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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA

MECÁNICA Y ELÉCTRICA

PROYECTO TERMINAL

“COORDINACIÓN DE PROTECCIONES EN

LÍNEAS DE DISTRIBUCIÓN CON FUSIBLES”

ALUMNOS:

ARRIOLA GARDUÑO RAFAEL

HERNÁNDEZ OCAMPO JOSÉ RAÚL

ASESOR:

DR. EN C. DAVID SEBASTIÁN BALTAZAR

FECHA

26/O4/10

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ÍNDICE GENERAL

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ÍNDICE GENERAL 2-3

ÍNDICE DE FIGURA 4-5

ÍNDICE DE TABLAS 6

CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN 7

1.1 INTRODUCCIÓN 7

1.2 OBJETIVO 8

1.3 JUSTIFICACIÓN 8

CAPÍTULO 2 ESTUDIO DE CORTOCIRCUITO 9

2.1 INTRODUCCIÓN 9

2.2 CONCEPTO DE CORTOCIRCUITO 9

2.3 LOS PRINCIPALES DEFECTOS DE CORTOCIRCUITO 10

2.4 CONSECUENCIAS DE LOS CORTOCIRCUITOS 10

2.5 TIPOS DE CORTOCIRCUITO 11

2.6 FUENTES DE CORTO CIRCUITO 12

2.7 ESTABLECIMIENTO DE LA INTENSIDAD DE CORTOCIRCUITO 14

2.8 DEFECTO ALEJADO DE LOS ALTERNADORES 15

2.9 DEFECTO EN LA PROXIMIDAD DE LOS ALTERNADORES 16

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2.10 ONDA SIMÉTRICA DE CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO 21

2.11 ONDA ASIMÉTRICA DE CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO 22

2.12 ETAPAS DE LA ONDA DE CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO 24

2.13 MÉTODOS DE ANÁLISIS DEL CORTOCIRCUITO 25

2.14 MÉTODO DEL EQUIVALENTE DE THÉVENIN 26

2.15 MÉTODO DE CÁLCULO MVA PARA CORTOCIRCUITO 34

2.16 MÉTODO DE COMPONENTES SIMÉTRICAS PARA EL CÁLCULO DE CORTO CIRCUITO 39

2.17 MÉTODO DE LA MATRIZ DE IMPEDANCIAS DE BARRA (ZBUS, YBUS) 48

2.18 CONCLUSIÓN DE LOS MÉTODOS PARA CALCULAR LA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO 52

2.19 EJEMPLO DE CÁLCULO DE CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO POR MEDIO DEL MÉTODO 54

DE “LA MATRIZ DE IMPEDANCIAS”

