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ABB Group
September 15, 2011 | UFES | Slide 1
Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Sitema de proteccin contra Arc Flash en Celdas de Media Tensin
ABB AG, PPMV-B,Ing.Dany Huamn Jess; V11.01.07
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Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Introduccin
ABB desarrolla un sistema de proteccin contra arco para celdas aisladas en aire en especial para corrientes de cortocircuito mayores a 25kA.
El objetivo: Lograr la mejor proteccin en celdas de media tensin en lo que se refiere a destruccin por arcos internos.
El dispostivo de proteccin est 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. Polucin
3. Animales
Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Rasones de accidentes por Arc Flash
4. Sobrevoltaje
5. Mala conexin
6. Falla Mecnica
7. Aparato Defectuoso (e.g. Transf. voltaje)
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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Efectos de una falla interna
Rpido incremento de presin
Serios daos a personal y estructura en
celdas sin clasificacin por Arc Flash
Serios daos
dentro de las celdas,
transformadores corriente, potencial,
interruptores y estructura
Quemadura y vaporizacin de
metal y material material
Liberacin de
fragmenentos de
material y gases
Rpido incremento de
temperatura
(up to 20.000C)
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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Prueba de Arc Flash sin proteccin activa
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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Prueba de Arc Flash sin proteccin activa
Compartimiento de
interruptor despus de
un impacto por arc flash
Compartimiento de
cables despus de un
impacto por arc flash
Terminal de contacto
despus de un impacto
por arc flash
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Sistema Bsico:
Equipo Electrnico para la deteccin 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 proteccin activa contra Arc Flash de ABB
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Principo de Funcionamiento:
El sistema evita la liberacin de energa incontrolada causada por un Arc Flash, colocando las tres fases a potencia cero (tierra)
Eliminacin del Arc Flash que resulta de la caida a cero de la tensin de arco.
Extinction del Arc Flash mucho antes del primer pico de la corriente de falla (
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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Diferenciacin
Equipo de proteccin convencional
Deteccin de falla de corriente por rel estandar
Apertura de la falla aguas arriba del interruptor
Actuacion de rel ultra rapido con equipo suplementario
Rapida deteccin de la falla por ultra rapido rel
Apertura de la falla aguas arriba del interruptor
Interruptor ulra rpido del tipo UFES
Rapida deteccin de la falla por el equipo electrnico QRU1 del sistema UFES
Rapida extinsion del arco elctrico 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 Diferenciacin
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 daos
Prevencion de cualquier dao termico
Reduccin drastica de subida de presion
Rel Ultra Rapido de Luz
Consecuencias limitadas para el equipo y personal (depende del diseo de la celda)
Acero funde
Cobre funde
Cable incendia
Rel de proteccin convencional
Daos considerables
Fuego/Daos por explosicin, serios daos al personal (depende del diseo de la celda)
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Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Curvas de presion
Ejemplo de una curva de presin, con y sin UFES, en un compartimiento
de un aire con aislamiento celdas de media tensin, 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 despus de
una falla por Arc Flash
con proteccin 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
despus del impacto de un Arc
Flash con proteccin activa del
sistema UFES
Compartimiento de barras
despus del impacto de un
Arc Flash sin proteccin
activa (50 kA / 100 ms)
Los resultados: Una altisima limitacin de daos mediante la aplicacin de proteccin activa!
Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Comparacin
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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Descripcin de la secuencia de eventos
1. Formacin del Arc Flash
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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Descripcin de la secuencia de eventos
1. Formacin del Arc Flash
2. Deteccion de l Arc Flash por luz y/o monitoreo de la corriente
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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Descripcin de la secuencia de eventos
1. Formacin del Arc Flash
2. Deteccion de l Arc Flash por luz y/o monitoreo de la corriente
3. ~ 1-2 ms despus de la deteccin Disparo de los interruptores del sistema primario UFES
por el equipo electrnico QRU1 (opcional tambin se
realiza un disparo al interruptor aguas arriba)
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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Descripcin de la secuencia de eventos
1. Formacin del Arc Flash
2. Deteccion de l Arc Flash por luz y/o monitoreo de la corriente
3. ~ 1-2 ms despus de la deteccin Disparo de los interruptores del sistema primario UFES
por el equipo electrnico QRU1 (opcional tambin se
realiza un disparo al interruptor aguas arriba)
4. 4 ms despus de la deteccin Creacin de una puesta a tierra solida de las 3 fases por
el sistema UFES dando como resultado la interrupcin
del voltage de arco
Se extingue el Arc Flah
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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Descripcin de la secuencia de eventos
1. Formacin del Arc Flash
2. Deteccion de l Arc Flash por luz y/o monitoreo de la corriente
3. ~ 1-2 ms despus de la deteccin Disparo de los interruptores del sistema primario UFES
por el equipo electrnico QRU1 (opcional tambin se
realiza un disparo al interruptor aguas arriba)
4. 4 ms despus de la deteccin Creacin de una puesta a tierra solida de las 3 fases por
el sistema UFES dando como resultado la interrupcin
del voltage de arco
Se extingue el Arc Flah
5. Despus 80 ms + time x Extinsion final de la corriente de arco que fluye a travs
de los elementos de conmutacin 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
despus disparo
Movimiento
direccin
Dirigir
Vacio
aparato
Posicin de servicio
Posicin despus del
disparo
210 m
m
137 mm
Max. Peso ~ 5,5 kg
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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Electrnica
Deteccin y disparo electrnico tipo QRU1
9 entradas pticas de deteccin
3 entradas de corriente
Extendible hasta 150 entradas pticas complementarias con deteccin de luz tipo TVOC-2
Identificacin exacta de la lozalizacin de la falla
Auto monitoreo
Modo prueba para una completa funcionalidad
Verificacin de la condicin de la instalacin
Configuracin simple
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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Caracterstica Mxima del Interruptor
Rango max de voltaje.: Ur = 40.5 kV Ik = 40 kA (3s)
Rango de corriente de corta duraccin 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 electrnico de
deteccin y disparo tipo
QRU
3 interruptores primarios tipo
U1
1 juego de cables de disparo con
especial entradas entre interruptor y
equipo electrnico
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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 Instalacin de UFES en celdas ZS1
UFES en UniGear -
instalacin en la parte
superior
UFES en UniGear
instalacin en el compartimiento de cables
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September 15, 2011 | UFES | Slide 27
Ejemplo para la produccin de una plata de papel qumica o gas
Riesgos: Reparar o cambiar las celdas daadas
Consecuencias: Perdidad de la produccin por algunos das o semanas
Costo: Posibilidad de perder hasta 150.000 Dlares / por da
Ultra Fast Earthing Switch tipo UFES Ventajas invatibles
Beneficios
Incremento de la confiabilidad del sistema por evitar serios daos a las celdas, equipos internos y medio ambiernte.
Drstica reduccin de tiempos muertos y costos por reparacin.
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Beneficios
Incremento de las seguridad de las celdas con: Sin IAC-calificacin Con IAC-calificacin pero bjo condiciones de
mantenimiento
Minimizacin de el incremento de presin en la celda fallada
Ultra Fast Earthing Switch type UFES Ventajas invatibles
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