PDF%2FPPT PowerQuality IE (1)
-
Upload
mikami-teru -
Category
Documents
-
view
24 -
download
0
description
Transcript of PDF%2FPPT PowerQuality IE (1)
Ing. César Inga Zapata
CALIDAD DE ENERGÍA SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA Y DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN
CONTRA SOBRETENSIONES
Ing. César Inga Zapata [email protected]
T +511.226.0065 | RPC 989171916 | RPM *204697 | N 110*9251 www.innovacionenergetica.com.pe
Ing. César Inga Zapata
AGENDA
1. FUNDAMENTOS DE LA CALIDAD DE LA ENERGÍA
2. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA EXTERNO
3. SISTEMA DE PUESTA A PARA SISTEMAS SENSIBLES
4. EQUIPOS DE PROTECCIÓN DPS /TVSS
5. RESUMEN
Ing. César Inga Zapata
La Energía Eléctrica
H Y D R O
F O S S I L
N U C L E A R
Generación
Ing. César Inga Zapata
La Energía Eléctrica
Transmisión
H Y D R O
F O S S I L
N U C L E A R
Generación
Ing. César Inga Zapata
La Energía Eléctrica
Transmisión
H Y D R O
F O S S I L
N U C L E A R
Generación
Distribución
Subestaciones
Ing. César Inga Zapata
La Energía Eléctrica
Transmisión
H Y D R O
F O S S I L
N U C L E A R
Generación
Distribución
Subestaciones FABRICAS
Utilización
Ing. César Inga Zapata
1. FUNDAMENTOS DE LA CALIDAD DE LA ENERGÍA
Ing. César Inga Zapata
Corte de Energía Microcortes Huecos de Tensión (DIPS, SAGS) Sobretensiones transitorias Subtensión Ruido Eléctrico Variación de Frecuencia Interrupciones de tensión Distorsión Armónica
Calidad de Energía y Confiabilidad
Ing. César Inga Zapata
CBEMA
Ing. César Inga Zapata
0.001c 0.01c 1c 10c 100c Ciclos 1us 1ms 3ms 20ms 0.5s 0.5 m 2h Tiempo
-13% -13%
-42%
-70%
REGION PROHIBIDA
+30% +6%
+100%
Tensión en % de la nominal . Valor eficaz
CBEMA
REGION DE NO DAÑO
110% 90%
Ing. César Inga Zapata
-13% -13%
-42%
-70%
-70%
+30% +6%
+100%
220V AC 60Hz
Microcortes Huecos de Tensión (DIPS, SAGS) Subtensión
0.001c 0.01c 1c 10c 100c Ciclos 1us 1ms 3ms 20ms 0.5s 0.5 m 2h Tiempo
110% 90%
Ing. César Inga Zapata
-13% -13%
-42%
-70%
-70%
+30% +6%
+100%
Swell Sobretensión
0.001c 0.01c 1c 10c 100c Ciclos 1us 1ms 3ms 20ms 0.5s 0.5 m 2h Tiempo
110% 90%
220V AC 60Hz
Ing. César Inga Zapata
-13% -13%
-42%
-70%
-70%
+30% +6%
+100%
Interrupciones de tensión
0.001c 0.01c 1c 10c 100c Ciclos 1us 1ms 3ms 20ms 0.5s 0.5 m 2h Tiempo
110% 90%
220V AC 60Hz
Ing. César Inga Zapata
-13% -13%
-42%
-70%
-70%
+30% +6%
+100%
Corte de Energía
0.001c 0.01c 1c 10c 100c Ciclos 1us 1ms 3ms 20ms 0.5s 0.5 m 2h Tiempo
110% 90%
220V AC 60Hz
Ing. César Inga Zapata
-13% -13%
-42%
-70%
-70%
+30% +6%
+100%
Sobretensión Sostenida
0.001c 0.01c 1c 10c 100c Ciclos 1us 1ms 3ms 20ms 0.5s 0.5 m 2h Tiempo
110% 90%
220V AC 60Hz
Ing. César Inga Zapata
-13% -13%
-42%
-70%
-70%
+30% +6%
+100%
Sobretensión Transitoria
0.001c 0.01c 1c 10c 100c Ciclos 1us 1ms 3ms 20ms 0.5s 0.5 m 2h Tiempo
110% 90%
220V AC 60Hz
Ing. César Inga Zapata
Ing. César Inga Zapata
