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Interruptor de generador: clases G1 y G2

Qué es un interruptor de generador según IEC/IEEE 62271-37-013 y qué distingue las clases G1 y G2: la asimetría de la corriente del lado generador.

Por Shadai García, CEO e ingeniero de protecciones de Tiza Group.

GLado generadorLado sistemaInterruptor degeneradorLado sistemaOrigen: la red, a través deal menos una transformaciónAsimetría hasta 100 %Constante de tiempo de cc: 133 msLado generadorOrigen: solo un generador,sin transformaciónLa ca decae rápido: la asimetríapuede superar 100 %Falla entre el generador y el interruptor:la alimenta la redFalla entre el interruptor y el transformador:la alimenta el generadorCadenaGeneradorInterruptor de generadorTransformador elevadorSistema© tizagrp.comGLado generadorLado sistemaInterruptor degeneradorLado sistemaOrigen: la red, a través deal menos una transformaciónAsimetría hasta 100 %Constante de tiempo de cc: 133 msLado generadorOrigen: solo un generador,sin transformaciónLa ca decae rápido: la asimetríapuede superar 100 %Falla entre el generador y el interruptor:la alimenta la redFalla entre el interruptor y el transformador:la alimenta el generadorCadenaGeneradorInterruptor de generadorTransformador elevadorSistema© tizagrp.com
Interruptor de generador (IEC/IEEE 62271-37-013): entre generador y transformador elevador, con dos orígenes de cortocircuito. Ubicación en el sistema y principio de funcionamiento. Ilustrativo: los valores reales salen de la placa y del manual del fabricante.
Respuesta corta

Un interruptor de generador se instala entre el generador y su transformador elevador. IEC/IEEE 62271-37-013 lo clasifica en G1 o G2 según el grado de asimetría de la corriente de cortocircuito del lado generador al separarse los contactos. G1 asume 110 % con la componente de ca asignada y 130 % con el 74 % de ella. G2 asume 130 % con la asignada.

Respuesta corta

Un interruptor de generador es el interruptor que se instala entre el generador y su transformador elevador. IEC/IEEE 62271-37-013, edición 2015, lo trata como un producto aparte, porque el cortocircuito entre el generador y el transformador tiene dos orígenes con comportamientos muy distintos. Las clases G1 y G2 describen qué tan asimétrica es la corriente del lado generador que el interruptor debe poder cortar.

Qué cubre la norma

El apartado 1.1 establece el alcance:

  • interruptores trifásicos de corriente alterna, para instalación interior o exterior, a 50 Hz y 60 Hz;
  • sistemas de más de 1 kV y hasta 38 kV;
  • interruptores instalados entre los terminales del generador y los del transformador;
  • generadores y transformadores de 10 MVA o más, cubiertos de forma específica.

Los circuitos de generador de menos de 10 MVA y las instalaciones de bombeo se consideran aplicaciones especiales. La norma indica que sus requisitos no quedan cubiertos por completo. También aplica a los mecanismos de operación y a los equipos auxiliares del interruptor.

Según el apartado 3.4.104, un interruptor de generador es el interruptor instalado entre el generador y su transformador elevador asociado. Además de las clases de corte G1 y G2, la norma define clases mecánicas: M1 con endurancia mecánica normal y M2 para servicio frecuente con mantenimiento limitado (apartados 3.4.111 y 3.4.112).

Dos orígenes de cortocircuito

Un cortocircuito en el circuito del generador puede alimentarse desde dos lados. La norma los separa en el apartado 4.101:

OrigenDefinición de la normaComportamiento
Lado sistemaCorriente cuyo origen es la red a través de al menos una transformación (apartado 3.7.146).La asimetría no supera 100 %. La constante de tiempo de cc normalizada es 133 ms.
Lado generadorCorriente cuyo origen es solo un generador, sin transformación (apartado 3.7.145).La componente de ca decae rápido y la asimetría puede superar 100 %.

Para el lado sistema, la capacidad de corte asignada se caracteriza por el valor eficaz de su componente de ca y por una constante de tiempo de cc. Para el lado generador se usan otros dos valores, que se explican a continuación.

Qué es el grado de asimetría

El apartado 3.7.144 lo define como la relación, en porcentaje, entre la componente de cc y el valor pico de la componente de ca, determinada a partir de la envolvente de la onda de corriente en ese instante. Es 100 % cuando la componente de cc iguala al pico de la componente de ca.

La capacidad de corte asignada del lado generador se caracteriza por dos valores (apartado 4.101.3.1):

  • el valor eficaz de su componente de ca en la separación de contactos, Iscg;
  • el grado de asimetría en la separación de contactos, Asycs.

Si el grado de asimetría supera 100 %, la corriente tiene pasos por cero retardados. Si no excede 20 %, basta el valor eficaz de la componente de ca.

