abb ag, ppmv-b,ing.dany huamán jesús; v11.01.07 … de la falla aguas arriba del interruptor...

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September 15, 2011 | UFES | Slide 1

Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Sitema de protección contra Arc Flash en Celdas de Media Tensión

ABB AG, PPMV-B,Ing.Dany Huamán Jesús; V11.01.07

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Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Introducción

ABB desarrolla un sistema de protección contra arco para celdas aisladas en aire en especial para corrientes de cortocircuito mayores a 25kA.

El objetivo: Lograr la mejor protección en celdas de media tensión en lo que se refiere a destrucción por arcos internos.

El dispostivo de protección está disponible bajo el nombre de UFES (Ultra Fast Earthing Switch)

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Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Accidente Real por Arc Flash

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1. Error Humano

2. Polución

3. Animales

Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Rasones de accidentes por Arc Flash

4. Sobrevoltaje

5. Mala conexión

6. Falla Mecánica

7. Aparato Defectuoso (e.g. Transf. voltaje)

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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Efectos de una falla interna

Rápido incremento de presión

Serios daños a personal y estructura en

celdas sin clasificación por Arc Flash

Serios daños

dentro de las celdas,

transformadores corriente, potencial,

interruptores y estructura

Quemadura y vaporización de

metal y material material

Liberación de

fragmenentos de

material y gases

Rápido incremento de

temperatura

(up to 20.000°C)

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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Prueba de Arc Flash sin protección activa

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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Prueba de Arc Flash sin protección activa

Compartimiento de

interruptor después de

un impacto por arc flash

Compartimiento de

cables después de un

impacto por arc flash

Terminal de contacto

después de un impacto

por arc flash

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Sistema Básico:

Equipo Electrónico para la detección de un arco interno para ser monitoreado por luz y corriente

03 interruptores primarios para colocar las 3-fases a tierra por la falla de un arc flash.

Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Nueva protección activa contra Arc Flash de ABB

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Principo de Funcionamiento:

El sistema evita la liberación de energía incontrolada causada por un Arc Flash, colocando las tres fases a potencia cero (tierra)

Eliminación del Arc Flash que resulta de la caida a cero de la tensión de arco.

Extinction del Arc Flash mucho antes del primer pico de la corriente de falla (<4ms después de la detección del fallo)

Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Nueva protección activa contra Arc Flash de ABB

Tripping cables

L1 L2 L3

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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Diferenciación

Equipo de protección convencional

Detección de falla de corriente por relé estandar

Apertura de la falla aguas arriba del interruptor

Actuacion de relé ultra rapido con equipo suplementario

Rapida detección de la falla por ultra rapido relé

Apertura de la falla aguas arriba del interruptor

Interruptor ulra rápido del tipo UFES

Rapida detección de la falla por el equipo electrónico QRU1 del sistema UFES

Rapida extinsion del arco eléctrico por el interruptores primarios UFES

Finalmente la limpieza de la falla de corriente por interruptor aguas arriba.

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Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Diferenciación

Warc [kVAs]*

* Constant arc voltage & fault current for the complete fault time Uarc · Ik · t = Warc (linear function)

Tiempo en ms

Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES

No se espera daños

Prevencion de cualquier daño termico

Reducción drastica de subida de presion

Relé Ultra Rapido de Luz

Consecuencias limitadas para el equipo y personal (depende del diseño de la celda)

Acero funde

Cobre funde

Cable incendia

Relé de protección convencional

Daños considerables

Fuego/Daños por explosición, serios daños al personal (depende del diseño de la celda)

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Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Curvas de presion

Ejemplo de una curva de presión, con y sin UFES, en un compartimiento

de un aire con aislamiento celdas de media tensión, por una falla interna

del arco de corriente de 130 kA (pico) / 50 (RMS) kA

Sobrepresion en

bar

Curva de presion

sin UFES

Curva de presion

con UFES

Tiempo en ms

tTC Tiempo de

limpieza de falla

tTC + ≤ 4 ms

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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Prueba real sistema UFES; Ratingin - Alemania