2.20 REFERENCIAS 64

CAPITULO 3 DISPOSITIVOS DE SOBRECORRIENTE

3.1 INTRODUCCIÓN

3.2 DEFINICIÓN PROTECCIÓN ELÉCTRICA

3.3 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA PROTECCIÓN

3.3.1 CONFIABILIDAD.

3.3.2 RAPIDEZ DE LA PROTECCIÓN.

3.3.3 SELECTIVIDAD DE LA PROTECCIÓN.

3.3.4. SENSIBILIDAD DE LA PROTECCIÓN.

3.4. TIPOS DE PROTECCIONES CONTRA SOBRECORRIENTES

3.4.1. INTERRUPTORES

3.4.2. RELEVADORES

3.4.3. RESTAURADORES

3.4.4. SECCIONADORES

3.4.4.1. SECCIONADORES ELECTRÓNICOS

3.4.5.-FUSIBLES

3.4.5.1 CLASIFICACIÓN DE LOS FUSIBLES

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3.4.5.2 FUSIBLES CLASE K

3.4.5.3 FUSIBLES CLASE G

3.4.5.4 FUSIBLES CLASE J

3.4.5.5 FUSIBLES CLASE L

3.5 REFERENCIAS

CAPÍTULO 4 FUSIBLES

4.1 INTRODUCCIÓN

4.2 DEFINICIÓN

4.3 CARACTERÍSTICAS

4.4 DESVENTAJAS EN EL USO DE FUSIBLES

4.5 TIEMPOS DE ARQUEO DE UN FUSIBLE

4.6 CLASIFICACIÓN DE LOS FUSIBLES

4.7 FUSIBLE CLASE K

4.8 FUSIBLE CLASE G

4.9 FUSIBLE CLASE J

4.10 FUSIBLE CLASE L

4.11 FUSIBLES DE MEDIA TENSIÓN

4.12 ASPECTOS GENERALES PARA LA SELECCIÓN DE FUSIBLES DE MEDIA TENSIÓN

4.13 FUSIBLES DE EXPULSIÓN

4.14 FUSIBLES DE RESPALDO O TIEMPO PARCIAL (BACK UP)

4.15 FUSIBLES DE APLICACIÓN GENERAL

4.16 FUSIBLES DE RANGO COMPLETO

4.17 FUSIBLES ELECTRÓNICOS

4.18 FUSIBLE EN VACIO

4.19 CARACTERÍSTICAS PARA LA SELECCIÓN DE FUSIBLES

4.20 TENSIÓN NOMINAL DE OPERACIÓN

4.21 CORRIENTE NOMINAL DEL EQUIPO

4.22 CORRIENTE DISPONIBLE DE CORTOCIRCUITO

4.23 I^2T DEL EQUIPO

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4.24 CONDICIONES AMBIENTALES

4.25 COMPORTAMIENTO DEL FUSIBLE EN CIRCUITOS DE C.A.

4.26 REFERENCIAS

ÍNDICE DE FIGURAS

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CAPÍTULO 2

FIGURA 2.1. DIFERENTES TIPOS DE CORTOCIRCUITO QUE SE PUEDEN PRESENTAR EN UNA 12

INSTALACIÓN TRIFÁSICA CON NEUTRO A TIERRA.

FIGURA 2.2. ESQUEMA SIMPLIFICADO DE UNA RED. 14

FIGURA 2.3. REPRESENTACIÓN GRÁFICA Y DESCOMPOSICIÓN DE LA CORRIENTE DE UN CORTOCIRCUITO 18

PRODUCIDO EN UN PUNTO ALEJADO DEL ALTERNADOR.

FIGURA 2.4. PRESENTACIÓN GRÁFICA DE LOS DOS CASOS EXTREMOS DE UNA CORRIENTE DE

CORTOCIRCUITO, SIMÉTRICA Y ASIMÉTRICA 18

FIGURA 2.5: VARIACIÓN DEL FACTOR K EN FUNCIÓN DE R/X O R/L 18

FIGURA 2.6: CONTRIBUCIÓN A LA CORRIENTE TOTAL DE CORTOCIRCUITO ICC (E) 20

FIGURA 2.7: LAS CORRIENTES DE UN CORTOCIRCUITO CERCA DE UN ALTERNADOR

(TRAZADOESQUEMÁTICO). 21

FIGURA 2.8. ONDA SIMÉTRICA DE CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO CUANDO EL VALOR INICIAL DE E ES

IGUAL AL EMAX. 22

FIGURA 2.9. ONDA ASIMÉTRICA DE CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO CUANDO EL VALOR INICIAL DE E ES

IGUAL A O. 23

FIGURA 2.10. CIRCUITO DE THÉVENIN 26

FIGURA 2.11. DIAGRAMA UNIFILAR. 28

FIGURA 2.12. DIAGRAMA DE IMPEDANCIAS. 30

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FIGURA 2.13. PROCEDIMIENTO DE REDUCCIÓN DEL SISTEMA A REACTANCIA EQUIVALENTE. 32

