La sobrecorriente sigue siendo una de las principales causas de fallas eléctricas catastróficas, deformaciones térmicas y tiempos de inactividad operativos inesperados en sistemas de distribución de energía de bajo voltaje (BT). Como empresa nacional confiable de alta tecnología que se especializa en equipos de transmisión y distribución de energía, Zhejiang Gangheng Electric Co., Ltd. diseñó conjuntos robustos de aparamenta de bajo voltaje diseñados para soportar corrientes de falla críticas y garantizar la continuidad operativa.

Ya sea que esté administrando la distribución de energía para plantas industriales, complejos comerciales o subestaciones de servicios públicos, es vital comprender cómo implementar de manera efectiva la protección contra sobrecorriente para su aparamenta de bajo voltaje.

En esta guía completa, desglosaremos los mecanismos de sobrecorriente, evaluaremos las selecciones de dispositivos de protección, detallaremos la protección estructural en tableros modulares y describiremos protocolos de mantenimiento procesables.

1. Comprensión de las causas de sobrecorriente en tableros de distribución de bajo voltaje

La sobrecorriente ocurre siempre que la corriente eléctrica excede la capacidad nominal de manejo de corriente continua (In) de los componentes del tablero o sistemas de barras colectoras. Para diseñar un esquema de protección eficaz, los ingenieros de sistemas deben distinguir entre tres tipos distintos de condiciones de sobrecorriente:

Corrientes de sobrecarga

Sobrecorriente sostenida causada por la conexión de cargas excesivas, como múltiples motores pesados ​​que arrancan simultáneamente o tensión mecánica inesperada. Aunque normalmente tiene una magnitud menor, alrededor de 1,2 a 5 veces la corriente nominal, la acumulación térmica puede degradar el aislamiento del conductor con el tiempo si la condición no se interrumpe.

Corrientes de cortocircuito

Corrientes de falla repentinas y extremadamente altas, que a menudo superan las decenas de kiloamperios, causadas por cortocircuitos directos entre fases o entre fases y tierra. Los cortocircuitos producen fuerzas electrodinámicas masivas y sobretensiones térmicas que pueden dañar instantáneamente las estructuras internas del tablero.

Corrientes de irrupción

Picos de corriente transitorios que ocurren durante la energización inicial de cargas inductivas como transformadores y grandes motores de CA. Los dispositivos de protección deben diferenciar las corrientes de irrupción transitorias de las fallas reales para evitar disparos molestos.

2. Seleccionar los dispositivos de protección contra sobrecorriente (OCPD) adecuados

Seleccionar dispositivos de protección adecuadamente coordinados y clasificados es la primera línea de defensa en la protección de aparamentas de BT.

Disyuntores de aire (ACB) y disyuntores de caja moldeada (MCCB)

Los disyuntores son los principales elementos de protección activos dentro de los armarios de distribución de baja tensión modernos.

Disyuntores de aire (ACB)

Los disyuntores de aire generalmente se instalan como disyuntores de entrada principales o disyuntores de alimentación de alta capacidad, comúnmente clasificados entre 630 A y 4000 A o más.

Los ACB avanzados cuentan con unidades de disparo basadas en microprocesador (ETU), que permiten un ajuste preciso de las configuraciones de protección de retardo de tiempo largo (L), retardo de tiempo corto (S), instantánea (I) y falla a tierra (G). Esta configuración de protección LSIG permite a los ingenieros lograr una coordinación de protección más precisa.

Disyuntores de caja moldeada (MCCB)

Los MCCB son ideales para la protección de circuitos derivados y de subdistribución. Los MCCB de disparo electrónico pueden proporcionar una alta capacidad de corte (Icu/Ics) para eliminar fallas graves aguas abajo y, al mismo tiempo, ayudar a proteger las barras colectoras y los equipos de distribución aguas arriba.

Fusibles de alta capacidad de ruptura (HRC)

Los fusibles HRC siguen siendo una solución rentable y extremadamente rápida para la protección contra cortocircuitos. Cuando fluye una corriente de cortocircuito ultraalta, el elemento fusible interno se funde en un período muy corto, interrumpiendo la falla antes de que la corriente máxima de cortocircuito (Ipk) alcance su máximo teórico.

Los fusibles HRC se combinan frecuentemente con interruptores-seccionadores en circuitos auxiliares y de protección específicos.

Matriz de selección rápida de dispositivos

3. Protección estructural y compartimental en aparamenta de baja tensión

Una arquitectura interna adecuada ayuda a evitar que las fallas eléctricas locales, los eventos de arco y la acumulación térmica provoquen fallas completas en el tablero de distribución.

Los cuadros completos extraíbles (extraíbles) modernos de baja tensión, como los cuadros modulares de las series GCS, GCK y MNS, incorporan compartimentación física y medidas de protección diseñadas de acuerdo con las normas IEC y GB aplicables.

Unidades funcionales modulares extraíbles

En los cuadros de tipo extraíble, como los sistemas GCS y MNS, cada circuito alimentador está alojado dentro de una unidad de cajón funcional independiente.

Si se produce una falla por sobrecorriente o un arco interno dentro de un cajón, las barreras aislantes y metálicas retardantes de llama pueden ayudar a aislar el área de la falla y limitar su impacto en las unidades funcionales adyacentes y el sistema de barras colectoras principal.

