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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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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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