Upload
others
View
11
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Gestión de la Potencia en Media Tensión
Schneider Electric 2
El dilema de la energía
El dilema de la energía está para quedarse
vs Demanda energética hasta 2050
Demanda Energía Eléctrica hasta 2030
Emisiones de CO2 para evitar cambios climáticos drásticos
Los hechos Las necesidades
Fuente: IEA 2008 Fuente: IPCC 2007, figure (vs. 1990 level)
La Gestión integral de la energía es la clave para abordar el dilema
Schneider Electric 3
Schneider Electric
Schneider Electric 4
Producción & transmisión de Energía
Uso de Energía
Especialista global en gestión de Energía
Cubre el
Del consumo Mundial de
Energía
Hacer energía: •Segura •Confiable •Eficiente •Productiva •Verde
Ciclo para hacer gestión Energía
Schneider Electric 5
Definir y medir
● Que medir y como medir lo difícil
● Requiere una clara comprensión del consumo de energía actual y en particular del consumo excesivo
● Requiere un pronóstico preciso para identificar el consumo excesivo
● Datos de tiempo de inactividad y producción son necesarios para predecir con exactitud
Schneider Electric 6
Analizar y comprender
● Los datos deben ser recolectados para un análisis detallado de las causas de los picos de energía
● Los datos confiables permiten a los administradores tomar decisiones que estén alineadas con los objetivos de los KPIs corporativos y consumo de energía
Schneider Electric 7
Mejorar
●Una solución energética debe apoyar la evaluación comparativa del consumo de energía, hecha en varios sitios y plantas de procesamiento, una clave de mejoramiento
●Datos confiables, validados y oportunos son necesarios para reportes y realización de mejoras
●El consumo de energía debe ser visible por departamento, shift or facility
Schneider Electric 8
Operar y Controlar
● Se requiere información para apoyar: � El Tiempo Real de la acción correctiva � El seguimiento de los resultados de la acción
● Para mantener la mejora continua, se necesitan procesos automatizados para: � Capturar de datos � Visualizar los datos
Schneider Electric 9
Schneider Electric 10
Gestióóóón de Energíííía involucrando el concepto Smart Grid
Hidro
nfra estructura
Industria
Evolución del transfer de energía a Grid Amplia generación Consumidores
Centrales eléctricas
Fabricas
Residencial Construcción
Power Flows
Construcción Industrial
I
Red de Transmisión
Red de Distribución
Schneider Electric 11
an as
Evolución del transfer de energía a Grid
Generación distribuida Amplia generación Consumidores
Parque Eólicos
Centrales eléctricas
Plantas Diesel
Fabricas CHP
Residencial
Construcción Industrial Micro-generación
Almacenamiento Energía
Pl t generación virtual
Power Flows
Schneider Electric 12
Sou
rce:
EU
Nueva ecuación de Grid - detallada
aceleradores conductores
Creciente demanda eléctrica
Necesidad de reducir emisiones CO2 Gobierno & reguladores activos
Usuarios finales Activos
Disponibilidad de Tecnología
Restricción en redes existentes
Hacer que Smart Grid sea una realidad
Schneider Electric 13
Transmisión sobrecargada & infraestructura obsoleta• Apagones• Pico de situaciones criticas • Volatilidad de Precio• Problemas de Cyber-seguridad
Creciente demanda de energía… y perdidas• Pico de situaciones criticas• Robo de energía
Creciente demanda de energía
•Creciente consumo•Congestión en Transmisión •Emisiones de CO2
No regulación & Distribución de Generación• Competencia en el suministro• Integración de fuentes de energía renovables• Redes cada vez mas restringidas
Modernización infraestructura de Distribución• Redes subterráneas• Perdidas• Competencia en el suministro• Automatización
Los parámetros de la ecuación varían en
Schneider Electric 14
Transmisión sobrecargada & infraestructura obsoleta • Apagones • Pico de situaciones criticas • Volatilidad de Precio • Problemas de Cyber-seguridad
Creciente demanda de energía… y perdidas • Pico de situaciones criticas • Robo de energía
Creciente demanda de energía
•Creciente consumo •Congestión en Transmisión •Emisiones de CO2
No regulación & Distribución de Generación • Competencia en el suministro • Integración de fuentes de energía renovables • Redes cada vez mas restringidas
el mundo. … Que necesitamos?
