Los fusibles son los métodos más antiguos y sencillos de proteger las redes rurales y distribución. No existe un método tan simple como los fusibles, pero no se deje engañar, los fusibles modernos son dispositivos muy fiables. Todo lo que necesitan es una buena discriminación lograda para ser casi completamente confiable.

Fusibles de distribución

Actualmente, hay dos tipos de fusibles de alto voltaje disponibles para la protección de sistemas de distribución, los cuales son:

1. Tipo Expulsión.

2. Limitador de corriente.

Los de filamento líquido alguna vez se usó ampliamente, pero se experimentaron problemas debido a la rotura del vidrio y la fuga de líquido. Además, su aplicación estaba algo restringida por su limitada capacidad de corte a medida que aumentaban los niveles de fallas del sistema.

El tipo expulsión es más barato en costo de capital y reemplazo del fusible y, con las clasificaciones disponibles que son adecuadas para los niveles de potencia de falla que normalmente se encuentran en las redes de distribución, su uso ahora ha reemplazado al del fusible ordenado por líquido.

Para niveles de falla superiores a 150 MVA a 13.8  kV, se puede emplear una adaptación del portafusibles de expulsión para incorporar un eslabón fusible relleno de polvo tipo cartucho.

La construcción del fusible del tipo expulsión permite fácilmente la extracción del eslabón fusible que se utilizará como medio para aislar el equipo protegido.

Como no se profundizará mucho en la construcción de estos dos tipos de fusibles, centraremos esta discusión en su aplicación de protección en las redes eléctricas de distribución.

Las primeras aplicaciones tendían a fusionar cada línea derivada y transformador individual por separado, como en la figura de abajo, la clasificación del fusible se relaciona con la clasificación de corriente de carga completa de la planta protegida. 

Si bien el fusible fundido debido a la falla del transformador fue poco frecuente, las sobretensiones durante las tormentas eléctricas a menudo resultaban en un funcionamiento generalizado de los fusibles sin daños permanentes al aparato.

Fusibles protegiendo transformadores de distribución y troncales del alimentador

Esto llevó al concepto de "fusión de grupo", que es la protección de varios transformadores en una línea derivada mediante un solo juego de fusibles en el punto de derivación derivada, como se muestra en la figura siguiente.

Esto protege la línea principal de perturbaciones en el ramal y es el principio generalmente empleado en la actualidad.

Sin embargo, esto tiene la desventaja de que las fallas de baja corriente, como las fallas en devanados del transformador y ciertas fallas de conductores rotos, pueden no hacer que el fusible funcione.

Troncales solo con un fusible, y transformadores de sub-troncales sin fusible

Sin embargo, el número de incidentes de este tipo es insignificante en comparación con los causados ​​por rayos y, con la alta fiabilidad de los transformadores de distribución modernos y el diseño actual de las líneas aéreas, el principio de la fusión del grupo de AT está indudablemente justificado.

La protección contra sobrecargas de los transformadores individuales se proporciona mediante fusibles de baja tensión.

La corriente que fluye hacia una falla en el lado de baja tensión de un transformador se suministra a través del fusible del grupo de alta tensión y, en estas condiciones, el fusible de baja tensión que protege el circuito defectuoso debe funcionar primero para que el suministro de alta tensión a los transformadores en buen estado no se vea afectado.

La relación entre las clasificaciones de fusibles de BT y HV es 12:1, aunque la relación de transformación es de aproximadamente 25:1, la discriminación con clasificaciones de fusibles de esta relación es posible gracias a la alta velocidad del tipo de fusible lleno en relación con la del tipo de expulsión.

Un fusible de baja tensión de 400 A no habra margen de coordinación con el fusible de alta tensión de 25 A en corrientes de falla por debajo del máximo que puede ocurrir en el lado de baja tensión del transformador de 100 kVA, pero lo hará con valores más altos de corriente de falla que se pueden experimentar en el Lado de baja tensión de transformadores más grandes. 

En el caso de fusibles AT y BT de transformadores, los valores de corriente deben convertirse a una base de voltaje común.

La figura de abajo muestra el margen de coordinación para dos tamaños de fusibles y un relé de sobrecorriente. El criterio nos dice que entre curva máxima de clareo del fusible primario ante una falla y la curva mínima de fusión de fusible de respaldo debe se ser del 75% y aunque se vea que es un tiempo muy pequeño es suficiente para poder liberar una falla sin que el fusible de respaldo opere.

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Algunos tipos de fallas en el lado de baja tensión de los transformadores que emplean determinadas conexiones de devanado darán lugar a corrientes desequilibradas en el lado de alta tensión y pueden producirse corrientes superiores a las transportadas por una falla trifásica equilibrada.

La experiencia ha indicado que las características de tiempo / corriente de los fusibles de alta tensión de las líneas aéreas cambian después de un período de tiempo en servicio y puede ocurrir una mala coordinación entre los fusibles en serie, aunque la coordinación correcta se indica mediante una comparación de sus características publicadas. 

Por esta razón y debido a las amplias tolerancias en las características que a veces se encuentran, no se recomienda el uso de tales fusibles en serie.