Clase G1 y clase G2

El apartado 3.4.113 define la clase G1 y el 3.4.114 la clase G2. El apartado 4.101.3.3 las resume:

ClaseGrado de asimetría en la separación de contactos
G1110 % con la componente de ca asignada de la capacidad de corte del lado generador, y 130 % con una corriente cuya componente de ca es el 74 % de la asignada
G2130 % con la componente de ca asignada

En ambas clases, el grado de asimetría se cumple sin importar el instante en que ocurre la separación de contactos. La diferencia práctica es que un interruptor G2 debe interrumpir, a corriente plena, una corriente más asimétrica, es decir, con pasos por cero más tardíos, que un G1.

La norma no da valores preferidos para la componente de ca del lado generador, porque su máximo suele ser menor que la del lado sistema (apartado 4.101.3.2). Si el fabricante asigna un valor, debe ensayar el interruptor para esa capacidad. A tensiones por encima de la asignada, no se garantiza capacidad de corte de cortocircuito del lado generador. A tensiones iguales o inferiores sí.

Otros valores del interruptor de generador

  • Corriente de cierre en cortocircuito (apartado 4.102). Se basa en una constante de tiempo de cc de 133 ms, y equivale a 2,74 veces el valor eficaz de la componente de ca de la corriente de corte del lado sistema. Si se asigna una capacidad del lado generador cuyo cierre es mayor, el fabricante asigna un valor mayor.
  • Falla monofásica a tierra (apartado 4.101.4). No se asigna capacidad específica, porque estos interruptores se diseñan para sistemas con puesta a tierra de alta impedancia, donde la corriente de falla a tierra no supera 50 A.
  • Secuencia de operación normalizada (apartado 4.106.1). CO – 30 min – CO, sin retardo intencional entre cierre y apertura.
  • Corriente de carga y de oposición de fases. Cada una tiene capacidad asignada propia.

La asimetría de la corriente y los pasos por cero retardados se explican en falla del lado generador y pasos por cero retardados. La corriente de emergencia por pérdida de refrigeración está en corriente de emergencia por pérdida de refrigeración, y la oposición de fases, en oposición de fases de un interruptor de generador. El generador se presenta en generador síncrono y sus protecciones.

El mapa de normas para pruebas a equipos primarios ubica esta parte entre las demás de IEC 62271.

Qué especificar al pedir un interruptor de generador

  • La clase de corte del lado generador, G1 o G2, y el valor eficaz de la componente de ca que se espera del generador.
  • La capacidad de corte del lado sistema y la potencia del transformador elevador.
  • La clase mecánica, M1 o M2, según cuántas maniobras diarias prevé.
  • La corriente continua asignada y los valores de emergencia si el interruptor lleva refrigeración forzada.
  • Si se requiere capacidad de oposición de fases, y con qué ángulo.

Cuándo llamarnos

En Tiza Group probamos interruptores de potencia en sitio, con medición de tiempos de operación, recorrido y resistencia de contactos, y comprobamos los mandos antes de la puesta en servicio de su generación. Conozca nuestras pruebas a interruptores de potencia. Escríbanos y le cotizamos.

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Referencias

  • IEC/IEEE 62271-37-013, High-voltage switchgear and controlgear - Part 37-013: Alternating-current generator circuit-breakers, edición 2015, apartados 1.1, 3.4.104, 3.4.111 a 3.4.114, 3.7.144 a 3.7.146, 4.101, 4.102 y 4.106.1.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre un interruptor de generador clase G1 y G2?

Se distinguen por el grado de asimetría de la corriente de cortocircuito del lado generador en la separación de contactos. G1: 110 % con la componente de ca asignada y 130 % con una corriente cuya componente de ca es el 74 % de la asignada. G2: 130 % con la componente de ca asignada. El interruptor G2 debe interrumpir, por tanto, una corriente más asimétrica.

¿Qué tensiones y potencias cubre la norma de interruptores de generador?

IEC/IEEE 62271-37-013, edición 2015, aplica a interruptores trifásicos de corriente alterna a 50 Hz y 60 Hz, entre el generador y el transformador, en sistemas de más de 1 kV y hasta 38 kV. Cubre específicamente generadores y transformadores de 10 MVA o más. Los circuitos de generador de menos de 10 MVA y las centrales de bombeo se consideran aplicaciones especiales que la norma no cubre por completo.

¿La norma da un valor preferido para la corriente de corte del lado generador?

No. La norma indica que no da valores preferidos para la componente de ca de la corriente de corte del lado generador, porque su valor máximo suele ser menor que la componente de ca de la corriente de corte del lado sistema. Si el fabricante asigna un valor, el interruptor debe ensayarse para esa capacidad.

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