Ing. César Inga Zapata
Ing. César Inga Zapata
Ing. César Inga Zapata
Ing. César Inga Zapata
Corte de Energía Microcortes Huecos de Tensión (DIPS, SAGS) Sobretensiones transitorias Subtensión Ruido Eléctrico Variación de Frecuencia Interrupciones de tensión Distorsión Armónica
Calidad de Energía y Confiabilidad
Ing. César Inga Zapata
Calidad de Energía y Confiabilidad
Calidad de Energía = Calidad de Tensión
Ing. César Inga Zapata
PIRÁMIDE DE LA CALIDAD DE ENERGIA
Ing. César Inga Zapata
Ing. César Inga Zapata
SISTEMA DE PUESTA A TIERRA PARA EQUIPOS ELECTRÓNICOS SENSIBLES
Ing. César Inga Zapata
OBJETIVOS DE LAS PUESTAS A TIERRA
Seguridad de las personas
Protección de las instalaciones
Compatibilidad electromagnética
EL OBJETIVO PRINCIPAL DE LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA ES GARANTIZAR SEGURIDAD AL PERSONAL DURANTE FALLAS ELÉCTRICAS O DESCARGAS.
EN ESTADO ESTACIONARIO, LAS PUESTAS A TIERRA DISMINUYEN LAS TENSIONES DE OBJETOS METÁLICOS QUE SE ENCUENTRAN INFLUENCIADOS POR INDUCCIONES DE
OBJETOS ENERGIZADOS O POR ESTÁTICA.
CUANDO SE PRESENTAN LAS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS, PROPORCIONAN UN CAMINO SEGURO PARA LA CORRIENTE ELÉCTRICA DEL RAYO, MANTENIENDO LA
EQUIPOTENCIALIDAD DE TODA LA INSTALACIÓN.
Ing. César Inga Zapata
OBJETIVOS DE SEGURIDAD DE LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA
EL OBJETIVO PRINCIPAL DE LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA ES GARANTIZAR SEGURIDAD AL PERSONAL DURANTE FALLAS ELÉCTRICAS O DESCARGAS.
EN ESTADO ESTACIONARIO, LAS PUESTAS A TIERRA DISMINUYEN LAS TENSIONES DE OBJETOS METÁLICOS QUE SE ENCUENTRAN INFLUENCIADOS POR INDUCCIONES DE
OBJETOS ENERGIZADOS O POR ESTÁTICA.
CUANDO SE PRESENTAN LAS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS, PROPORCIONAN UN CAMINO SEGURO PARA LA CORRIENTE ELÉCTRICA DEL RAYO, MANTENIENDO LA
EQUIPOTENCIALIDAD DE TODA LA INSTALACIÓN.
Ing. César Inga Zapata
PUESTA A TIERRA
Ing. César Inga Zapata
SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
Para un mismo edificio quedan expresamente prohibidos los sistemas de puesta a tierra que aparecen en la Figura, según criterio adoptado de la IEC 61000-5-2.
Tierra Sensible Data Center
Tierra de Potencia
Pararrayos o terminales de captación
Puesta a Tierra
Suelo
Ing. César Inga Zapata
Tierra Sensible Data Center
Tierra de Potencia
Pararrayos o terminales de captación
Puesta a Tierra
Suelo
Para un mismo edificio quedan expresamente prohibidos los sistemas de puesta a tierra que aparece en la Figura, según criterio adoptado de la IEC 61000-5-2
SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
Ing. César Inga Zapata
Representación Esquemática Tridimensional de Un SPT
Ing. César Inga Zapata
Para un mismo edificio los sistemas de puesta a tierra tendrán que aparecen como en la Figura, según criterio adoptado de la IEC 61000-5-2.
