Protección mediante disyuntor frente a protección mediante interruptor-fusible para ramales de transformador: cómo elegir

Resumen rápido

• Compara ambas ofertas teniendo en cuenta el mismo transformador, el rango de fallo, la puesta a tierra y los dispositivos situados aguas arriba y de baja tensión.
• Comprueba la combinación exacta de interruptor y fusible, incluyendo la corriente de transferencia, la corriente de arranque y su rango de corte declarado.
• Comprueba que el relé pase de la detección de corriente a la energía de disparo y, finalmente, a la apertura del interruptor en el nivel mínimo de fallo requerido.

Una línea de alimentación de transformador es un tramo corto de la red con un conjunto de funciones inusualmente concentradas: transporta la corriente continua del transformador, debe soportar el ciclo de trabajo especificado, la protección debe eliminar las faltas dentro de los límites de resistencia y eliminación requeridos, y el proyecto necesita disposiciones homologadas de aislamiento, puesta a tierra y recuperación. Existen dos arquitecturas bien consolidadas que cumplen estas funciones: una combinación funcional de interruptor y fusible tripolar, o un interruptor automático con un relé que detecta, decide y ordena la desconexión.

Compara lo que cada oferta puede demostrar con tu red y tu transformador reales: si cubre el rango de fallos que tienes, si se coordina con los dispositivos a ambos lados del mismo y si puede aceptarse con la documentación aportada. Las condiciones decisivas son el rango de funcionamiento fiable en la posición del alimentador, la sensibilidad requerida para fallos de baja intensidad y la integridad de la cadena que va de la detección a la interrupción en cada propuesta.

Define las funciones del ramal del transformador

Empieza por separar el término que figura en la placa de identificación del trabajo que conlleva el puesto. En este ejemplo de distribución de media tensión a baja tensión (MV/LV), la MT es el lado de alimentación del transformador reductor y la BT es el lado de distribución aguas abajo. El alimentador del transformador de MT se sitúa entre una barra colectora o un anillo de MT y el primario del transformador; el cuadro de BT se sitúa en el secundario del transformador.

En ese puesto de MV, las funciones son las siguientes, y cada oferta debería evaluarse en función de todas ellas, en lugar de solo una:

• Conmutación de carga nominal. Conectar y desconectar la carga normal dentro de las condiciones de funcionamiento especificadas. Comprobar por separado la puesta en tensión del transformador, incluyendo el régimen de conmutación y si la protección resiste la corriente de arranque.
• Interrupción por fallo. Detectar y eliminar cortocircuitos en la posición del ramal —fallos de fase y a tierra— con corrientes de hasta el máximo que la red pueda suministrar en ese punto, y en intervalos de tiempo lo suficientemente cortos como para mantenerse dentro de la capacidad de resistencia a fallos de paso del transformador.
• Medidas de aislamiento y puesta a tierra. Especifique los medios de aislamiento y puesta a tierra homologados para la instalación, incluidos los equipos y cualquier disposición específica que requiera el proyecto.
• Disponibilidad y recuperación. Restablecimiento del suministro tras una intervención: reinicio, reposición de lo consumido y comprobación de que el equipo vuelve a funcionar correctamente.
• Detección, toma de decisiones y control. Algo tiene que detectar la avería, algo tiene que decidir activar el disparo y algo tiene que comunicar el estado al operador o al sistema de control. Se trata de funciones independientes que pueden ser desempeñadas por distintos componentes o por un único conjunto combinado.

De ello se derivan dos consecuencias. En primer lugar, el nombre de un aparato no es un esquema. «Cortacircuitos» identifica un dispositivo de interrupción; IEC 62271-100:2021 con la Enmienda 1:2024 Se aplica a los interruptores automáticos trifásicos de CA incluidos en el ámbito de aplicación y considera al interruptor como el aparato de interrupción; sin embargo, un esquema completo de protección de una línea de distribución también necesita sus propios dispositivos de detección, toma de decisiones y disparo. Un armario de disyuntores sin un relé, sensores y energía de disparo especificados no constituye una propuesta de protección. En segundo lugar, la opción de interruptor-fusible no es «un interruptor». IEC 62271-105:2021 Abarca una clase específica de conjuntos funcionales de interruptores-fusibles de CA de tres polos en los que los interruptores o seccionadores se combinan con eslabones fusibles limitadores de corriente, y las capacidades de cierre y apertura corresponden a la combinación funcional nominal, y no al interruptor por sí solo.