Modernización infraestructura de Distribución • Redes subterráneas • Perdidas • Competencia en el suministro • Automatización
SmartGrid : 5 aéreas claves para SE
Soluciones Automatización
Transmisión Distribución
Comercial & Industrial
Residential Efficient Home
Empresas Eficientes
Generación centralizada
Utilidad de la red Consumidores
Plantas Energía renovable
Distributed Generation
Industria
Buildings
Data Centres
Residential
Infrastructure
Utilidad de la red
Empresas Eficientes (incl. EV charging
infrastructure)
Smart Generación (bulk, distributed & renewable)
Respuesta a la demanda
Viviendas Eficientes (incl. EV charging
infrastructure)
Distribución Flexible
Schneider Electric 15
Schneider Electric 16
Fu
ncc
ion
es
Funcionalidades de Smart Grid serán implementadas gradualmente
Fase 3 : De 5 a 10 años
�Gestión distribuida completa & Apertura del mercado
Fase 2 : Próximos 5 años
�Integración & flexibilidad de red
Fase 1 : Pasado para países maduros Presente para los emergentes
� Confiabilidad
Schneider Electric 17
PRESENT FUTURO EPASADO
Seguridad
Schneider Electric 18
RETIE:
• Artículo 17.9.2 define “Las celdas de media tensión, también denominadas cuadros, paneles, consolas o armarios, deben cumplir los requisitos de una norma técnica internacional, tal como IEC 62271-1, IEC 62271-200, de reconocimiento internacional como la UL347, ANSI-IEEE C37 o NTC que le aplique y demostrarlo mediante un certificado de conformidad de producto”
Schneider Electric 19
RETIE:
� Para prevenir accidentes por arcos internos, se deben cumplir los siguientes criterios:
•Las puertas y tapas deben tener un seguro para permanecer cerradas.
•Las celdas deben permitir controlar los efectos de un arco (sobrepresión, esfuerzos mecánicos y térmicos), evacuando los gases hacia arriba, hacia los costados, hacia atrás o dos metros por encima
•Las piezas susceptibles de desprenderse, tales como chapas o materiales aislantes, deben estar firmemente aseguradas.
•Cuando se presente un arco, no debe perforar partes externas accesibles, ni debe presentarse quemadura de los indicadores por gases calientes.
•Conexiones efectivas en el sistema de puesta a tierra.
Schneider Electric 20
Schneider Electric 21
IEC University y publicaciones de IEEE”
“Entre cinco y diez veces al día ocurre explosiones de arco en los Estados Unidos”
“Cada año, mas de 2000 personas son tratados en centros de quemaduras con daños severos de ARC-flash”
Schneider Electric 22
Introducción �� AArrccoo eellééccttrriiccoo....??
�� EEss llaa cciirrccuullaacciióónn ddee ccoorrrriieennttee aa ttrraavvééss ddee uunn mmeeddiioo ffííssiiccoo..
�� GGeenneerraallmmeennttee ssee pprreesseennttaa ccuuaannddoo ffaallllaa eell aaiissllaammiieennttoo eennttrree ddooss ppuunnttooss ccoonn ddiiffeerreennttee ppootteenncciiaall
Schneider Electric 23
Origen de fallas – Arco Interno
�� OlOlvviiddoo ddee uunnaa hheerrrraammiieennttaa ddeessppuuééss ddeell mmaanntteenniimmiieennttoo
�� AAmmbbiieennttee mmuuyy ccoorrrroossiivvoo
�� FFoorrzzaarr llooss iinntteerrbbllooqquueeooss
�� SSoobbrreetteennssiioonneess
�� FFaallllaa ddeell ssiisstteemmaa ddee pprrootteecccciióónn
�� FFaallllaa ddee uunn ccoommppoonneennttee
�� CCiieerrrreess ffoorrzzaaddooss
Schneider Electric 24
Consecuencias de fallas – Arco Interno
�� SSoobbrreeccaalleennttaammiieennttoo iimmppoorrttaannttee ((2200,,000000 °°CC))
�� CCrreeaacciióónn ddee ggaasseess ccaalliieenntteess yy ddee ppaarrttííccuullaass iinnccaannddeesscceenntteess
�� EElleevvaacciióónn ddee llaa pprreessiióónn
�� DDeetteerriioorroo yy ddeessttrruucccciióónn ddee ppiieezzaass
�� EExxppuullssiióónn ddee eelleemmeennttooss ((ggaasseess,, ccoommppoonneenntteess))
�� RRaaddiiaacciióónn ttéérrmmiiccaa IInntteennssaa
�� VVaappoorriizzaacciióónn ddee ccoommppoonneenntteess aaddyyaacceenntteess.. EEll ccoobbrree ssee eexxppaannddee 6677,,000000 vveecceess
�� IIggnniicciióónn ddee MMaatteerriiaalleess FFllaammaabblleess
Schneider Electric 25
Obligaciones para el equipamiento – Arco Interno
●Debe resistir stresses mecánicos y térmicos.
