IEC 62271-100 (edición 2.1) define el poder de corte asignado Isc como el valor eficaz de la componente de alterna de la mayor corriente de cortocircuito que el interruptor despeja, con una constante de tiempo de cc de 45 ms, y el poder de cierre como 2,5, 2,6 o 2,7 veces Isc según la frecuencia y la constante.
Respuesta corta
El poder de corte asignado, Isc, es la mayor corriente de cortocircuito que un interruptor debe poder despejar en las condiciones de uso que fija IEC 62271-100, edición 2.1 (2008 con la enmienda 1 de 2012). Se expresa con dos valores: el valor eficaz de su componente de corriente alterna y la constante de tiempo de la componente de corriente continua. El poder de cierre asignado sale de multiplicar Isc por un factor de cresta que depende de la frecuencia y de esa constante. Sobre el cálculo del cortocircuito en el sistema de corriente continua, véase cortocircuito en servicios auxiliares de corriente continua (IEC 61660).
Qué es el poder de corte (cláusula 4.101)
La norma lo define para una corriente hallada en un circuito con tensión de recuperación a frecuencia industrial igual a la tensión asignada del interruptor, y con una tensión transitoria de recuperación igual al valor especificado en la cláusula 4.102. Para interruptores tripolares, la componente de alterna corresponde a un cortocircuito trifásico. Cuando aplica, se tienen en cuenta además las condiciones de falla de línea corta de la cláusula 4.105.
La corriente de corte asignada queda caracterizada por:
- El valor eficaz de su componente de alterna.
- La constante de tiempo de cc, que determina el porcentaje de componente de cc en el instante de separación de contactos.
Si ese porcentaje no pasa de 20 %, basta el valor eficaz de la componente de alterna. El porcentaje depende de la constante de tiempo y del instante en que se inicia la corriente de cortocircuito.
El interruptor debe poder despejar cualquier corriente de cortocircuito hasta su valor asignado, con cualquier componente de alterna hasta el valor asignado y cualquier porcentaje de componente de cc que corresponda a la constante de tiempo especificada o a una menor.
A tensiones iguales o menores que la asignada, el interruptor despeja su corriente de corte asignada. A tensiones mayores, no se garantiza corriente de corte alguna, salvo lo que prevé la cláusula 4.106.
Componente de alterna
El valor normalizado de la componente de alterna se escoge de la serie R10 de IEC 60059: 1 – 1,25 – 1,6 – 2 – 2,5 – 3,15 – 4 – 5 – 6,3 – 8, y sus múltiplos por 10ⁿ. Así se obtienen los valores conocidos de 12,5, 16, 20, 25, 31,5, 40, 50 y 63 kA.
Constante de tiempo de cc
La cláusula 4.101.2 fija, para interruptores de hasta 800 kV:
| Caso | Constante de tiempo |
|---|---|
| Valor normal | 45 ms |
| Especial, tensión asignada hasta 52 kV | 120 ms |
| Especial, de 72,5 kV hasta 420 kV | 60 ms |
| Especial, para algunos niveles de extra alta tensión | 75 ms |
Estos valores especiales reconocen que el normal puede ser insuficiente en algunos sistemas, por su estructura y el diseño de sus líneas, y se dan como valores unificados. Para interruptores de más de 800 kV, el valor normal es 120 ms. La norma añade que algunas aplicaciones pueden necesitar valores aún más altos, por ejemplo un interruptor cerca de generadores. En ese caso, la constante requerida y cualquier requisito adicional de ensayo deben indicarse en la consulta.
Qué es el poder de cierre (cláusula 4.103)
El poder de cierre asignado corresponde a la tensión y la frecuencia asignadas del interruptor, y se obtiene multiplicando el valor eficaz de la componente de alterna de Isc por el factor de cresta de la norma:
| Frecuencia | Constante de tiempo | Factor de cresta |
|---|---|---|
| 50 Hz | 45 ms | 2,5 |
| 60 Hz | 45 ms | 2,6 |
| 50 o 60 Hz | Cualquier constante especial (mayor que 45 ms) | 2,7 |
Para un interruptor de 25 kA, por ejemplo:
- A 50 Hz y 45 ms, el poder de cierre es 25 × 2,5 = 62,5 kA de cresta.