Tierra Sensible Data Center
Tierra de Potencia
Pararrayos o terminales de captación
Bajantes
Conexiones
Puesta a Tierra
Suelo
Conductores Equipotenciales sugeridas para edificios altos
SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
Ing. César Inga Zapata
NORMA DE COMPUESTOS PARA SPT
Norma IEC para suelos artificiales
IEC 62561-7 Ed. 1.0: Lightning Protection System Components (LPSC) - Part 7:
Requirements for earthing enhancing compounds
PRUEBAS A REALIZAR A LOS SUELOS ARTIFICIALES
•Pruebas de lixiviación:
•Determinación de azufre
•Determinación de la resistividad
•Pruebas de corrosión
•Marcado e indicaciones
Ing. César Inga Zapata
3. PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES TRANSITORIAS
Ing. César Inga Zapata
Sobretensión de origen Atmosférico
Sobretensión de maniobra
Tiempo
Ten
sió
n
¿Qué son las Sobretensiones Transitorias?
Ing. César Inga Zapata
Ing. César Inga Zapata
UNDERWRITERS LABORATORIES Determina que la naturaleza imprevisible de las fluctuaciones hace que sea difícil suprimirlos; nunca se sabe cuándo, cuánto tiempo o cuán poderosos serán estos.
NEMA Los Picos de Tensión o Transitorios son breves picos de sobretensión o perturbaciones en una onda de energía que pueden dañar, degradar y hasta destruir los equipos eléctricos y electrónicos dentro de cualquier casa, edificio comercial o instalaciones de una fabrica.
IEEE (Emerald Book) Las sobretensiones pueden tener muchos efectos sobre los equipos que van desde efectos indetectables hasta sacar de servicio cualquier equipo.
¿Qué son las Sobretensiones Transitorias?
Ing. César Inga Zapata
Línea Telefónica
Línea distribución en Media Tensión
Fuentes de Inducción
Líneas de Control
Sub distribución
Potencial a Tierra Buena Condición de
sistema de Puesta a Tierra
Baja Impedancia del Sistema a Tierra
aplicando Cemento Conductivo
Puesta a Tierra de Potencia
Sub Estación de Transformación
Protección y Captura de Rayos
Disipación correcta de la energía de falla en el Sistema a Tierra
Captura de fallas provenientes de lado de fuerza
Protección de fallas entrantes través de las líneas de Distribución
Diseño de Conductores equipotenciales
Tablero de Distribución
Central Telefónica
UPS, Estabilizadores, Baterías
Sala de Impresoras
Sala de Servidores
Equipos de Computo
Unidad de Computo
Remota
Equipos de Computo y Comunicaciones
Multiaterramiento de las Tierras
Dispositivo de Protección TVSS Dispositivos de Protección para Comunicación. Electrodos de Puesta a Tierras
Las perturvaciones y fallas pueden tener un Origen Externo o como sucede más a menudo puede ser de Origen Interno (Perturvaciones generadas por nuestros propios equipos)
Las soluciones ante estos problemas varian dependiendo de un análisis previo
Una mayor confiabilidad en nuestra infraestructura, estará acompañado en saber identificar de forma oportuna todos
estos posibles problemas
Ing. César Inga Zapata
Porcentaje de Eventos que afectan al Suministro Eléctrico
88.5%
11.0% 0.5%
Cortes y Apagones Variación de Tensión
Ruido y Sobretensiones Transitorias
Fuente: IBM
Ing. César Inga Zapata
Efecto de Sobretensiones Transitorias en Arrollamientos de Motores y
Transformadores
Ing. César Inga Zapata
Efecto de Sobretensiones Transitorias en Arrollamientos
Caso de Estudio: Motor
Eléctrico
Ataque de Sobretensiones
Transitorias en el devanado de
un Estator
Ing. César Inga Zapata
