¿Qué pasará si utiliza un tablero de distribución de bajo voltaje en lugar de un tablero de distribución de media tensión?

En los sistemas de energía eléctrica,aparamenta de baja tensión (BT)yaparamenta de media tensión (MT)están diseñados para rangos de voltaje, aplicaciones y estándares de seguridad completamente diferentes. Los cuadros de baja tensión normalmente funcionan con voltajes de hasta 1000 V CA, mientras que los cuadros de media tensión cubren rangos de 3 kV a 36 kV (o hasta 38 kV en algunos estándares). El uso de un cuadro de baja tensión en lugar de uno de media tensión no es sólo un error de especificación: es una peligrosa violación de los principios de ingeniería eléctrica. A continuación se muestra un análisis detallado de lo que sucedería en tal escenario.

1. Avería Dieléctrica Inmediata (Falla de Aislamiento)

La consecuencia más inmediata y catastrófica sería la rotura del aislamiento. La aparamenta de baja tensión está diseñada con espacios libres (entrehierros) y distancias de fuga adecuadas solo para hasta 1000 V. Cuando se somete a voltaje medio (por ejemplo, 11 kV o 33 kV), el aire entre las barras colectoras, los terminales y el gabinete se ioniza y se inflama. El resultado es un violento arco eléctrico interno, que probablemente provoque una explosión del interruptor.

2. Arco eléctrico y peligro de incendio

Las fallas de media tensión liberan energía significativamente mayor que las fallas de baja tensión. Los cuadros de baja tensión carecen de cámaras de extinción de arco, conductos de arco y mecanismos de alivio de presión que se encuentran en los cuadros de media tensión (como gas SF6 o interruptores de vacío). Cuando se produce un arco en aparamentas de baja tensión a niveles de media tensión, las temperaturas del arco pueden superar los 10.000 °C, vaporizando el cobre y el acero. Las ondas de presión pueden hacer saltar las puertas de los recintos y herir al personal que se encuentre cerca. El metal fundido y los gases ionizados pueden encender los materiales circundantes. El resultado es un incendio y una explosión de alto riesgo, a menudo con consecuencias fatales para los operadores.

3. Destrucción completa de los disyuntores

Los disyuntores de BT (por ejemplo, de caja moldeada o de aire) tienen una capacidad de corte nominal (Icu) para fallas de baja tensión, pero no están diseñados para interrumpir corrientes de falla de media tensión. Cuando ocurre una falla de MT, los contactos del interruptor pueden soldarse debido a una presión de contacto y una capacidad de interrupción del arco insuficientes. Es posible que el arco no se extinga en el cruce por cero de la corriente natural, lo que provoca un arco sostenido. La carcasa del interruptor puede romperse debido a la presión del arco interno. En consecuencia, el disyuntor no logra eliminar la falla y la protección de MT aguas arriba (por ejemplo, un disyuntor de alimentación en la subestación) debe dispararse, pero para entonces, el cuadro de BT ya ha sido destruido.

4. Pérdida de seguridad eléctrica y peligro para el personal

Los cuadros de media tensión incorporan características de seguridad obligatorias que los cuadros de BT no tienen, incluidos seccionadores de puesta a tierra para una conexión a tierra segura de los cables después del aislamiento, indicadores de presencia de voltaje y obturadores sobre contactos fijos, enclavamientos para evitar el acceso a partes vivas (como enclavamientos Castell o solenoides) y montaje remoto con sistemas de mitigación de arco eléctrico. Sin estas características, los operadores que intentan mantener o aislar un circuito de MT dentro de un panel de BT enfrentan un peligro inmediato debido a potenciales de paso y contacto, cargas capacitivas y arco eléctrico no contenido. El resultado son lesiones graves o la muerte del personal eléctrico.

5. Sobrecalentamiento y fuga térmica

El interruptor de MT está diseñado para manejar corrientes continuas más altas y corrientes soportadas de corta duración (por ejemplo, 25 kA durante 1 a 3 segundos). Las barras y conexiones de BT son más pequeñas y tienen menor masa térmica. En condiciones de MT, incluso una corriente de carga normal puede provocar un calentamiento excesivo debido a barras colectoras de tamaño insuficiente. Durante una falla, la energía I²t derretiría las barras colectoras de cobre y el aislamiento casi instantáneamente. Esto provoca la fusión del aislamiento, cortocircuitos entre fases y fallos en cascada.

6. Coordinación de protección poco confiable

Los relés de protección de BT (a menudo integrados en disyuntores) tienen curvas de disparo simples y comunicación limitada. Los sistemas MT requieren relés de protección sofisticados con características como protección diferencial, sobrecorriente direccional, protección de distancia (impedancia) y protección contra falla del interruptor. Un cuadro de BT conectado a una fuente de MT no tendría forma de discriminar entre una sobrecarga menor y una falla mayor. El resultado son disparos molestos o, peor aún, ningún disparo. En última instancia, todo el disyuntor de la subestación aguas arriba puede dispararse, provocando un apagón generalizado.

7. Violación de códigos y normas eléctricas

El uso de aparamenta de baja tensión en un circuito de media tensión viola casi todos los códigos eléctricos principales, incluidos los artículos 240 y 490 de IEC 61439 (conjuntos de baja tensión) versus IEC 62271-200 (aparamenta de media tensión con envolvente metálica), NEC (NFPA 70), e IEEE C37.20.2 para aparamenta de media tensión. Esto da como resultado responsabilidad legal, invalidación del seguro y posibles cargos por negligencia criminal en caso de accidente.

8. Daños al equipo aguas abajo

Incluso si la aparamenta de baja tensión sobreviviera por un corto tiempo, lo cual es extremadamente improbable, la transformación de voltaje sería incorrecta. Los sistemas de MT suelen suministrar transformadores reductores. Colocar una aparamenta de BT aguas arriba de un transformador de MT/BT es físicamente imposible porque el aislamiento de la aparamenta de BT fallaría antes de llegar al lado primario del transformador, y la corriente de entrada del transformador dispararía o destruiría los disyuntores de BT. El resultado es la pérdida de todas las cargas aguas abajo y posibles daños al transformador.

Conclusión: por qué esto nunca debe hacerse

En resumen, los cuadros de baja tensión están clasificados para voltajes de hasta 1 kV, mientras que los cuadros de media tensión están diseñados para 3 kV a 36 kV. Las aparamentas de baja tensión dependen del enfriamiento por aire con una capacidad limitada de interrupción del arco, mientras que las aparamentas de media tensión utilizan vacío o SF6 para una extinción confiable del arco. La capacidad de corte de los disyuntores de BT es insuficiente para las corrientes de fallo de MT, lo que provoca contactos soldados y explosiones. Las características de seguridad en los cuadros de BT son básicas, mientras que los cuadros de MT incluyen seccionadores de puesta a tierra, contraventanas y enclavamientos para evitar descargas fatales. Por último, los cuadros de baja tensión cumplen con la norma IEC 61439, mientras que los cuadros de media tensión deben cumplir con la norma IEC 62271-200, un estándar que los equipos de baja tensión no pueden satisfacer.

Respuesta final:El uso de un tablero de distribución de bajo voltaje en lugar de un tablero de distribución de voltaje medio resultará en una falla inmediata del aislamiento, una violenta explosión de arco eléctrico, la destrucción del equipo, un riesgo extremo de lesiones fatales para el personal y una violación total de los códigos de seguridad eléctrica. Nunca está permitido bajo ninguna circunstancia. Si se requiere un cuadro de media tensión, la única solución correcta es utilizar un cuadro de MT con la clasificación adecuada, diseñado, probado y certificado para esa clase de voltaje.