La endurancia es la clasificación que se utiliza para definir la capacidad de conmutación que tienen los dispositivos de seccionamiento de las celdas de media tensión (Medium Voltage Switchgear). Se utiliza como criterio de selección de los componentes de las celdas dependiendo de las exigencias de los proyectos, y pueden distinguirse entre clases de resistencia mecánica (M) y eléctrica (E).
En este artículo mostraremos un resumen de los valores típicos de clasificación de endurancia en los diferentes dispositivos de seccionamiento de Celdas de Media Tensión, acorde con el Estándar IEC 62271-103 y a los catálogos de los mayores fabricantes de estos equipos a nivel mundial.
Clasificación de Endurancia en Interruptores de Potencia
Los conceptos de «endurancia eléctrica normal» y «endurancia eléctrica extendida» se definen a través de los reportes de las pruebas tipo de cortocircuito. En este sentido, el número de operaciones de conexión y desconexión (cierre y apertura) que se utilizan para clasificar a los interruptores de potencia son los siguientes:
Endurancia Mecánica
- Clase M1: el interruptor tiene capacidad mecánica de 2,000 ciclos de operación (cierre y apertura). Esta es la endurancia mecánica normal.
- Clase M2: el interruptor tiene capacidad mecánica de 10,000 ciclos de operación (cierre y apertura). Esta es la clasificación de endurancia mecánica extendida con bajos requerimientos de mantenimiento. Se utiliza principalmente en instalaciones relacionadas a transferencias automáticas con Generadores Diesel de Emergencia.
Endurancia Eléctrica
- Clase E1: el interruptor tiene endurancia eléctrica para soportar la operación de apertura y cierre con una corriente equivalente a 10 veces la corriente de carga nominal, y 2 veces la corriente de cortocircuito nominal. Esta es la clase de endurancia eléctrica más común.
- Clase E2: el interruptor tiene endurancia eléctrica para soportar la operación de apertura y cierre con una corriente equivalente a 30 veces la corriente de carga nominal, y 3 veces la corriente de cortocircuito. Esta clasificación es recomendada para interruptores con recierre automático.
Otras Clasificaciones
- Clase C1: es la endurancia recomendada para apertura y cierre poco frecuente en líneas de transmisión y cables.
- Clase C2: es la endurancia recomendada para bancos de capacitores y para operaciones frecuentes de apertura y cierre en líneas de transmisión y cables.
- Clase S1: es la endurancia recomendada para interruptores de potencia utilizados en sistemas de distribución con cables subterráneos.
- Clase S2: es la endurancia recomendada para interruptores de potencia utilizados en sistemas de distribución con cables subterráneos con conexión directa a líneas aéreas.
Sin embargo, en términos generales, los interruptores de potencia de vacío modernos generalmente pueden hacer las operaciones de cierre y apertura de la corriente normal nominal hasta el número de ciclos de funcionamiento mecánico, sin dañarse ni disminuir su vida útil.
Por otra parte, la velocidad de conmutación no es un criterio de selección determinante, ya que los interruptores de potencia siempre se utilizan cuando se requiere capacidad de corte de cortocircuito para proteger el equipo.
Clasificación de Endurancia en Desconectores
Los desconectores son utilizados para operar sin presencia de corriente, por lo tanto no tienen clasificación de endurancia eléctrica (E), sino que sólo tienen clasificación de endurancia mecánica (M).
En otras palabras, las clases de desconectores solo se especifican para el número de ciclos de funcionamiento mecánico, como se muestra a continuación.
- Clase M0: significa que el equipo resiste 1,000 ciclos de operación (apertura, cierre) para requerimientos generales.
- Clase M1: significa que el equipo resiste 2,000 ciclos de operación (apertura, cierre). Esta es una clasificación de endurancia mecánica extendida.
- Clase M2: significa que el equipo resiste 10,000 ciclos de operación (apertura, cierre). Esta es una clasificación de endurancia mecánica extendida.