Antes de comparar nada, asegúrate de que el alcance sea idéntico en ambas ofertas: el mismo transformador, la misma impedancia de fuente y el mismo rango de nivel de fallo, la misma puesta a tierra, el mismo cuadro de baja tensión y su dispositivo principal, el mismo perfil de carga y los mismos requisitos de funcionamiento e interfaz. Solo así las dos ofertas serán comparables, en lugar de ser dos proyectos diferentes.

Cómo elimina una combinación de interruptor y fusible una avería

Una combinación de interruptor y fusible es un conjunto funcional, y el modelo mental correcto consiste en una división del trabajo dentro de ese conjunto, en lugar de un único dispositivo que lo haga todo.

El interruptor-seccionador conduce y conmuta la corriente de carga y proporciona la función de aislamiento. El fusible se funde dentro de su rango de corte declarado. En su zona de limitación de corriente, reduce la corriente máxima de paso en relación con la corriente prevista. La conexión entre ambos es mecánica. Un percutor de fusible, cuando el elemento entra en funcionamiento, libera un pasador que golpea el mecanismo del interruptor, iniciando la apertura de los tres polos del interruptor según la disposición documentada.

El funcionamiento del interruptor de tres polos es más importante de lo que parece a primera vista. Al abrir los tres polos se evita que las fases restantes permanezcan conectadas tras la activación de un fusible. Comprueba el funcionamiento del interruptor para la combinación concreta admitida y utiliza los medios de aislamiento homologados independientes para realizar los trabajos.

La figura compara los elementos funcionales de los dos esquemas. El fusible reacciona a la corriente y su percutor puede provocar la apertura del interruptor. El sensor, el relé y el disyuntor desempeñan funciones independientes en el esquema de relé. La figura muestra las funciones de los equipos sin indicar el cableado ni la trayectoria de la corriente de fallo.

Las características opcionales solo forman parte de una propuesta cuando se especifican expresamente en ella: accionamiento motorizado del interruptor, contactos auxiliares para la indicación de posición, bobina de disparo en derivación, interruptor de puesta a tierra integrado, enclavamientos con llave y contactos de estado a distancia. El hecho de que una gama de RMU o de aparamenta pueda configurarse con estas características no implica que una oferta concreta las incluya. Solicita la lista de equipos, no la gama del catálogo.

La distinción en cuanto al ámbito de aplicación es donde surge la mayor parte de la confusión. Un interruptor-seccionador por sí solo tiene su propia capacidad de corte de carga y su propia función de aislamiento, y es un dispositivo perfectamente válido. No es la combinación. La capacidad nominal de cierre y apertura en caso de fallo de un conjunto de interruptor y fusible corresponde al conjunto tal y como se ha probado y certificado; este es el límite que el interruptor por sí solo no supera.

La intensidad de la corriente que se transmite depende del fusible y del interruptor concretos.

El fusible no se encarga de todas las interrupciones, y el interruptor tampoco. Cuál de los dos realiza la tarea depende de la corriente, y ese punto de cruce es lo que en el sector se conoce como «corriente de transferencia».

El Guía técnica de fusibles de media tensión de ABB, sección 4.6 explica el cambio en la distribución de la carga cerca de la corriente de transferencia. Un disparador de fusibles puede iniciar el funcionamiento del interruptor. En torno a la corriente de transferencia, la distribución de la carga cambia: por encima de ella, los fusibles interrumpen los otros polos antes de que lo haga el interruptor; por debajo de ella, el interruptor abierto puede desconectar las fases restantes. Esa descripción por sí sola explica por qué la corriente de transferencia no se puede consultar en una tabla general. No es una propiedad del fusible, ni tampoco del interruptor. Es una propiedad del conjunto —la característica del fusible y la sincronización del interruptor actuando conjuntamente— y debe comprobarse en función de la capacidad de transferencia declarada de la combinación y de las condiciones de uso aplicables.

Hay cuatro aspectos que suelen confundirse en las ofertas y que deberían diferenciarse:

1. La transición entre la desconexión mediante interruptor y la desconexión mediante fusible. Esta es la región de corriente de transferencia descrita anteriormente.
2. La calificación combinada. La capacidad declarada del conjunto funcional nominal: la cifra que corresponde al conjunto en su conjunto, y no a sus piezas.
3. El rango de ruptura del fusible. Comprueba el rango de corte nominal exacto del enlace. Un fusible de respaldo limitador de corriente tiene una corriente mínima de corte declarada, por debajo de la cual no se puede confiar en que el fusible por sí solo interrumpa el circuito. La guía de ABB aborda la corriente mínima de corte de los fusibles de respaldo como una cuestión independiente, precisamente porque se trata de un tema distinto de la corriente de transferencia. Una falla por debajo del rango de corte fiable del fusible no se resuelve con el argumento de que «el fusible acabará por fundirse».
4. Condiciones de solicitud. Comprueba las condiciones de aplicación indicadas, incluyendo el entorno térmico, la carcasa y el ciclo de trabajo, y compáralas con la capacidad de corriente continua homologada y los valores nominales aplicables del par.