Capacidad de resistencia térmica y dinámica de la barra colectora

Las barras colectoras principales de cobre deben tener el tamaño adecuado según la corriente soportada de pico (Ipk) y la corriente soportada de corta duración (Icw) requeridas.

Las barras colectoras de cobre de alta calidad, combinadas con un aislamiento de fase adecuado y soporte mecánico, ayudan a prevenir la deformación excesiva causada por las fuertes fuerzas electromagnéticas generadas durante condiciones de cortocircuito.

Disipación de calor efectiva y ventilación térmica

El funcionamiento sostenido de alta corriente genera calor a través de pérdidas I²R. Por lo tanto, un diseño adecuado de la aparamenta requiere una disipación de calor y ventilación efectivas.

Los gabinetes de distribución avanzados pueden incorporar disposiciones de alivio de presión y canales de ventilación para ayudar a controlar la temperatura del gabinete y reducir el riesgo de estrés térmico excesivo durante el funcionamiento continuo.

4. Diseño del Sistema y Coordinación de Protección (Selectividad)

Los dispositivos de protección no pueden funcionar eficazmente de forma aislada. Una red de distribución de energía bien diseñada utiliza coordinación selectiva, también conocida como discriminación, para garantizar que el dispositivo de protección más cercano a una falla funcione primero siempre que sea práctico.

Coordinación tiempo-corriente

Los ACB ascendentes se pueden configurar con retardos de tiempo de cortocircuito adecuados para permitir que los MCCB descendentes eliminen primero las fallas de rama localizadas.

Este enfoque ayuda a evitar interrupciones innecesarias de toda la instalación cuando ocurre una falla en un circuito aguas abajo relativamente pequeño.

Cálculos precisos de carga y cortocircuito

Los integradores de sistemas deben calcular la posible corriente de cortocircuito en los terminales de entrada del tablero.

La capacidad de corte del equipo seleccionado debe ser adecuada al posible nivel de falla. Para los disyuntores, las capacidades de corte nominales relevantes, como Icu e Ics, deben evaluarse de acuerdo con la norma del producto aplicable y las condiciones de aplicación.

Protección contra falla a tierra y secuencia cero

Los transformadores de corriente de secuencia cero (CT) se pueden incorporar en esquemas de protección apropiados para detectar corrientes de falla a tierra.

Cuando se diseña y coordina adecuadamente, la protección contra fallas a tierra puede ayudar a detectar fugas anormales o corrientes de falla e iniciar la interrupción del circuito antes de que una falla localizada se convierta en una falla eléctrica más grave.

5. Mantenimiento preventivo y monitoreo en tiempo real

La confiabilidad de un sistema de protección contra sobrecorriente depende en gran medida del mantenimiento de rutina y del monitoreo continuo de la condición.

Imágenes térmicas y auditorías infrarrojas

Inspeccione periódicamente las uniones de barras colectoras, terminaciones de cables, conexiones de disyuntores y conjuntos de contactos mediante termografía infrarroja.

Las imágenes térmicas pueden ayudar a identificar conexiones sueltas, resistencia de contacto anormal, desequilibrio de fases y sobrecalentamiento localizado antes de que estas condiciones se conviertan en fallas graves del equipo.

Auditorías de contactos secundarios y cajones mecánicos

Para tableros de distribución extraíbles, inspeccione periódicamente los mecanismos de inserción de los cajones, los clips de contacto primario, los enchufes del cableado de control secundario y los mecanismos de enclavamiento.

El polvo y la contaminación se deben eliminar adecuadamente y las superficies de contacto eléctrico se deben mantener de acuerdo con los requisitos de mantenimiento del fabricante del equipo.

Monitoreo inteligente de energía e integración de IoT

La modernización de tableros de distribución de BT con medidores de potencia digitales y sensores de temperatura en línea proporciona monitoreo en tiempo real de las corrientes de fase, la corriente neutra y las temperaturas de las barras colectoras.

Los umbrales de alarma automatizados pueden alertar a los operadores sobre condiciones de carga anormales, desequilibrio de corriente y sobrecalentamiento en etapa temprana, lo que permite tomar medidas correctivas antes de que una sobrecarga se convierta en una falla más grave.

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Mitigar los riesgos de sobrecorriente requiere fabricación de alta calidad, ingeniería precisa de barras colectoras, dispositivos de protección confiables y pruebas rigurosas.

Como fabricante certificado ISO 9001, ISO 14001 y CQC con más de 20 años de experiencia, Zhejiang Gangheng Electric Co., Ltd. ofrece conjuntos de aparamenta de bajo voltaje totalmente personalizables para aplicaciones industriales, comerciales, de infraestructura y de servicios públicos.

Nuestras soluciones de aparamenta de baja tensión incluyen:

• Tablero de distribución completo extraíble de bajo voltaje tipo GCS

• Tablero de distribución completo extraíble de bajo voltaje tipo GCK

• Gabinetes de distribución modulares serie MNS

• Conjuntos de aparamenta fija de baja tensión GGD

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Referencias

-Manual de distribución de energía eléctrica, de George J. Anders

• Normas sobre equipos de aparamenta y control de baja tensión, IEC 60947 - serie x
  -Más - Protección de corriente en sistemas eléctricos, transacciones IEEE sobre suministro de energía