FIGURA 2.14. (CONTINUACIÓN) PROCEDIMIENTO DE REDUCCIÓN DEL SISTEMA A REACTANCIA

EQUIVALENTE. 33

FIGURA 2.15.- CIRCUITO DE CÁLCULO DE CORTO MVA 35

FIGURA 2.16. EJEMPLO DE CORTO CIRCUITO MVA 37

FIGURA 2.17. CÁLCULO DE CORRIENTE DE FALLA EN EL EXTREMO DEL CABLE 38

FIGURA 2.18. FALLA TRIFÁSICA A TRAVÉS DE IMPEDANCIAS 39

FIGURA 2.19. DIAGRAMA FASORIAL SISTEMA TRIFÁSICO SECUENCIA POSITIVA 40

FIGURA 2.20. DIAGRAMA FASORIAL SISTEMA TRIFÁSICO SECUENCIA NEGATIVA 40

FIGURA 2.21. DIAGRAMA FASORIAL TRIFÁSICO SECUENCIA CERO 41

FIGURA 2.22. GENERADOR SÍNCRONO CON NEUTRO ATERRIZADO. 42

FIGURA 2.23. COMPONENTES DE SECUENCIA CERO DE UN GENERADOR. 44

FIGURA 2.24. FALLA MONOFÁSICA A TRAVÉS DE UNA IMPEDANCIA EN LAS TERMINALES DE UN

GENERADOR OPERADO SIN CARGA. 45

FIGURA 2.25. INTERCONEXIÓN DE LAS MALLAS DE SECUENCIA PARA LA FALLA DEL GENERADOR DE LA

FIGURA 2.24. 46

FIGURA 2.26. IDENTIFICACIÓN DEL NÚMERO DE BARRAS EN EL DIAGRAMA UNIFILAR DEL SISTEMA. 49

FIGURA 2.27. REDUCCIÓN DE LAS IMPEDANCIAS EN PARALELO CONECTADAS A LA BARRA NÚMERO DOS.50

FIGURA 2.28. DIAGRAMA DE SECUENCIA POSITIVA DEL SISTEMA. 51

FIGURA 2.29. ADMITANCIAS PROPIAS Y MUTUAS DE LOS NODOS. 51

FIGURA 2.30. DIAGRAMA UNIFILAR DEL SISTEMA DE TRANSMISIÓN. 54

FIGURA 2.31. ZONAS EN LAS QUE SE DIVIDE EL SEGUNDO SISTEMA. 56

FIGURA 2.32. DIAGRAMA UNIFILAR DEL SISTEMA. 59

FIGURA 2.33. DIAGRAMA DE SECUENCIA POSITIVA DEL SISTEMA. 60

FIGURA 2.34. DIAGRAMA DE SECUENCIA NEGATIVA DES SISTEMA. 60

FIGURA 2.35. DIAGRAMA DE SECUENCIA CERO DES SISTEMA. 61

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CAPITULO 3

FIGURA.3.1. LA CONFIABILIDAD REDUCE EL NÚMERO DE ELEMENTOS DESCONECTADOS EN CASO DE

FALLA.

FIGURA. 3.2 SELECTIVIDAD DE LA PROTECCIÓN.

FIGURA.3.3. SENSIBILIDAD DE LA PROTECCIÓN.

FIGURA 3.4. RELEVADOR DE SOBRECORRIENTE TIPO INDUCCION.

FIGURA. 3.5. DERIVACIONES (MÚLTIPLO DE CORRIENTE).

FIGURA. 3.6. ESQUEMA DE PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE PARA UN ALIMENTADOR PRIMARIO.

FIGURA 3.7. CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN DE RELEVADORES

FIGURA 3.9. CURVAS CARACTERÍSTICAS TIEMPO-CORRIENTE DE UN RESTAURADOR.

FIGURA 3.10. SECUENCIA DE OPERACIÓN DE UN DISPOSITIVO DE PROTECCIÓN ANTE FALLA PERMANENTE.

FIGURA 3.11. SECCIONADOR TRIFÁSICO CON CONTROL ELÉCTRICO

FIGURA. 3.12. SECCIONADOR DE CONTROL ELÉCTRICO.

FIGURA 3.13. INSTALACIÓN DE UN SECCIONADOR.

FIGURA. 3.14. GRAFICAS DE LOS TIEMPOS DE PRE ARQUEÓ Y ARQUEO.