A continuación se indican tres comprobaciones prácticas, y ninguna de ellas requiere que calcules ni elijas un fusible:

• Aprobación. ¿Se trata de una combinación homologada de interruptor y fusible, o alguien ha montado un interruptor de un fabricante y los componentes de conexión de otro, partiendo de la suposición de que las piezas del mismo voltaje son intercambiables? El hecho de que pertenezcan a la misma clase de voltaje y tengan prefijos de modelo similares no garantiza su intercambiabilidad.
• Compatibilidad térmica y de corriente de arranque. El elemento fusible se encuentra en el circuito de corriente continua. Sus características deben permitir soportar la carga cíclica normal del transformador y sus repetidas activaciones sin deteriorarse, manteniéndose al mismo tiempo por debajo de la curva de daño del transformador. Se trata de una evaluación de la compatibilidad entre la curva exacta del fusible y el régimen de funcionamiento concreto de tu transformador, no de una regla general.
• En forma físicamente y como delantero. El fusible debe encajar físicamente en el portafusibles, el percutor debe ser del tipo y la longitud adecuados para el mecanismo, y la energía del percutor debe ser la necesaria para accionar el interruptor. Un fusible que encaja pero que no acciona el mecanismo de forma fiable supone un riesgo oculto en el circuito monofásico.

Por lo tanto, lo que hay que solicitar al proveedor es muy concreto: el fabricante exacto del fusible, el tipo, la referencia de la curva y la designación del percutor con los que está homologada la combinación; la corriente de transferencia evaluada para ese par concreto y el límite nominal de corriente de transferencia que debe cumplir; el rango de ruptura declarado del fusible; la verificación térmica para las condiciones de aplicación; la confirmación del estado de homologación del conjunto; y la lista de fusibles de repuesto por valor nominal. Si alguna de estas cuestiones se responde con un nombre genérico en lugar de una referencia exacta, la oferta aún no constituye una prueba válida.

Cómo funcionan un relé y un disyuntor como cadena de protección

La arquitectura de relé-disyuntor separa las funciones que el conjunto de interruptor y fusible combina. Esa separación es la causa tanto de su flexibilidad como de sus modos de fallo, ya que cada eslabón de la cadena puede ser adecuado por sí solo y, aun así, la cadena puede resultar incompleta.

El funcionamiento de la cadena es el siguiente. Los transformadores de corriente u otros sensores miden la corriente primaria y la reproducen a un nivel utilizable. El relé compara lo que mide con sus funciones de protección, aplica su lógica y sus retardos temporales y, cuando se activa una función, activa una salida binaria. La salida del relé envía una señal al circuito de disparo especificado, que activa la bobina de disparo o el actuador del interruptor. La bobina libera el pestillo del interruptor, la energía almacenada en el mecanismo (un resorte o, en algunos diseños, el propio actuador) separa los contactos y el arco se extingue en el interruptor. A continuación, los contactos auxiliares informan de la nueva posición y el estado se transmite a los siguientes niveles.

Un ejemplo de esta separación queda documentado en el Manual de aplicación del ABB RET615, configuración B: una configuración de relé de protección de transformador utiliza entradas de detección de corriente y una salida independiente hacia la bobina de disparo del interruptor de alta tensión, mientras que otras salidas se reservan para funciones de respaldo o indicaciones. Lo que esto ilustra es la distinción entre medir, decidir, señalar e interrumpir: cuatro acciones diferentes, en cuatro lugares distintos, que una propuesta debe especificar de forma individual.

Comprueba el recorrido completo de la energía de disparo. Un diseño con alimentación independiente puede utilizar una fuente auxiliar de corriente continua y un sistema de supervisión según lo especificado. Otros diseños utilizan relés autoalimentados, tal y como se ilustra en el Guía de instalación de Schneider Electric. Comprueba los límites de puesta en marcha y funcionamiento de la configuración propuesta, qué alimenta el actuador y si esa energía está disponible en la condición de fallo mínima que nos interesa. Incluye la supervisión especificada y la respuesta ante una pérdida de alimentación.