Onda de Sobretensión de frente escarpado
Vp >>Vrms
L
tus
Ing. César Inga Zapata
Efecto de Sobretensiones Transitorias en Arrollamientos
Vp
Δe
Tiempo de recorrido (en Nano o microsegundos)
Perforación o degradación de esmalte del cable por diferencia de Potencial
elevado (típicamente se dan en
niveles de kV)
Ing. César Inga Zapata
Efecto de Sobretensiones en Arrollamientos de Motores
Al final, si no se toman las medidas del caso se llega a esto
Ing. César Inga Zapata
Equipos Eléctricos con Arrollamientos
Ing. César Inga Zapata
Efecto de Sobretensiones Transitorias en Infraestructura Electrónica y Equipos
Informáticos
Ing. César Inga Zapata
Daño Acumulativo
Falla Catastrófica
Integrado de Tarjeta Electrónica de PLC
Fuente: Fuerza aérea de los estados Unidos
Daño o quiebre de aislamiento
Ing. César Inga Zapata
Generación de niveles de calor excesivos
Ing. César Inga Zapata
4. DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES TRANSITORIAS
Ing. César Inga Zapata
Funcionamiento de Dispositivos de Protección
Ing. César Inga Zapata
DPS vs Fusible y Breaker (Interruptor )
Breaker & Fusible
Dispositivo de protección contra Sobre corriente Protege equipos y personas frente a Sobre corriente
DPS (TVSS)
Dispositivo de protección contra Sobre Tensiones Protege equipos frente a Sobre Tensiones
Breaker & Fusible
Dispositivo de protección contra Sobre corriente Protege equipos y personas frente a Sobre corriente
DPS (TVSS)
Dispositivo de protección contra Sobre Tensiones Protege equipos frente a Sobre Tensiones
Ing. César Inga Zapata
IEEE Emerald Book Recomienda una protección en cascada (o de dos etapas).
Ing. César Inga Zapata
IEEE Emerald Book Recomienda una protección en cascada (o de dos etapas).
Ing. César Inga Zapata
IEEE Emerald Book Recomienda una protección en cascada (o de dos etapas).
Ing. César Inga Zapata
10,000V 10,000V 10,000V 10,000V 10,000V
10,000V
Celda Principal Tablero de Distribución
Tablero IT
10,000V
IEEE Emerald Book Recomienda una protección en cascada (o de dos etapas).
Ing. César Inga Zapata
20,000V 2,300V 2,300V 1,000V 1,000V
0V
I.T. System Shield
Celda Principal Tablero de Distribución
I.T. System Shield
Tablero IT
I.T. System Shield
0V
IEEE Emerald Book Recomienda una protección en cascada (o de dos etapas).
Ing. César Inga Zapata
Instalación IEEE Emerald Book Recomienda una protección en cascada (o de dos etapas).
Ing. César Inga Zapata
IEEE C62.72-2002/2003
Sección 14.1 - "... La destrucción de los MOV podría expulsar fragmentos de metal calientes, conductores, gases ionizados, y humo denso (conductor eléctrico) y hollín. Además de los riesgos inmediatos, la intrusión de tales elementos en el interior de los equipos de distribución eléctrica puede dañar o comprometer un sistema de Data Center y el resultado en cascada efecto y serios daños al equipo.
Ing. César Inga Zapata
Ing. César Inga Zapata
Thermo-Dynamic Fusing™ System protección térmica del óxido de Metal tecnología varistor
Proporciona el funcionamiento seguro, incluso cuando son expuestos a condiciones anormales (sobretensiones continuas, altas corrientes de falla, mal uso de la unidad) En estas condiciones, el componente apertura de forma rápida y segura del circuito antes del sobrecalentamiento. Elimina todas los riesgos de daños a los componentes eléctricos que se producen debido a un fallo directo a estos equipos.