FIGURA. 3.15. CURVA DE FUSIÓN DE FUSIBLE DE BAJA TENSIÓN.

CAPÍTULO 4

FIGURA 4.1. GRAFICA DE LOS TIEMPOS DE PREARQUEO Y ARQUEO DE UN FUSIBLE.

FIGURA 4.2. CURVA CARACTERÍSTICA DE UN FUSIBLE DE BAJA TENSIÓN.

FIGURA 4.3. CLASIFICACIÓN DE FUSIBLES DE BAJA TENSIÓN.

FIGURA 4.4. FUSIBLE LIMITADOR DE BAJA TENSIÓN 800 AMPERES CLASE “L”

FIGURA 4.5. CURVA DE FUSIÓN DE FUSIBLES DE BAJA TENSIÓN.

FIGURA 4.6. CURVAS CARACTERÍSTICAS DE FUSIBLES TIPO K (FUSIÓN MÍNIMA).

FIGURA 4.7. CURVAS CARACTERÍSTICAS DE FUSIBLES TIPO K (FUSIÓN TOTAL).

FIGURA 4.8. CURVAS DE FUSIÓN MÍNIMA DE FUSIBLES 15K Y 15T.

FIGURA 4.9. CORRIENTE DE FALLA EN UN FUSIBLE NO LIMITADOR.

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ÍNDICE DE TABLAS

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CAPITULO 2

TABLA 2.1. RESUMEN DE LOS VALORES CARACTERÍSTICOS DE LA ONDA DE CORRIENTE DE

CORTOCIRCUITO. 25

TABLA 2.2. ECUACIONES PARA LA OBTENCIÓN DE REACTANCIAS EN EL SISTEMA EN POR UNIDAD. 29

TABLA 2.3. EXPRESIONES PARA REDUCIR CONEXIONES A IMPEDANCIAS EQUIVALENTES. 31

TABLA 2.4. ECUACIONES PARA OBTENER VALORES DE CORRIENTE Y POTENCIA DE CORTOCIRCUITO. 34

TABLA 2.5. VALORES TÍPICOS DE REACTANCIA POR CIENTO PARA LOS TRANSFORMADORES. 36

TABLA 2.6. DATOS DE PLACA DE LAS MÁQUINAS DEL SISTEMA DE TRASMISIÓN. 55

TABLA 2.7. DATOS DE LOS CONDUCTORES DEL SISTEMA DE TRANSMISIÓN 56

TABLA 2.8. MAGNITUDES BASE DE CADA UNA DE LAS ZONAS DEL SISTEMA. 58

TABLA 2.9. EQUIVALENTES DE THÉVENIN DÉCADA UN DE LOS NODOS 62

CAPITULO 3

TABLA 3.1. VALORES NOMINALES PARA INTERRUPTORES DE USO EXTERIOR

TABLA 3.2. CÓDIGO NEMA PARA RELEVADORES

TABLA 3.3. TIEMPO DE RECIERRE PARA ELEVADORES.

TABLA 3.4. DERIVACIONES DE LOS RELEVADORES.

TABLA 3.5. TENSIÓN MÁXIMA NOMINAL, TENSIÓN DE IMPULSO NOMINAL, CORRIENTE CONTINUA

NOMINAL, CORRIENTE DE INTERRUPCIÓN SIMÉTRICA Y CARACTERÍSTICAS DE

FUNCIONAMIENTO DE LOS SECCIONADORES DE LÍNEA.

TABLA 3.6. CORRIENTE CONTINUA NOMINAL, CORRIENTE MÍNIMA ACTUANTE, CORRIENTE MÁXIMA

ASIMÉTRICA Y CAPACIDAD DE 1 A 10 SEGUNDOS DE UN SECCIONADOR.

CAPITULO 4

TABLA 4.1. CAPACIDAD DE FUSIBLES DE DISTRIBUCIÓN TIPOS K O T.

TABLA 4.2 DATOS CARACTERÍSTICOS DE ESLABONES TIPO K Y T.

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