- A 60 Hz y 45 ms, es 25 × 2,6 = 65 kA.
- Con una constante especial, a cualquier frecuencia, es 25 × 2,7 = 67,5 kA.
La corriente asignada de cresta soportada Ip del interruptor es igual al poder de cierre asignado, y la corriente asignada de corta duración Ik es igual al poder de corte asignado (cláusulas 4.5 y 4.6).
- Isc eficaz de la componente de ca. Valor de la serie R10 (por ejemplo, 25 kA)
- Constante de tiempo de cc. 45 ms normal; 120, 60 o 75 ms según la tensión
- Frecuencia asignada. 50 Hz o 60 Hz
- Factor de cresta. 2,5, 2,6 o 2,7 según la tabla de la norma
- Poder de cierre asignado. Isc multiplicada por el factor de cresta
Cómo usarlo al especificar
- Calcule la corriente de falla del punto. Use un estudio de cortocircuito. Una primera estimación la da nuestra herramienta gratuita de corriente de cortocircuito. El poder de corte debe ser mayor o igual que esa corriente, con margen para el crecimiento de la red.
- Conozca la relación X/R del sistema. Una relación alta indica una constante de tiempo de cc alta. Si pasa de 45 ms, necesita un interruptor con la constante especial o con una verificación específica. La guía del factor de pico y la relación X/R explica la relación.
- Pida los valores completos. No diga «interruptor de 25 kA»: diga Isc, constante de tiempo de cc y frecuencia. Con ellos queda determinado el poder de cierre.
- Mire la ubicación. Cerca de generadores, la constante de tiempo y las condiciones de ensayo pueden exigir valores distintos.
La tensión que aparece entre contactos después del corte se trata en tensión transitoria de restablecimiento (TRV). Los ciclos de ensayo que demuestran este poder de corte están en los ciclos de ensayo de cortocircuito T10 a T100a, y la secuencia de maniobras asignada, en secuencia de maniobras asignada.
El mapa de normas para pruebas a equipos primarios ubica esta parte entre las demás de IEC 62271.
Qué no hacer
- No compare dos interruptores por el valor de kA solamente: compare también la constante de tiempo de cc y la tensión asignada.
- No use un interruptor por encima de su tensión asignada esperando el mismo poder de corte.
- No olvide la frecuencia: el poder de cierre de 60 Hz no es el de 50 Hz.
- No confunda el poder de corte con la corriente asignada en servicio continuo: son valores distintos del mismo equipo.
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Referencias
- IEC 62271-100, High-voltage switchgear and controlgear - Part 100: Alternating-current circuit-breakers, edición 2.1 (2008 con la enmienda 1 de 2012), cláusulas 4.5, 4.6, 4.101 a 4.103 y la Tabla 37.
- IEC 60059, serie R10 de corrientes normalizadas, citada por la cláusula 4.101.1.
Preguntas frecuentes
¿A cuánto equivale el poder de cierre asignado de un interruptor?
A 2,5 veces el valor eficaz de la componente de alterna del poder de corte a 50 Hz con la constante de 45 ms, a 2,6 veces a 60 Hz con la constante de 45 ms, y a 2,7 veces con cualquiera de las constantes especiales, sin importar la frecuencia (IEC 62271-100, edición 2.1, cláusula 4.103). Un interruptor de 25 kA cierra, por tanto, 62,5 kA a 50 Hz y con 45 ms.
¿Por qué hay una constante de tiempo de cc especial?
Porque el valor normal de 45 ms puede ser insuficiente en algunos sistemas. Hay valores especiales unificados: 120 ms hasta 52 kV, 60 ms de 72,5 a 420 kV (cláusula 4.101.2). La norma prevé además un valor especial de 75 ms para algunos niveles de extra alta tensión. Si su caso exige otra, por ejemplo cerca de generadores, debe indicarse en la consulta.
¿El poder de corte vale por encima de la tensión asignada?
No. A tensiones iguales o menores que la asignada el interruptor puede despejar su corriente de corte asignada. A tensiones mayores no se garantiza ninguna corriente, salvo lo previsto en la cláusula 4.106 de la norma.