grupo isa vamp concepto de prot de arco

1

El concepto de protección de Arco - VAMP


2


Productos PTI Ltda:

http://www.ptiltda.com/html/sitio/index.php?view=vistas/es_ES/pagina_76.php









3


Contenido:

1. Introducción: Fenómeno del ARCO y causas de falla de ARCO

2. Protección de sobrecorriente vs. protección de ARCO

3. Protección de barra de MT vs. protección de ARCO

4. El sistema de protección de arco Vamp

5. Ejemplos de aplicación

6. Experiencias de usuarios

7. Conclusión

4


Contenido:







7. Conclusión

5


Over 6500 ARC protection systems

delivered worldwide

1. Introducción

6

El concepto de protección de Arco - VAMPNORMATIVIDAD

1. Introducción

7

El concepto de protección de Arco - VAMPCENCEPTOS Y DEFINICIONES- IEEE 1584-2002:

1. Introducción

8

El concepto de protección de Arco - VAMPCENCEPTOS Y DEFINICIONES-IEEE 1584-2002:

1. Introducción

9


1. Introducción

10


1. Introducción

11


1. Introducción

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ARCO ELÉCTRICO

Cortocircuito a través del aire entre una parte viva y tierra o entre partes vivas.

La resistencia del cortociruito de ARCO puede variar

El cortocircuito de ARCO resulta en alta radiación tanto de luz invisible como visible (300 … 1500nm)

La falla del ARCO puede moverse con alta velocidad (100m/s típico)

1. Introducción

13


1. Introducción

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% of Incidents per voltage level

IEEE PAPER

1. Introducción

15


Citar IEC University y publicaciones de IEEE:

“Between five and ten times a day an arc flash explosion occurs somewhere in the United States”

”More than 2,000 people are treated in burn centers with severe arc-flash injuries each year”

1. Introducción

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El ARCO crece en tiempo de un milisegundo. La Resistencia durante la descarga del ARCO puede variar. La Energía es proporcional a ~ I² x t. (vease IEEE 1584)

0 100 200 400 ms

Incendio de cables

Incendio deCobre

Incendio de Acero

I²t, kA² s

Tiempo total para cortarcon protección de ARCO:7 + (50 .. 80)ms

1. Introducción

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El daño causado por el ARCO depende de la corriente del ARCO y del TIEMPO

0 100 200 500 ms

Poco o ningúndaño para el equipo o herida para el personal

Personal y equipos sufren heridas y daños

Daño extensivo al equipo y heridas al personal

I²t, kA² s

1. Introducción

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1. Introducción

EMPLEE ETAP PARA HACER: 1)ANALISIS DE ENERGIA

INCIDENTE

2)CALCULAR PPE

3)AYUDAR A DEFINIR TIPO DE CELDAS Y/O EQUIPOS DE

PROTECCION

http://www.etap.com/index.htm

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CAUSAS MAS FRECUENTES DE UNA FALLA DE ARCO INTERNO

1. Introducción

20


Errores Humanos

• Mantenimiento de celdas

• Herramientas olvidadas

• Error cuando se está trabajando con partes vivas

• Etc…..

1. Introducción

21


Instalación

• Conexión inadecuada• Vibración• Aislamiento reducido / bajo

grado de protección

Animales, líquidos, suciedad ….• Resultando :cortocircuito de

ARCO entre un parte viva y tierra o entre partes vivas

1. Introducción

22


Métodos para mitigar las consecuenciasde la falla de arco o prevenirlo

1. Introducción

23


Aumentar la resistancia de arco del Switchgear• De acuerdo con IEC-62271-200 ó IEEE C37.20.7• No protege la instalación• Instalaciones existentes ??

Detección de puntos calientes “Hot-Spot” •Solamente monitoreo

Protección de diferencial de barras 87B

Personal Protective Equipment (PPE)

Métodos para mitigar las consecuenciasde la falla de arco o prevenirlo:

Relé de sobrecorriente no protege contra arco!