Una baja sensibilidad a las faltas a tierra puede determinar si alguna de las propuestas cumple con los requisitos de la línea de distribución. Depende de cuatro factores que actúan conjuntamente:

• El método de detección. La conexión residual de transformadores de corriente trifásicos, un transformador de corriente específico para el equilibrio del núcleo o un transformador de corriente en neutro mide magnitudes diferentes y presenta sensibilidades distintas. En una configuración residual, el error de medición y el rendimiento de los transformadores de corriente afectan a la señal residual.
• El alcance y la función del relé. Un relé puede tener una función de protección contra fallos a tierra cuyo rango no alcance la intensidad de corriente que puede generar tu red.
• La fuente de energía del viaje. Una detección que no pueda activar la bobina de disparo no constituye una protección.
• Puesta a tierra de la red. La guía de Schneider describe la puesta a tierra por impedancia como una condición que puede limitar la corriente de fallo a tierra, y explica por qué un esquema de relés correctamente aplicado puede cumplir con un requisito de detección de corrientes más bajas. La puesta a tierra con impedancia puede reducir la corriente de fallo a tierra disponible. En el nivel mínimo de fallo del proyecto, no debe darse por sentado que ni un fusible ni un elemento de relé garanticen una detección o una desconexión adecuadas hasta que el esquema concreto lo demuestre.

Nada de esto hace que los interruptores de relé sean automáticamente adecuados. Significa que la afirmación «el relé gestiona las faltas a tierra» debe respaldarse con una demostración para la cadena real: el sensor real, la gama de relés real, la fuente de energía real, a la corriente mínima de falta a tierra real que produce tu diseño de puesta a tierra. Y dado que la detección no equivale a la desconexión, la oferta debe indicar el tiempo total de desconexión —detección, tiempo de actuación del relé, excitación de la bobina de disparo, apertura del interruptor y extinción del arco— y no solo el tiempo de ajuste del relé. Ese tiempo total es el que debe ajustarse a la resistencia del transformador y a la sincronización del dispositivo situado aguas arriba.

La transmisión de información local y remota —posición, indicación de recorrido, alarma, medición— es un elemento de la especificación, no una característica predeterminada. Si el proyecto requiere una interfaz de estado conectada a un sistema de control, se trata de un requisito en ambas ofertas, y es posible que la oferta de interruptores y fusibles necesite un dispositivo adicional para cumplirlo.

Comprueba la corriente de arranque, la resistencia del transformador y los valores mínimos y máximos de fallo

En un estudio de protección para esta comparación se utilizan los mismos datos de entrada, independientemente de la arquitectura que se esté evaluando. Por el lado del transformador: potencia nominal y corriente nominal, impedancia y su tolerancia, grupo vectorial y conexiones de los devanados, rango de tomas, clase de refrigeración, carga continua admisible y ciclo de trabajo, resistencia a la falla directa y la envolvente de corriente de arranque de magnetización para la puesta en tensión desde el lado de la fuente. Por parte de la red: nivel de fallo en la fuente y su rango plausible en los distintos estados de funcionamiento, impedancias de los cables y líneas hacia el ramal, tipo de dispositivo aguas arriba y sus características, el método de puesta a tierra y su impedancia, y el cuadro de baja tensión con su dispositivo principal y las cargas conectadas a él. Si los datos de impedancia del transformador aún no están fijados, las corrientes de fallo tampoco lo están, y no es posible evaluar ninguna de las dos opciones; conviene establecer la relación entre la impedancia, la corriente de fallo y la caída de tensión antes de la comparación de protecciones, y no después.

La figura distingue tres ámbitos de evidencia que a menudo se tratan como uno solo. Cada uno de ellos responde a preguntas diferentes y no existe una única cifra que satisfaga a los tres.

Corriente de arranque. La puesta en tensión de un transformador genera una corriente elevada, asimétrica y decreciente, rica en armónicos de segundo orden y superiores. No se trata de una falla; su magnitud y duración varían en función de las condiciones de puesta en tensión, y ambas opciones deben soportar la envolvente prevista. En el caso de un esquema de relés, la prueba consiste en demostrar que las funciones de protección elegidas no se activarán ante la envolvente de corriente de arranque real de este transformador, con la disposición real de los sensores y el método de contención real. En el caso de un fusible, la prueba consiste en demostrar que la característica exacta del enlace tolera el ciclo de encendido repetido previsto sin que se produzcan activaciones indebidas ni daños, tal y como lo corroboran los datos de la aplicación. No se trata de pruebas equivalentes, y ninguna de ellas queda satisfecha con un multiplicador genérico. La envolvente de corriente de arranque es específica de cada transformador y depende del punto de la onda de tensión en el momento del cierre, del flujo residual y de la impedancia de la fuente.