●Debe proteger al operador contra todo riesgo resultante de los efectos devastadores de un posible arco interno.
●El diseño del cubículo debe permitir contener los efectos de arcos. (extinción interna, resistencia mecánica y térmica)
� Selección de materiales no inflamables.
� Canalización de gases calientes.
Schneider Electric 26
Schneider Electric 27
ARC Flash
Schneider Electric 28
Schneider Electric 29
Square D (D.R.)
ARC Flash� ¿Qué es la energía incidente?
� Es la cantidad de energía térmica por unidad de área recibida en una superficie localizada a unadistancia específica de un arco. Se mide en cal/cm2.
� Qué es una quemadura? � Posicionando un dedo sobre la llama de un
encendedor (de Cigarrillos), durante un segundo, la exposición iguala a 1 cal/cm²
� La exposición de energía de 1 a 2 cal/cm2 causará una quemadura 2do grado en la piel humana
Schneider Electric 30
ARC Flash
● No se deben realizar trabajos en partes vivas o energizadas a menosque :
� Desenergizar genere una condición de riesgo adicional o mayor
� No sea posible debido al diseño del equipo o a las limitaciones en la operación
● De otra manera se presentan riesgos de:� Descarga
� Explosión� Quemaduras por calor
Cortesía de Bussman (R)aSquare D (R)
Schneider Electric 31
� Los estudios de flameo por arco son realizados para:
� Definir los límites de Flameo de arco
� Definir las distancias de trabajo
� Calcular la energía incidente� Seleccionar el equipo de protección
personal adecuado (EPP)� Definir e implementar políticas de
seguridad
ARC Flash
Schneider Electric 32
Schneider Electric 33
G
Sistema
IccIcc==ΣΣ IIcontribucicontribucióónn
� Estudios eléctricos de Cortocircuito� ¿Porqué es requerida la información de los estudios de cortocircuito?
ARC Flash
Schneider Electric 34
0.5 1 10 100 1K 10K0.01
0.10
1
10
100
1000
CURRENT IN AMPERES
mine.tcc Ref. Voltage: 480 Current Scale x10^0
TIM
E IN
SE
CO
ND
S
G
Sistema
� Estudios eléctricos de Coordinación de Protecciones� ¿Porqué es requerida la información de los estudios de coordinación
de protecciones?
Arc Flash
Schneider Electric 35
G
Sistema
IccIcc==ΣΣ IIcontribucicontribucióónn
tt33==f(If(Ifallafalla 33))
CaloriasCalorias==f(I,tf(I,t))
tt11==f(If(Ifallafalla 11))
tt22==f(If(Ifallafalla 22)) tt44==f(If(Ifallafalla 44)) 1515 2525 6060
ARC Flash� Estudios eléctricos de Arc Flash
� ¿En qué consiste el estudio de Arc Flash?
Schneider Electric 36
Arc Flash
� Los límites de riesgo de flameo por arco eléctrico se calculan para evitar que personas sin la protección adecuada trabajen dentro de las áreas de riesgo
� Los límites de riesgo de flameo por arco eléctrico se calculan para evitar que personas sin la protección adecuada trabajen dentro de las áreas de riesgo
Schneider Electric 37
Confiabilidad
Schneider Electric 38
Confiabilidad en sistemas de distribución
Schneider Electric 39
Productividad
Schneider Electric 40
El fenómeno del ArcoEl ARCO crece en tiempo de un milisegundo.La Resistencia durante la descarga del ARCO puede variar.La Energía liberada es proporcional a ~ I² x t. (véase IEEE 1584)
0 100 200 400 ms
Incendio de Cables(~600°C)
Incendio deCobre(~1100°C)
Fundición demetales(~1550°C)
I²t, kA² s
Tiempo total para cortarcon protección de ARCO:7 + (50 .. 80) ms
Schneider Electric 41
El daño causado por el ARCO depende de la corriente del ARCO y del TIEMPO.
0 100 200 500 ms
Poco o ningúndaño para los equipos
Equipos sufren daños
Daño extensivo al equipo
I²t, kA² s
Schneider Electric 42
ConsecuenciasMuchas veces el daño para los equipos es extenso:
• Pérdida del Proceso•Daño a los Equipos•Heridas
TENAGA BLAST: una persona murió y otra fue herida cuando una celda en Tenga Nasional Berhad’s 33 kV en Sungei Petani, Kedah, explosionó cuando se llevaba un trabajo de inspección el Martes.Las noticias informaron que el Sr. BalrajSingh, 29 años, ingeniero, falleció por quemaduras serias en el hospital de SungeiPetani, mientras que el Sr. Jamaludin Isamil, 44 años, sufrió quemaduras en su rostro.