1. Introducción

24


Contenido:







7. Conclusión

25


Ipre IpostIfault

• Muestreo 15-30 ms• Contacto 5 ms• Retardo 30 - 350 ms• Interruptor 50 - 80 ms

Tiempo completo de interrupción:- Salida 15+5+30+80 = 130 ms + AR - Entrada 15+5+350+80 = 450 ms

Red aterrizada con resistencia:

- Tiempos de operaciones elevados!

Subestación típica de MT/BT con protección convencional

50/51, 50/51N

50/51, 50/51N

50/51, 50/51N

50/51, 50/51N

87

2. Prot. S/Cte vs Prot. Arco Vamp

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• Información de luz 1ms• Sobrecorriente 1ms (8 ms en relé)• Contacto 5 ms• Interruptor 50 - 80 ms

Tiempo completo de interrumpir:- Salida 1+8+5+80 = 94ms- Entrada 1+1+5+80 = 87ms

Red aterrizada a traves de resistancia

- Tiempo para liberar la falla 87 - 94 ms

Ajuste de sobrecorriente

Subestación tipica de MT/BT con protección de arco

2. Prot. S/Cte vs Prot. Arco Vamp

27


Contenido:



3. Protección de barra de MT vs. Protección de ARCO

4. El Sistema de protección de arco Vamp



7. Conclusión

28


High Impedance Busbar Protection 87B•Extra CTs required •Operation time typically 40 – 60 ms Total trip time typically: 60 + 60 = 120 ms• Static protection 15+60 ms

Arc Protection• No Extra CT’s• Sensor installation• Complete protection zone• Operation time typically 7 – 15 ms Total trip time typically: 7 + 60 = 67 ms

Blocking Based Protection

• Minimum setting typically 110 ms• Complicated coordination Total trip time typically: 110 + 60 = 170 ms

Busbar ProtectionBusbar Protection

87B

50/51, 50/51N

50/51, 50/51N

50/51, 50/51N

50/51, 50/51N

ARC Master

ARC Slave

3. Prot. barras MT vs Prot. Arco Vamp

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Protección de barras basado en protección de arco

• Relés de arco o integrada en relés de protección• No es necesario comprar TC’s Extra• Relativamente simple la instalación de sensores• Zona de protección completa• Localización de falla• Tiempo de operación 7 – 15 ms

Total fault clearing time typically:15 ms (prot) + 80 ms (CB) = 95 ms


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QUÉ PASA CON LOS COMPARTIMIENTOSDE CABLES?


PUEDE UN ESQUEMA DE PROTECCIÓN DIFERENCIALCONVENCIONAL PROTEGER

LOS COMPARTIMIENTOS DE CABLES?

El concepto de protección de Arco - VAMPCable Compartment ProtectionCable Compartment Protection

CT Cab

le

VAMP P rot R e la y

CC

CB

BB

85% of ARC Faults in Cable

I>> from Incomer(221 or prot. relay)

&

32


Low I>> / I>o setting possible to detect High Impedace Phase-to-Earth ARC faults

VAMP PROTEGE LOS COMPARTIMIENTOS DE CABLESVAMP PROTEGE LOS COMPARTIMIENTOS DE CABLES

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El concepto de protección de Arco - VAMPMontando VAM10L en cada Feeder se alcanza Montando VAM10L en cada Feeder se alcanza

Selectividad totalSelectividad total

34


Contenido:







7. Conclusión

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Business ConceptBusiness Concept

PerformancePerformance

PricePrice

• Stand alone ARC system VAMP121 - 10 sensors, one Trip output - light only, self-supervision

• VAMP protection relays - Integrated ARC option - 2 ARC sensors

• ARC Protection System VAMP220

• ARC Protection System VAMP221

• VAM 3 QD LV ARC Killer connected to the VAMP221 system

• VAM 3 ED MV ARC Eliminator

• VAMP 120Stand alone ARC unit with 2x2 sensor inputs and 2 trip outputs with wide range power supply

