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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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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Descripción de la secuencia de eventos
1. Formación 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 Descripción de la secuencia de eventos
1. Formación del Arc Flash
2. Deteccion de l Arc Flash por luz y/o monitoreo de la
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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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Descripción de la secuencia de eventos
1. Formación del Arc Flash
2. Deteccion de l Arc Flash por luz y/o monitoreo de la
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)
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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Ultra Fast Earthing Switch type UFES Descripción de la secuencia de eventos
1. Formación del Arc Flash
2. Deteccion de l Arc Flash por luz y/o monitoreo de la
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)
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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