Què passa si el defecte és un arc elèctric en barres del quadre elèctric?
Quan la coordinació de proteccions elèctriques és crítica, per exemple, minimitzant l'abast d'una interrupció, una pràctica de disseny comú és utilitzar l'interruptor automàtic principal sense una funció d'acció instantània i implementar-ho en els interruptors automàtics de sortida del quadre elèctric. Sense una acció instantània, l'interruptor automàtic principal pot demorar fins a 30 cicles o 0,6 segons en funció de la configuració de retard de temps curt. Això permet que l'interruptor automàtic de sortida tingui temps suficient per actuar primer i eliminar el defecte.
Òbviament aquesta problemàtica la tenim tant en distribució elèctrica en Mitja Tensió com (i és la gran oblidada quan és la més abundant) en Baixa Tensió. Però ... què passa si el defecte és un arc elèctric en barres del quadre elèctric? El retard de 30 cicles de l'interruptor principal semblaria una eternitat en aquest cas.
Els objectius de proporcionar una coordinació selectiva al incloure un retard de temps i reduir l'energia de l'esdeveniment elèctric amb temps d'acció ràpids entren en conflicte entre si. Si el disjuntor principal es dispara instantàniament, pot limitar la durada de l'arc elèctric a cinc cicles elèctrics (0,1 segons). No obstant això, sense una actuació instantània, el principal podria trigar fins a 30 cicles en obrir l'interruptor.
Atès que l'energia total d'un arc elèctric depèn de la seva durada, un augment de sis vegades en la durada (30 dividit per 5) donaria com a resultat un augment igual a l'energia, possiblement a un nivell massa perillós per a realitzar qualsevol treball de manteniment amb el quadre elèctric amb tensió, fins i tot amb equip de protecció personal.
El conflicte entre l'ús d'un retard de temps per a la coordinació selectiva i i'acció instantània per reduir la durada de l'arc elèctric va conduir a la introducció d'un nou article en l'edició de 2011 del NEC (National Electrical Code) als EUA. El nou article, 240.87 sobre actuació no instantània, estableix: "Quan es fa servir un interruptor automàtic sense una acció instantània, la documentació ha d'estar disponible per a aquells autoritzats per dissenyar, instal·lar, operar o inspeccionar les instal·lacions pel que fa a la ubicació de l'interruptor o interruptors automàtics". O sigui, el personal d'operació i manteniment han d'estar prèviament avisats que aquesta protecció instantània no existeix. Quan s'utilitza un interruptor automàtic sense una acció instantània, s'ha de proporcionar un dels següents mitjans equivalents aprovats:
- Enclavament selectiu de zona (ZSI).
- Protecció diferencial.
- Switch de manteniment de reducció d'energia amb indicador d'estat local.
Quins són aquests tres mitjans a què es fa referència i com ajuden a resoldre el conflicte?
- Enclavament selectiu de zona: També conegut com ZSI (Zone Selective Interlocking), aquest esquema permet que diferents zones de protecció (principal i alimentadors) es comuniquin entre si. Si el defecte està aigües avall de l'interruptor de sortida, aquest enviarà un senyal al principal, dient-li que eviti que es dispari instantàniament. En canvi, el temps d'espera principal es basarà en les seves altres configuracions (generalment, un retard de temps curt). A aquest procediment se l'anomena també "Selectivitat Lògica". Això permet que l'interruptor de sortida sigui el primer a eliminar el defecte. No obstant això, si el defecte està entre el principal i l'interruptor de sortida, l'alimentador no veu l'esdeveniment, de manera que no s'envia cap senyal de restricció al principal. En aquest cas, es dispara instantàniament. Això permet que el principal tingui capacitat d'eliminació de defectes a alta velocitat per defectes en barres, al temps que permet un retard de temps per als defectes aigües avall de l'interruptor de sortida.
- Protecció diferencial: El concepte d'aquest mètode de protecció és que el corrent que flueix cap a un dispositiu protegit ha de ser igual al corrent que flueix fora del dispositiu. Si aquests dos corrents no són iguals, ha d'existir una defecte dins del quadre elèctric, i el relé es pot configurar per a funcionar per a una interrupció ràpida. La protecció diferencial utilitza transformadors de corrent situats en els costats de la línia i la càrrega de el dispositiu protegit, que típicament seria un transformador, generador o barres de quadre elèctric (MT o BT).
- Switch de manteniment de reducció d'energia amb indicador d'estat local: Aquest "switch" permet a l'usuari habilitar "temporalment" una configuració de "retard de temps no intencional", és a dir, una acció instantània. Molts fabricants d'equips elèctrics han introduït aquest tipus d'interruptor amb els seus equips. Encara que l'interruptor no elimina el perill d'arc elèctric, pot reduir la durada amb un temps d'acció més ràpid. Una vegada que es completa el treball en tensió, el "switch" torna a ser col·locat en la seva posició normal, el que restaura la configuració original del dispositiu.
- No està esmentat en NEC, però també poden aplicar-se sistemes Arc-Flash Detection . Bàsicament aquests són equips que s'instal·len dins de el quadre BT o MT i detecten la llum de l'arc elèctric a través d'una instal·lació de fibra òptica. Típicament hi ha una unitat electrònica central que rep diverses fibres òptiques que supervisen diverses parts de el quadre elèctric. En cas d'una detecció d'arc, es llança una ordre d'acció instantània a l'interruptor automàtic de capçalera del quadre elèctric.
Aquests quatre mètodes s'apliquen tant en el món de normativa americana com IEC. La problemàtica és la mateixa i per desgràcia és una problemàtica ignorada. Tinguem en compte que hi ha molts quadres elèctrics instal·lats que no compleixen la norma internacional IEC 62271-200, que defineix l'anomenada classe IAC "Internal Arc Class", i per tant, aquest risc elèctric és més rellevant.
Quan es tracta del conflicte entre la selectivitat de proteccions elèctriques i la protecció contra arc elèctric, cadascun dels quatre mètodes que es troben en aquest article pot ajudar a proporcionar el millor dels dos mons: retard de temps per a la coordinació selectiva quan és important i acció d'alta velocitat quan sigui necessari durant el treball en tensió, que és una feina que sempre s'ha de minimitzar.