Resistir. Ante cualquier fallo que persista, el transformador se calienta y sufre tensiones mecánicas. La protección debe actuar antes de que se supere la resistencia, y la comparación debe realizarse con la corriente de fallo real y el tiempo de desconexión real del dispositivo propuesto —lo cual, de nuevo, es una magnitud de cadena para el relé-interruptor y una magnitud de curva para el fusible—. La sobrecarga es una vía independiente: un esquema de relés puede incorporar una función de sobrecarga específica, distinta de sus funciones de cortocircuito, mientras que la combinación de fusibles y cualquier dispositivo de baja tensión asignado debe indicar qué vía cubre las sobrecargas y las faltas de corriente más baja. El rango de corte en caso de cortocircuito de un elemento fusible por sí solo no garantiza la protección contra sobrecargas. Esa diferencia modifica el comportamiento del ramal ante una sobrecarga prolongada y ante una falla de intensidad moderada, y debe tenerse en cuenta en la comparación.

Rango de fallos. Aquí hay dos extremos y no son simétricos. En el extremo superior, la cuestión es la interrupción: ¿puede el dispositivo interrumpir la falla máxima prevista en las condiciones declaradas? Verifica por separado la capacidad máxima de cierre y cualquier resistencia a cortocircuitos de corta duración especificada para el equipo correspondiente. En el extremo inferior, la cuestión es la detección: ¿cuál es la corriente de fallo mínima que la propuesta reconocerá y eliminará, y genera el diseño de puesta a tierra del proyecto al menos esa cantidad? Un fallo a tierra de bajo nivel puede ser el caso límite de detección en un sistema con puesta a tierra por impedancia.

Hay otro paso en el que es fácil equivocarse: analizar la corriente de fallo a través del transformador. La corriente correspondiente en el ramal de media tensión depende del tipo de fallo y del modelo de red. Las conexiones de los devanados y la puesta a tierra determinan qué componentes de secuencia atraviesan el transformador, por lo que una falla a tierra en el lado de baja tensión de un transformador en triángulo-estrella no aparece simplemente en los terminales de media tensión dividida por la relación de transformación. Es necesario reflejar la disposición de los devanados del transformador y la puesta a tierra del sistema en el modelo de red del proyecto, en lugar de aplicar una conversión de relación universal, y deducir las corrientes de fallo a tierra a partir del modelo.

Comprueba la coordinación con los dispositivos situados aguas arriba y los de baja tensión.

La coordinación no es un ejercicio independiente del estudio anterior; es el resultado de dicho estudio una vez que se han ajustado los dispositivos. Responde a una pregunta: para cada fallo dentro del rango acordado, ¿qué dispositivo se activa y sigue el resto del sistema en funcionamiento?

La mecánica es sencilla; las tolerancias son el motivo por el que fracasan los proyectos. Todo debe situarse en una base común —una tensión y una referencia de corriente— antes de comparar cualquier curva. Una curva de dispositivo expresada en baja tensión (LV) y otra expresada en media tensión (MV) no pueden superponerse directamente entre sí. Una vez en una base común, hay que superponer con precisión cuatro elementos:

• Las propias características del dispositivo, tal y como se ha publicado, incluida la región en la que está previsto que funcione realmente el dispositivo.
• Las tolerancias. Las características de los fusibles incluyen bandas de tolerancia de fabricación, no líneas únicas. Las características de los relés incluyen clases de precisión y el efecto del error propio del transformador de corriente. El tiempo de apertura de los interruptores varía dentro de una banda. Comparar curvas nominales y calificar el resultado de «selectivo» es un error habitual y costoso.
• El tiempo real de desconexión del dispositivo de interrupción. En el caso de un interruptor: el tiempo de relé más la bobina de disparo más la carrera del mecanismo más la extinción del arco. En el caso de un fusible: el tiempo total de desconexión según la característica, incluida la parte correspondiente al arco eléctrico a la corriente pertinente.
• El comportamiento de paso. Un fusible limitador de corriente puede limitar la corriente máxima de paso y la energía dentro de su rango de limitación de corriente documentado. Cuando se recurre a dicha limitación —para proteger un cable, una barra colectora o un dispositivo de baja tensión—, la evidencia debe situarse dentro del rango de corriente en el que el dispositivo es realmente el dispositivo de desconexión previsto, y no extrapolarse desde la región de fallos de alta intensidad a una región de fallos de baja intensidad en la que interviene un mecanismo diferente.