36


Central unit VAMP 221

Slave unit VAM 4C

Point sensor VA1DA-x

Slave unit VAM 10 L

Slave unit VAM 3 L

Fiber sensor ARC SL-x

VAMP 121

Pins sensor VA1DP-x

4. Protección de arco Vamp

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El concepto de protección de Arco - VAMPCaracteristícas de VAMP 221:•Disparo por Luz y Sobrecorriente o solamente Luz

•Medición de corriente de fases y neutro

•Operación en zonas

•Conexión hasta 16 unidades esclavos

•Tiempo de operación 7 ms con relé

de disparo electromecánico

•Display informativo

•Supervisión Interna Completa

•Cumple con los estandards IEC-255

•Puede ser combinado con otros relés de VAMP

4. Protección de arco Vamp

38


Contenido:







7. Conclusión

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El concepto de protección de Arco - VAMPSituación normal:El transformador principal alimenta la barra.

I>

&

El sensor transfiere la información de luz a relé en 1ms.

El flujo de corriente de falla.

Luz y corriente :DISPARO!La falla de arco sucede en elcompartimiento de cables

Solamente se dispara el alimentador fallado. La barra y otros alimentadores continuan energizados.

Ejemplo 1

5. Ejemplos

40


I> &

El sensor de compartimiento de interruptor transfiere la información de luz al relé en 1 ms.

Luz y corriente:DISPARO!

La falla sucede en el interruptor de salida

El relé de salida no mide la corriente de falla. Entonces, la información de luz es transferida a la entrada principal.

El flujo de corriente de falla.Se dispara el interruptor principal por que el interruptor de salida falló.

Ejemplo 2 Situación normal:El transformador principal alimenta la barra.

5. Ejemplos

41


I> &

El sensor transfiere la información de luz a la unidad maestro via unidad de esclavo en 1 ms.Luz y corriente:DISPARO!

La falla de arco sucede en la barra.

El flujo de corriente de falla.

Se dispara el interruptor de la entrada principal porque la falla esta en la barra.

Ejemplo 3 Situación normal:El transformador principal alimenta la barra.

5. Ejemplos

42

El concepto de protección de Arco - VAMPReserva:La salida J01 alimenta la barra.

I>

&

El sensor transfiere la información de luz a la unidad maestro via esclavo en 1 ms.

Luz y corriente:DISPARO!

La falla de arco sucede en la barra

J01 es la ”entrada” tipo reserva. El relé mide la corriente de falla.

Se dispara la ”entrada” tipo reserva

J01 J02

La unidad maestro no mide la corriente de falla. Entonces, la información de luz es transferida a todos los relés de salidas.

Ejemplo 4

5. Ejemplos

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VAMP 221

X1 X4 X5

AB

Zone 1 Zone 2 X3 X4X2

Zone 1Zone 2

4c

VX001VX001

VX001

VAMP 221VAM 4C

VAM 10LVAM 10L

FALLA DE INTERRUPTOR (50BF)

5. Ejemplos

44


X1 X4

VAMP 221

AB


Zone 1Zone 2Zone 3

4c

VX001VX001

VX001

3L 3L

Zone 3

CBFP (L> & I> int) CBFP (L> & I> ext)

2 Incomers 3 ARC Zones

X1

VAMP 221

X4X1 X4

A B


VX001VX001

VX001

3L 3L

Zone 3

CBFP (L> & I> int) CBFP (L> & I> ext)

X1

4c

5. Ejemplos

45


ARC KILLER

5. Ejemplos

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2·105 Pa

ca. 13000 K

Pressure [Pa]

Temperature [K]

10 20 30 100 200 ms

t

T / P

Progress of Pressure and Temperature under ArcingProgress of Pressure and Temperature under Arcing

Cable fire (~600°C)

Copper fire (~1100°C)

Steel fire (~1550°C)

I²t, kA² s

Total breaking timewith arc protection7 + (35 .. 80)ms

Personnel and equipment may sustain little or no injury or damage <100ms

Personnel and equipment can be at major risk <500ms

Extensive damage to equipment and injury to personnel >500ms

5. Ejemplos

47


Arc quenching time < 2 ms

Rated voltage 690V

Rated short time current of the quenching device65 kA 500 ms, respectively 100 kA 150 ms

