Gestión de Potencia MT - Schneider Electric

Gestión de la Potencia enMedia Tensión

El dilema de la energíaSchneider Electric 2

El dilema de la energía está para quedarseLos hechosLas necesidadesvsDemanda energética hasta 2050Demanda Energía Eléctricahasta 2030Fuente: IEA 2008Emisiones de CO 2 para evitarcambios climáticos drásticosFuente: IPCC 2007, figure (vs. 1990 level)La Gestión integral de la energía es la clavepara abordar el dilemaSchneider Electric 3

Schneider ElectricEspecialista global en gestión deEnergíaProducción& transmisión de EnergíaHacer energía:•Segura•Confiable•Eficiente•Productiva•VerdeCubre elDel consumoMundial deEnergíaUso de EnergíaSchneider Electric 4

Ciclo para hacer gestión EnergíaSchneider Electric 5

Definir y medir● Que medir y como medir lo difícil● Requiere una clara comprensión del consumo de energía actual y enparticular del consumo excesivo● Requiere un pronóstico preciso para identificar el consumo excesivo● Datos de tiempo de inactividad y producción son necesarios para predecircon exactitudSchneider Electric 6

Analizar y comprender● Los datos deben ser recolectados para un análisis detalladode las causas de los picos de energía● Los datos confiables permiten a los administradores tomardecisiones que estén alineadas con los objetivos de los KPIscorporativos y consumo de energíaSchneider Electric 7

Mejorar●Una solución energética debe apoyar la evaluacióncomparativa del consumo de energía, hecha en varios sitios yplantas de procesamiento, una clave de mejoramiento●Datos confiables, validados y oportunos son necesarios parareportes y realización de mejoras●El consumo de energía debe ser visible por departamento, shift orfacilitySchneider 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 procesosautomatizados para: Capturar de datos Visualizar los datosSchneider Electric 9

Gestión de Energía involucrandoel concepto Smart GridSchneider Electric 10

Evolución del transfer de energía aGrid Amplia generación ConsumidoresCentrales eléctricasHidroRed de TransmisiónPowerFlowsRed de DistribuciónFabricasConstrucciónIndustrialIndustria Construcción Residencial Infra estructuraSchneider Electric 11

Evolución del transfer de energía aGridGeneración distribuida Amplia generación ConsumidoresFabricasCHPCentrales eléctricasPlantasDieselMicro-generaciónConstrucciónIndustrialPlantas generación virtualPowerFlowsAlmacenamientoEnergíaResidencialParque EólicosSchneider Electric 12Source: EU

Los parámetros de la ecuación varían enel mundo. … Que necesitamos?Transmisión sobrecargada& infraestructura obsoleta• Apagones• Pico de situaciones criticas• Volatilidad de Precio• Problemas de CyberseguridadNo regulación & Distribución deGeneración• Competencia en en el el suministro• Integración de de fuentes de de energíarenovables• Redes cada vez mas restringidasModernización infraestructurade Distribución• Redes subterráneas• Perdidas• Competencia en el el suministro• AutomatizaciónCreciente demanda deenergía… y perdidas• Pico de de situaciones criticas• Robo de de energíaCreciente demanda deenergía•Creciente consumo•Congestión en Transmisión•Emisiones de CO 2Schneider Electric 14

SmartGrid : 5 aéreas claves paraSEGeneración centralizadaUtilidadde la redUtilidadde la redConsumidoresTransmisiónDistribuciónRespuesta a lademandaResidentialEfficient HomeDistribuciónFlexibleIndustriaBuildingsData CentresResidentialViviendas Eficientes(incl. EV charginginfrastructure)Comercial& IndustrialEmpresas EficientesEmpresas Eficientes(incl. EV charginginfrastructure)Plantas Energía renovableInfrastructureSmart Generación(bulk, distributed & renewable)Distributed GenerationSolucionesAutomatizaciónSchneider Electric 15

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Funcionalidades de Smart Grid serán implementadasgradualmenteFase 3 :De 5 a 10 añosGestión distribuida completa &Apertura del mercadoFunccionesFase 2 :Próximos 5 añosIntegración& flexibilidad de redFase 1 :Pasado para países madurosPresente para los emergentes ConfiabilidadPASADOPRESENTEFUTUROSchneider Electric 17

SeguridadSchneider Electric 18

RETIE:• Artículo 17.9.2 define “Las celdas de media tensión, tambiéndenominadas cuadros, paneles, consolas o armarios, deben cumplir losrequisitos 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 certificadode conformidad de producto”Schneider Electric 19

RETIE: Para prevenir accidentes por arcos internos, se deben cumplir lossiguientes criterios:•Las puertas y tapas deben tener un seguro para permanecercerradas.•Las celdas deben permitir controlar los efectos de un arco(sobrepresión, esfuerzos mecánicos y térmicos), evacuando losgases hacia arriba, hacia los costados, hacia atrás o dosmetros por encima•Las piezas susceptibles de desprenderse, tales como chapas omateriales aislantes, deben estar firmemente aseguradas.•Cuando se presente un arco, no debe perforar partes externasaccesibles, ni debe presentarse quemadura de los indicadorespor gases calientes.•Conexiones efectivas en el sistema de puesta a tierra.Schneider Electric 20