Hay tres preguntas diferentes que se suelen confundir entre sí:

• Selectividad trata sobre que funcionamiento del dispositivo. En caso de fallos dentro del rango de selectividad indicado, el dispositivo posterior previsto se desactiva, mientras que la protección anterior permanece en servicio. Identifique en qué casos la coordinación es parcial o en qué casos está previsto que entre en funcionamiento una protección de respaldo anterior.
• Interrupción Se trata de si la falla se elimina o no. Un dispositivo puede interrumpir correctamente aunque no sea selectivo, o mostrar una separación de curvas sin tener la capacidad de interrupción necesaria.
• Aislamiento mecánico Consiste en crear una interrupción en la red eléctrica. Ninguna curva lo ilustra; se trata de una característica del equipo y del procedimiento. Un interruptor abierto por sí solo no garantiza el aislamiento. Comprueba los medios de aislamiento físico designados y su ubicación, así como la disposición de puesta a tierra independiente, de acuerdo con el procedimiento aprobado del proyecto.

La coordinación con el dispositivo principal de baja tensión es la parte que con mayor frecuencia requiere la presencia de un transformador en el modelo. El dispositivo de BT detecta la corriente de fallo de BT; el dispositivo de MT detecta la corriente de MT correspondiente. Que ambas curvas coincidan depende de la impedancia del transformador, de su grupo vectorial y de la puesta a tierra, así como de si el fallo es trifásico, entre fases o a tierra. Utilice el modelo de red del proyecto con las conexiones reales de los devanados y la puesta a tierra; no sustituya estas por una conversión de relación nominal, y no dé por sentado que un resultado de selectividad establecido para fallos trifásicos sea aplicable a los fallos a tierra.

Compara dos ofertas para el mismo alimentador

Consideremos esta comparación ficticia. Un único ramal radial de media tensión alimenta a un transformador, que a su vez alimenta a un cuadro de baja tensión. La potencia nominal del transformador, la impedancia, el grupo vectorial y la puesta a tierra son fijos en ambas ofertas, al igual que el rango de niveles de fallo en la fuente, el dispositivo principal de baja tensión y el perfil de carga. Antes de abrir las ofertas, se acuerdan dos requisitos: el rango de funcionamiento creíble en la posición de la línea de alimentación, que abarca las faltas en fase y a tierra desde el mínimo que la red puede producir en el estado de funcionamiento pertinente hasta el nivel máximo de falta previsto; y un requisito explícito de detectar y eliminar las faltas a tierra de bajo nivel en el sistema con puesta a tierra por impedancia, junto con una interfaz de disparo y estado conectada al sistema de monitorización de la planta.

Oferta A Es una combinación de interruptor y fusible en una configuración de tipo RMU, con un interruptor de puesta a tierra integrado. Oferta B consiste en un conjunto de relés y disyuntores situado en la misma posición, con sensores de corriente, un relé de protección y una fuente de alimentación de CC para el disparo.

En la figura se muestran dos carpetas con propuestas junto al mismo transformador. Se ha omitido deliberadamente cualquier topología de circuito, flechas de corriente o indicación de rendimiento: lo único que se establece es que la comparación se refiere a dos formas de proteger el mismo transformador, no a dos transformadores distintos.

El resultado resulta instructivo precisamente porque no supone una victoria clara para ninguna de las partes. En cuanto a las funciones básicas —conmutación de carga, interrupción de fallos de fase en el rango acordado, aislamiento y puesta a tierra—, la combinación de interruptor y fusible aprobada puede ser una solución totalmente aceptable, siempre que se faciliten el par exacto, su corriente de transferencia, su corriente mínima de corte y su verificación térmica, y que todos estos datos cubran el estudio. En cuanto al requisito adicional —detección y eliminación de fallos a tierra de baja intensidad con una interfaz de monitorización—, la Oferta A no ha demostrado que lo cubra, y no puede hacerse que lo cubra mediante una simple afirmación; se necesitaría bien una cobertura verificada para la combinación propuesta, bien una vía adicional aprobada de detección y eliminación con su alcance especificado.

La oferta B es una de las candidatas, no la ganadora. Solo cumple los requisitos sobre el papel si los sensores pueden detectar la corriente mínima de fallo a tierra, la función de fallo a tierra del relé cubre ese rango, la fuente de energía de disparo está disponible y supervisada precisamente en esa condición, el tiempo total de eliminación del fallo se ajusta a la resistencia del transformador y a la temporización del dispositivo aguas arriba, y se especifica la interfaz. Cada uno de estos aspectos es un elemento verificable, y la oferta debería incluir pruebas que lo demuestren, en lugar de limitarse a una mera intención.