Complete self monitoring

High EMC stability

Technical DataTechnical Data

5. Ejemplos

48


Technical data:Technical data:

up to 17,5 kV

40 kA, 1s, 100kA 150ms

Total funktion time < 5 ms (Total burning time of the ARC-fault )

Re-usable

Release date May / 2007

5. Ejemplos

49


One Incomer application (LV)One Incomer application (LV)

Switchgear potentialfree in 2 milliseconds

VAMP 221 sends tripping command after 7ms

Bolted short circuit current flows through the Quenching device until CB opens (30-50ms)

5. Ejemplos

50


2 Incomer application (MV) (1…17.5kV)2 Incomer application (MV) (1…17.5kV)

Selectivinen trip within 5 milliseconds!

Faulty zone potentiel-free withinin 5 milliseconds

5. Ejemplos

51


Old switchgear don‘t comply with required ARC class

Constructions (buildings) that does not meet the required presure withstand or is equipped with pressure relief.

Applications where suficient pressure relief not possible (e.g. marine, offshore )

Price-effective alternative to achieve high ARC class for new panels and constructins

ArgumentsArguments

”<2 ms”

High end solution with outstanding protection of personnel and equipment

5. Ejemplos

52


Contenido:






6. Experiencias de usuarios y pruebas

7. Conclusión

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EMPRESAS PUBLICAS DE MEDELLINSE CASTILLA

6. Experiencias y pruebas

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El concepto de protección de Arco - VAMP34 Celdas

2 VAMP22112 VAM10L

108 VA1DA6

EUR 17,000 FCA


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Puesta en ServicioCapacitación


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CLIENTE FINAL: ENELCO ENELVENFABRICANTE: SIEMENS COLOMBIA

TIPO DE CELDAS: SIMOPRIME


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El concepto de protección de Arco - VAMPEjemplo de instalación de los sensores


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Sensor Portátil

Seguridad Extra durante el trabajo


Trabajador de EPM En SE Castilla

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Interruptor y sección de barras dañados

Experiencia en campo, Eskom- South-Africa:ANTES de montar protección de arco


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Falla eliminada en 4 ciclos, daño limitado a compartimento de cables

Experiencia en campo, Eskom- South-Africa:DESPUÉS de montar protección de arco


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El concepto de protección de Arco - VAMPPruebas en laboratorio de Kema / USA:50 kA - 500 ms corto circuito sin protección de arco


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El concepto de protección de Arco - VAMPPruebas en laboratorio de Kema / USA:50 kA corto circuito con protección de arco (50 ms)


67

El concepto de protección de Arco - VAMPPruebas en laboratorio de Kema / USA:50 kA corto circuito con protección de arco (50 ms)


68


Contenido:






6. Experiencias de usuarios y pruebas

7. Conclusiones

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Conclusiones:

• La Falla de arco es el peor tipo de falla en sistemas de potencia • La Protección de sobrecorriente no protege contra arco

• La Protección de arco es simple y económica de aplicar

• La Protección de arco provee protección de barras de MT

• La Protección de arco es aplicable para MT y BT

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El concepto de protección de Arco - VAMPCaracteristícas de VAMP 221:•Disparo por Luz y Sobrecorriente o solamente Luz

•Medición de corriente de fases y neutro

•Operación en zonas

•Conexión hasta 16 unidades esclavos

•Tiempo de operación 7 ms con relé

de disparo electromecánico

•Display informativo

•Supervisión Interna Completa

•Cumple con los estandards IEC-255

•Puede ser combinado con otros relés de VAMP

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El concepto de protección de Arco - VAMPP.T.I Ltda agradece su asistencia y espera con gusto sus

comentarios e inquietudes.

?John Fernando Gomez C.

MIE/Ing. de Soporte

P.T.I LtdaTel: 2-3366461/Cel: 3164781795

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