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Compartimiento de Bus

de Barras después de

una falla por Arc Flash

con protección activa

UFES

Punto de inicio de fallo en

el compartimiento de

barras

Ultra Fast Earthing Switch type UFES Prueba interna de Arc Flash con UFES

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Compartimiento de barras

después del impacto de un Arc

Flash con protección activa del

sistema UFES

Compartimiento de barras

después del impacto de un

Arc Flash sin protección

activa (50 kA / 100 ms)

Los resultados: Una altisima limitación de daños mediante la aplicación de protección activa!

Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Comparación

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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Descripción de la secuencia de eventos

1. Formación del Arc Flash

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2. Deteccion de l Arc Flash por luz y/o monitoreo de la

corriente

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corriente

3. ~ 1-2 ms después de la detección

Disparo de los interruptores del sistema primario UFES

por el equipo electrónico QRU1 (opcional también se

realiza un disparo al interruptor aguas arriba)

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corriente





4. ≤ 4 ms después de la detección

Creación de una puesta a tierra solida de las 3 fases por

el sistema UFES dando como resultado la interrupción

del voltage de arco

Se extingue el Arc Flah

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corriente





4. ≤ 4 ms después de la detección

Creación de una puesta a tierra solida de las 3 fases por

el sistema UFES dando como resultado la interrupción

del voltage de arco

Se extingue el Arc Flah

5. Después 80 ms + time x

Extinsion final de la corriente de arco que fluye a través

de los elementos de conmutación primaria, por el

circuito de corriente del interruptor.

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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Elementos primarios del interruptor

Flujo de corriente

después disparo

Movimiento

dirección

Dirigir

Vacio

aparato

Posición de servicio

Posición después del

disparo

210 m

m

Ø 137 mm

Max. Peso ~ 5,5 kg

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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Electrónica

Detección y disparo electrónico tipo QRU1

9 entradas ópticas de detección

3 entradas de corriente

Extendible hasta 150 entradas ópticas complementarias con detección de luz tipo TVOC-2

Identificación exacta de la lozalización de la falla

Auto monitoreo

Modo prueba para una completa funcionalidad

Verificación de la condición de la instalación

Configuración simple

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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Característica Máxima del Interruptor

Rango max de voltaje.: Ur = 40.5 kV Ik = 40 kA (3s)

Rango de corriente de corta duracción admisible max.: Ik = 50 kA (3s), 63 kA (1s) Ur = 17.5 kV

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Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Equipos sueltos

UFES- juego consiste

en:

Equipo electrónico de

detección y disparo tipo

QRU

3 interruptores primarios tipo

U1

1 juego de cables de disparo con

especial entradas entre interruptor y

equipo electrónico

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Service-Box

Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Canal de servicio: Soluciones de retrofit

Service-box

(Side-mounted example)

Draw-out unit

Draw-out unit

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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Instalación de UFES en celdas ZS1

UFES en UniGear -

instalación en la parte

superior

UFES en UniGear

instalación en el compartimiento de cables

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Ejemplo para la producción de una plata de papel – química o gas

Riesgos: Reparar o cambiar las celdas dañadas

Consecuencias: Perdidad de la producción por algunos días o semanas

Costo: Posibilidad de perder hasta 150.000 Dólares / por día

Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Ventajas invatibles

Beneficios

Incremento de la confiabilidad del sistema por evitar serios daños a las celdas, equipos internos y medio ambiernte.

Drástica reducción de tiempos muertos y costos por reparación.

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Beneficios

Incremento de las seguridad de las celdas con: Sin IAC-calificación Con IAC-calificación pero bjo condiciones de

mantenimiento

Minimización de el incremento de presión en la celda fallada

Ultra Fast Earthing Switch type UFES Ventajas invatibles

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