Qué hay que solicitar en la propuesta de protección

La forma de hacer que esta comparación sea decidible consiste en enviar una misma especificación del paquete de devolución a ambos licitadores, de modo que las respuestas se presenten con el mismo formato.

La figura clasifica el paquete de respuesta en cuatro conjuntos de documentos. Esos cuatro conjuntos constituyen el mínimo necesario para que dos ofertas sean comparables.

Datos de entrada habituales en los estudios de sistemas. Esquema unifilar del ramal y sus ramales adyacentes; nivel de fallo en la fuente y rango creíble en los distintos estados de funcionamiento; método de puesta a tierra del sistema y su impedancia; datos de los cables y líneas desde la fuente hasta el ramal y desde el ramal hasta el transformador; tipo y características de los dispositivos situados aguas arriba; datos del transformador, incluyendo potencia nominal, corrientes nominales, impedancia y tolerancia, grupo vectorial, rango de tomas, clase de refrigeración, resistencia a la falla directa y envolvente de corriente de arranque; el cuadro de baja tensión, su dispositivo principal y sus características; el perfil de carga y los modos de funcionamiento.

Factura y documentación exactas del equipo. Para una oferta de interruptor con fusible: el tipo de interruptor y sus valores nominales, la designación exacta del fusible y del percutor, sus curvas, la justificación de la combinación admitida, la corriente de transferencia evaluada y el límite declarado, así como el rango de corte del fusible aplicable, la verificación térmica para las condiciones de aplicación y los detalles del interruptor de puesta a tierra y del enclavamiento. Para una oferta de relé-interruptor: el tipo de interruptor y sus características nominales completas, los tipos de sensores con sus relaciones de medida y precisión, el tipo de relé con la lista de funciones de protección y sus rangos, los datos de la bobina de disparo, la configuración de la alimentación auxiliar y su supervisión, y el comportamiento en modo autónomo, si procede. En ambos casos: los certificados de ensayos de rutina correspondientes al equipo realmente suministrado, no un folleto de la gama de productos.

Alcance, planos y energía de disparo. Lo que incluye la oferta y, lo que es más importante, lo que excluye: interruptor de puesta a tierra, funcionamiento del motor, contactos auxiliares, relé, sensores, alimentación de corriente continua y batería, cableado entre paneles, pruebas y repuestos. A continuación, los esquemas y planos de cableado, la asignación de terminales y una descripción detallada de la ruta de la energía de disparo con su monitorización. Un diagrama unifilar y una página de catálogo no constituyen una definición del alcance.

Plan de aceptación y de pruebas, además de la política de restauración. Qué se demostrará y cómo: pruebas rutinarias del equipo, pruebas de aceptación en fábrica del conjunto, pruebas de funcionamiento de los relés según las funciones especificadas, pruebas de inyección primaria cuando se ofrezcan, y una prueba funcional de la ruta de detección a apertura y de estado en las condiciones de prueba acordadas. Comprobar por separado la capacidad de interrupción de fallos en función de los valores nominales aplicables y las pruebas de verificación. A continuación, la política de restablecimiento: qué fusibles de repuesto por valor nominal, qué relé o bobina de disparo de repuesto, cuál es el tiempo de restablecimiento previsto tras una intervención, qué formación se imparte y qué compromiso de stock acompaña a la oferta.

Estas referencias relacionadas sirven de ayuda para preparar el paquete de devolución. La relación de impedancia del transformador que determina las entradas de corriente de fallo se describe en Explicación de la impedancia de un transformador: corriente de fallo, caída de tensión y selección. La propia disposición del alimentador —cómo se configura una posición de la RMU y qué elementos contiene— se trata en ¿Qué es una unidad de distribución en anillo y cómo funciona en la distribución secundaria?, mientras que el alcance de la gama de productos y las configuraciones disponibles en torno a estas posiciones se encuentran en la aparamenta de media tensión página. El ámbito de aplicación de los terminales y conectores, que es una cuestión distinta de la protección, se trata en Interfaces de transformadores montados en plataforma: alimentación radial o en bucle, con frente inactivo o con frente activo. Y cuando la cuestión pasa de la selección de los dispositivos de protección a la aceptación del conjunto suministrado, la distinción entre los ensayos del conjunto y los ensayos del aparato se establece en Pruebas FAT de subestaciones frente a pruebas de transformadores: ¿qué pruebas abarcan el conjunto completo?.