Schneider Electric 43
Daños extensivos de celdas …
Schneider Electric 44
Métodos para disminuir el tiempo de arco:
• Protección convencional de sobrecorriente
• Protección diferencial de barras (87B)
• Protección basada en detección de Luz (& Corriente)
Schneider Electric 45
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
Schneider Electric 46
Protección de Barras de alta impedancia (87B)
• TCs Extras y cableado• Ingeniería complicada incluyendo dimensionado de resistores
• Tiempo de operación típicamente :15 – 50 ms
Tiempo total típico de eliminación de la falla: 15 ms (prot)+ 80 ms (CB) = 95 ms
50/51, 50/51N
50/51, 50/51N
50/51, 50/51N
50/51, 50/51N
87
87B
Schneider Electric 47
Uso de sensores ópticos para la protección contra el arco eléctrico
Operación basada en• Luz & Corriente• Luz solamente
Tiempo de Operación• 2 – 7ms / sistema dedicado de protección contra arco• 15 ms / integrado en los relés numéricos de protección
&L >
I >Trip
&L > Trip
Schneider Electric 48
Interruptor y sección de barras dañados
Experiencia en campo, Eskom- África del Sur:ANTES de implementar protección de arco
Schneider Electric 49
Daño limitado a compartimento de cables
Experiencia en campo, Eskom- África del Sur:DESPUÉS de implementar protección de arco
Schneider Electric 50
Pruebas en laboratorio de Kema / USA:50 kA - 500 ms corto circuito sin protección de arco
Schneider Electric 51
Pruebas en laboratorio de Kema / USA:50 kA - 500 ms corto circuito sin protección de arco
Schneider Electric 52
Pruebas en laboratorio de Kema / USA:50 kA - 500 ms corto circuito sin protección de arco
Schneider Electric 53
Pruebas en laboratorio de Kema / USA:50 kA corto circuito con protección de arco (57 ms)
Schneider Electric 54
Pruebas en laboratorio de Kema / USA:50 kA corto circuito con protección de arco (50 ms)
Schneider Electric 55
Características del relé VAMP:•Disparo por Luz y Sobrecorriente o solamente Luz
•Medición de corriente de fases y neutro (opcional)
•Operación en zonas
•Conexión hasta 16 unidades esclavos
•Tiempo de operación 7 ms con relé
de disparo electromecánico
•Display informativo
•Supervisión Interna Completa
Schneider Electric 56
X1 X4
VAMP 221
AB
Zone 1 Zone 2 X3 X4X2
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
Zone 1 Zone 2 X3 X4X2
VX001VX001
VX001
3L 3L
Zone 3
CBFP (L> & I> int) CBFP (L> & I> ext)
X1
4c
Aplicaciones
Schneider Electric 57
• Selectividad para sistemas de varias entradas• Sensor puntual, fácil instalación y reemplazo, localización de falla • Sensor fibra óptica para celdas de BT y ductos de barras
Aplicaciones
Schneider Electric 58
Ejemplo de instalación de los sensores
Schneider Electric 59
Schneider Electric 60
Sensor Portátil
- Seguridad Extra durante el trabajo
Schneider Electric 61
Sensores de humo pueden ser conectados a las entradas de los relés de arco
Schneider Electric 62
Protección de Arco en el relé de protección
Schneider Electric 63
Situación normal:El transformador principal alimenta la barra.
I>
&
El sensor transfiere la información de luz al relé en 1ms.
El flujo de corriente de falla.
Luz y corriente :DISPARO!
La falla de arco sucede en elcompartimiento de cablesSolamente se dispara el alimentador fallado. La barra y otros alimentadores continúan energizados.
Ejemplo 1
Schneider Electric 64
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.
Schneider Electric 65
I> &
El sensor transfiere la información de luz a la unidad maestro vía la unidad de esclava 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.
Schneider Electric 66
�Auto- supervisión total del sistema:• Unidades• Sensores de arco !!!• Cables• Indicación en caso de falla
�Selectividad:• Alimentador• Zona
�Localización de falla:• Indicación de posición
Confiabilidad del sistema
Schneider Electric 67
CONCLUSIONES:• Disparo por Luz y Sobrecorriente o solamente Luz
• Medición de corriente de fases y neutro
• Operación en zonas
• Tiempo de operación 7 ms con reléde disparo electromecánico
• Display informativo
• Supervisión Interna Completa
• Puede ser combinado con otros relés de VAMP
Schneider Electric 68
Eficiencia
Schneider Electric 69
Transformadores de Distribución en Aceite (ODT)Alta Eficiencia ( HE+)Hasta 1250kVA 36Kv, 50/60Hz
Schneider Electric 70
Make the most of your energy™