Clasificación de Endurancia del Seccionador de Puesta a Tierra
Para los seccionadores de puesta a tierra la norma no especifica la frecuencia con la que pueden accionarse de forma puramente mecánica. Por lo tanto, no hay clasificación de endurancia mecánica (M) para este tipo de seccionador.
Sin embargo, en cuanto a la endurancia eléctrica (E) están clasificados de la siguiente manera para designar la capacidad de apertura de cortocircuito (conmutación de puesta a tierra con voltaje aplicado).
- Clase E0: el seccionador de puesta a tierra no tiene capacidad de resistir la operación bajo corriente de cortocircuito. Esta clasificación corresponde a un seccionador de puesta a tierra normal de uso general.
- Clase E1: el seccionador de puesta a tierra puede soportar 2 veces la corriente de cortocircuito, para aplicaciones de uso general.
- Clase E2: el seccionador de puesta a tierra puede soportar 5 veces la corriente de cortocircuito. Esta clasificación corresponde a un seccionador de puesta a tierra de alta velocidad.
Clasificación de Endurancia en Seccionadores de Uso General
Los seccionadores de uso general (general-purpose switches) deben ser capaces de interrumpir diferentes tipos de corrientes de operación. Por ejemplo: corrientes de carga, corrientes de anillo, corrientes de transformadores descargados, corrientes de carga de cables descargados y líneas aéreas.
Por otra parte, los interruptores de uso general que están destinados a ser utilizados en sistemas con neutro aislado o con compensación de falla a tierra, también deben poder conmutar en condiciones de falla a tierra.
Esta versatilidad se refleja en las especificaciones muy exactas de las clases de endurancia eléctrica (E).
Endurancia de Seccionadores en SF6
Los seccionadores en SF6 (SF6 switches) son apropiados cuando la frecuencia de conmutación requerida no es más de una vez al mes. Estos seccionadores generalmente se clasifican como E3 con respecto a su resistencia eléctrica.
Endurancia de Seccionadores de Corte en Aire
Los seccionadores de corte en aire (air-break switches) son recomendados cuando la frecuencia de conmutación no es más de una vez al año. Estos seccionadores son más simples y generalmente pertenecen a la clase E1, aunque también hay versiones E2 disponibles.
Endurancia de Seccionadores al Vacío
La capacidad de conmutación de los seccionadores al vacío (vacuum switches) es significativamente mayor que la de las clases M2/E3. Por lo que se utilizan para instalaciones especiales. Principalmente en sistemas de suministro de energía industriales, o cuando la frecuencia de conmutación es de al menos una vez a la semana.
Endurancia de Contactores
Los contactores de uso común hoy en día tienen una endurancia mecánica y eléctrica en el rango de 250,000 a 1,000,000 ciclos de operación. Por lo tanto, los contactores se utilizan cuando las operaciones de conmutación se realizan con mucha frecuencia, por ejemplo, más de una vez por hora.
Por otra parte, con respecto a las aplicaciones de condensadores, el estándar IEC 62271-106 introdujo clases para la ruptura de corriente capacitiva. De modo que, si se utilizan contactores para baterías de condensadores, se recomienda instalar únicamente contactores de clase C2.
Conclusiones
La clasificación de endurancia de los dispositivos de seccionamiento de las Celdas de Media Tensión pueden afectar el costo de fabricación y la vida útil de los equipos una vez que entren en operación. Por lo tanto, es imprescindible que los Ingenieros de Proyectos puedan definir correctamente las clasificaciones de endurancia en la etapa de diseño. De modo que, el presupuesto de compra sea coherente con los requerimientos del proyecto, y que la vida útil de la Celda de Media Tensión no se vea reducida o perjudicada por operar bajo condiciones más robustas que las que de definieron en el momento de la compra y fabricación.
→ Artículo Recomendado: Protección Contra Riesgos de Arco Eléctrico (Arc-Flash)
🔹 ¡Comparte este artículo si te ha gustado!