Preguntas frecuentes

¿Es la potencia nominal en kVA del transformador el único factor que determina si se debe utilizar un disyuntor o un interruptor con fusible?

No. La potencia nominal del transformador determina la corriente continua y, junto con su impedancia, parte de la corriente de fallo, pero no determina la arquitectura. Lo que la determina es el rango de fallo previsible en la posición del ramal —especialmente la corriente mínima de fallo a tierra generada por la puesta a tierra de la red—, la resistencia al fallo de paso del transformador y la envolvente de corriente de arranque, las tolerancias de los dispositivos a ambos lados y si la propuesta puede demostrar una cadena completa, desde la detección hasta la interrupción, que se ajuste a los requisitos que realmente tiene. Dos transformadores de potencia nominal idéntica en redes con diferentes sistemas de puesta a tierra y con impedancias de fuente distintas pueden dar lugar a dos respuestas correctas diferentes. Utilice la potencia nominal como dato de partida para el estudio, no como sustituto del mismo.

¿Puede un seccionador independiente sustituir a una combinación de interruptor y fusible?

No para la función nominal de fallo de la combinación. Un seccionador-interruptor está homologado para la conmutación de carga y para la aislamiento, y desempeña ambas funciones correctamente. Sin embargo, la norma IEC 62271-105:2021 abarca conjuntos funcionales de interruptores-fusibles de CA tripolares en los que los interruptores o seccionadores se combinan con fusibles limitadores de corriente, y las capacidades de cierre y apertura corresponden a esa combinación funcional nominal, no al interruptor por sí solo. Retirar u omitir los fusibles y tratar el interruptor como un interruptor de fallo traspasa un límite que la propia clasificación del interruptor no cubre. Por el contrario, añadir fusibles a un interruptor no crea una combinación homologada a menos que el par específico esté homologado conjuntamente.

¿Qué es exactamente la corriente de transferencia y por qué hay que comprobarla por pares?

La corriente de transferencia describe el cambio en la función de interrupción entre los fusibles y el interruptor en una combinación determinada. La guía técnica de fusibles de media tensión de ABB lo explica en la sección 4.6 (págs. 22-23 de la versión impresa): en torno a la corriente de transferencia cambia la distribución de la función de desconexión; por encima de ella, los fusibles interrumpen los otros polos antes de que lo haga el interruptor; por debajo de ella, el interruptor abierto puede desconectar las fases restantes. Dado que tanto el tiempo de apertura del interruptor como la característica del fusible influyen en el resultado, el valor es específico de cada par y debe comprobarse con respecto a la capacidad de transferencia declarada de la combinación y a las condiciones de uso aplicables. Se trata, además, de una cuestión distinta de la corriente mínima de corte del fusible, que la misma guía trata por separado.

¿Puede una combinación de interruptor y fusible eliminar una falla a tierra de media tensión de bajo nivel?

Puede que no sea así, y el proyecto debe demostrarlo en lugar de darlo por sentado. La puesta a tierra por impedancia puede limitar la corriente de fallo a tierra disponible. Un esquema de relés adecuadamente aplicado puede hacer frente a un servicio de baja intensidad en el que la combinación de fusibles no pueda demostrar la desconexión en el tiempo requerido. Si la combinación exacta no puede demostrar la desconexión en todo el rango requerido, solicite una vía alternativa verificada. O bien se cumple el requisito mediante una combinación homologada cuyas características declaradas lo cubran, o bien se necesita una vía adicional independiente de detección y disparo.

¿Cómo puedo demostrar que la protección del alimentador de media tensión está coordinada con el dispositivo principal de baja tensión?

Representa ambos dispositivos en un mismo gráfico tiempo-corriente, con una base común de tensión y corriente, utilizando las tolerancias publicadas en lugar de los valores nominales, y teniendo en cuenta el tiempo real de desconexión de cada dispositivo de interrupción —incluidos el recorrido del interruptor y la extinción del arco, no solo el tiempo de respuesta del relé—. A continuación, comprueba que el resultado sea válido para los tipos de fallo que te interesan, no solo para los fallos trifásicos. Las faltas a tierra requieren que las conexiones de los devanados del transformador y la puesta a tierra del sistema se incluyan en el modelo de red, ya que las magnitudes de secuencia cero no se transfieren a través de un devanado en triángulo de la misma forma que lo hace la corriente de secuencia positiva; una conversión de relación nominal te dará un resultado de coordinación que no se corresponde con la instalación. Por último, indique por separado qué dispositivo está destinado a interrumpir en cada región de corriente, de modo que la selectividad y la interrupción no se mezclen en la misma frase.