1 % de la capacidad de I²t del cable. Un fusible de 16 A hará un trabajo admirable al proteger un cable de 2,5 mm². (Nota: siempre que no exceda la clasificación de corriente de falla - 'capacidad de ruptura' - del fusible).
@Chopman: tenga en cuenta que '111' es un número mágico que representa la temperatura de funcionamiento del cable, el aumento de temperatura permisible del cable y el tipo de conductor (cobre o aluminio); en caso de duda, es seguro usar 111 para cableado de cobre pequeño.
Sí, pero ¿qué significa ese valor total de I²t, ya que el valor de I²t de los fusibles no cambia cuando cambia la corriente (es por eso que ofrecen curvas de fusibles)? Por favor, vea también mi pregunta actualizada.

Considere los disyuntores. Puede sentir la corriente a través del cable y abrir el disyuntor. Este es un enfoque más complejo. Puede tener más potencial para generar falsos positivos. Sin embargo, puede funcionar más rápido que un fusible.

Los fusibles son útiles debido a su confiabilidad a través de la simplicidad. Los fusibles no requieren alimentación externa. Pero, pueden tomar tiempo para derretirse.

Para fallas de muy alta corriente, los disyuntores son en realidad más lentos que los fusibles. Un fusible no tiene partes móviles, por lo que no hay límite en la rapidez con la que puede funcionar. Un disyuntor tiene contactos móviles y dibujará un arco cuando esos contactos se abran; se necesita tiempo para que los contactos se muevan y el arco se extinga. Anteriormente especifiqué que los tableros de distribución tuvieran fusibles en lugar de disyuntores, porque los fusibles proporcionaban una protección más rápida y una mejor seguridad para el personal.
Protección contra cortocircuitos del cable.
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