Ing. César Inga Zapata
Ing. César Inga Zapata
UL 1449 Tercera Edición
Vigente desde el 29 de Setiembre de 2009
Ing. César Inga Zapata
ANSI - UL1449 3rd Edition - Cuatro Cambios Importantes 1. Voltaje Suprimido (SVR) contra Voltaje de Protección (VPR)
Este es probablemente el cambio de prueba más importante que convierte a los equipos antiguos en obsoletos. Las pruebas anteriores eran de 500A / 6000 V. Las Nuevas pruebas son a 3000 A / 6.000V. Esto es seis veces más energía por evento, que da lugar a mayores tensiones de falla.
2. Corriente Nominal de Descarga(In) de hasta 20kA, se incluirá en las especificaciones y las etiquetas del supresor. Ejemplo: Tipo 1 puede ser probado a 10kA y 20kA, Tipo 2 de 3kA, 5kA, 10kA y 20kA. Según CBMA mayoría de los eventos son superiores 3kA.
3. Categorías de Supresor El nuevo estándar clasifica los supresores en cuatro tipos, según sean o no un componente, y según dónde se instalen en el sistema de distribución eléctrica.
4. TVSS ahora se conoce como SPD El término en inglés para los supresores de sobretensiones ya no será “Transient Voltage Surge Suppressor (TVSS)”, sino “Surge Protective Device (SPD)”.
5. Ampliar su alcance La 3ra Edición de UL ahora regula los productos supresión diseñados para proteger circuitos eléctricos de hasta 1000A.
1. Voltaje Suprimido (SVR) contra Voltaje de Protección (VPR)
Este es probablemente el cambio de prueba más importante que convierte a los equipos antiguos en obsoletos. Las pruebas anteriores eran de 500A / 6000 V. Las Nuevas pruebas son a 3000 A / 6.000V. Esto es seis veces más energía por evento, que da lugar a mayores tensiones de falla.
2. Corriente Nominal de Descarga(In) de hasta 20kA, se incluirá en las especificaciones y las etiquetas del supresor. Ejemplo: Tipo 1 puede ser probado a 10kA y 20kA, Tipo 2 de 3kA, 5kA, 10kA y 20kA. Según CBMA mayoría de los eventos son superiores 3kA.
3. Categorías de Supresor El nuevo estándar clasifica los supresores en cuatro tipos, según sean o no un componente, y según dónde se instalen en el sistema de distribución eléctrica.
4. TVSS ahora se conoce como SPD El término en inglés para los supresores de sobretensiones ya no será “Transient Voltage Surge Suppressor (TVSS)”, sino “Surge Protective Device (SPD)”.
5. Ampliar su alcance La 3ra Edición de UL ahora regula los productos supresión diseñados para proteger circuitos eléctricos de hasta 1000A.
Ing. César Inga Zapata
Ing. César Inga Zapata
Ing. César Inga Zapata
Se recomienda que en la práctica tanto el circuito de entrada a la UPS y a los circuitos de derivación (incluyendo el bypass manual de mantenimiento) deberían estar equipados con dispositivos de protección contra Sobretensiones.
DPS
DPS
DPS
Ing. César Inga Zapata
Underwriters Laboratories Inc. (UL) - establece que los equipamientos eléctricos y electrónicos tienen de 35% a 40% mayor tiempo de vida si se eliminan
las Sobretensiones Transitorias.
Ing. César Inga Zapata
TRANSFORMADORES DE AISLAMIENTO
Ing. César Inga Zapata
220V
220V
¿?V
380V 220V
¿SPT?
SISTEMAS ELÉCTRICOS
Ing. César Inga Zapata
TRANSFORMADOR DE AISLAMIENTO
Ing. César Inga Zapata
EFECTO DE ARMÓNICOS EN LOS TRANSFORMADORES
Ing. César Inga Zapata
Ing. César Inga Zapata
GRACIAS!!!
Ing. César Inga Zapata [email protected]
T +511.226.0065 | RPC 989171916 | RPM *204697 | N 110*9251 www.innovacionenergetica.com.pe