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IEC University y publicaciones de IEEE”“Entre cinco y diez veces al día ocurre explosiones de arcoen los Estados Unidos”“Cada año, mas de 2000 personas son tratados en centrosde quemaduras con daños severos de ARC-flash”Schneider Electric 22

IntroducciónArco eléctrico..? Es la circulación de corriente a través de un medio físico. Generalmente se presenta cuando falla el aislamiento entre dos puntos condiferente potencialSchneider Electric 23

Origen de fallas – Arco InternoOlvido de una herramienta después delmantenimientoAmbiente muy corrosivoForzar los interbloqueosSobretensionesFalla del sistema de protecciónFalla de un componenteCierres forzadosSchneider Electric 24

Consecuencias de fallas – Arco InternoSobrecalentamiento importante (20,000 °C)Creación de gases calientes y de partículasincandescentesElevación de la presiónDeterioro y destrucción de piezasExpulsión de elementos (gases,componentes)Radiación térmica IntensaVaporización de componentesadyacentes. El cobre se expande67,000 vecesIgnición de Materiales FlamablesSchneider Electric 25

Obligaciones para el equipamiento –Arco Interno●Debe resistir stresses mecánicos y térmicos.●Debe proteger al operador contra todo riesgoresultante de los efectos devastadores de unposible arco interno.●El diseño del cubículo debe permitir contenerlos efectos de arcos.(extinción interna, resistencia mecánica y térmica) Selección de materiales no inflamables. Canalización de gases calientes.Schneider Electric 26

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ARC FlashSchneider Electric 28

ARC Flash ¿Qué es la energía incidente? Es la cantidad de energía térmica por unidad deárea recibida en una superficie localizada a unadistancia específica de un arco. Se mide encal/cm 2 . Qué es una quemadura? Posicionando un dedo sobre la llama de unencendedor (de Cigarrillos), durante un segundo, laexposición iguala a 1 cal/cm² La exposición de energía de 1 a 2 cal/cm 2 causará unaquemadura 2 do grado en la piel humanaSquare D (D.R.)Schneider Electric 29

ARC Flash● No se deben realizar trabajos en partes vivas o energizadas a menosque :Desenergizar genere una condición de riesgo adicional o mayorNo sea posible debido al diseño del equipo o a las limitaciones en laoperación● De otra manera se presentan riesgos de: Descarga Explosión Quemaduras por calorSquare D (R)Cortesía de Bussman (R)aSchneider Electric 30

ARC Flash Los estudios de flameo por arco sonrealizados para: Definir los límites de Flameo de arco Definir las distancias de trabajo Calcular la energía incidente Seleccionar el equipo de protecciónpersonal adecuado (EPP) Definir e implementar políticas deseguridadSchneider Electric 31

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ARC Flash Estudios eléctricos de Cortocircuito ¿Porqué es requerida la información de los estudios de cortocircuito?GIcc=Σ I contribuciónSistemaSchneider Electric 33

Arc Flash Estudios eléctricos de Coordinación de Protecciones ¿Porqué es requerida la información de los estudios de coordinaciónde protecciones?CURRENT IN AMPERES1000100G101TIME IN SECONDS0.10Sistema0.010.5 1 10 100 1K 10Kmine.tcc Ref. Voltage: 480 Current Scale x10^0Schneider Electric 34

ARC Flash Estudios eléctricos de Arc Flash ¿En qué consiste el estudio de Arc Flash?Gt 2 =f(Ifalla 2 )t 1 =f(Ifalla 1 )Icc=Σ I contribuciónt 3 =f(Ifalla 3 )Calorias=f(I,tf(I,t)t 4 =f(I falla 4 ) 15 25 60f(I fallaSistemaSchneider Electric 35

Arc FlashLos límites de riesgo de flameo por arco eléctrico se calculan paraevitar que personas sin la protección adecuada trabajen dentro de lasáreas de riesgoSchneider Electric 36

ConfiabilidadSchneider Electric 37

Confiabilidad en sistemas de distribuciónSchneider Electric 38

ProductividadSchneider Electric 39

I²t, kA² sEl 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)Incendio deCobre(~1100°C)Fundición demetales(~1550°C)Tiempo total para cortarcon protección de ARCO:7 + (50 .. 80) msIncendio deCables(~600°C)0 100 200 400 msSchneider Electric 40

El daño causado por el ARCO depende de la corriente del ARCO ydel TIEMPO.Daño extensivo al equipoI²t, kA² sEquipos sufren dañosPoco o ningúndaño para losequipos0 100 200 500 msSchneider Electric 41

ConsecuenciasMuchas veces el daño para losequipos es extenso:• Pérdida del Proceso• Daño a los Equipos• HeridasTENAGA BLAST: una persona murió y otrafue herida cuando una celda en TengaNasional Berhad’s 33 kV en Sungei Petani,Kedah, explosionó cuando se llevaba untrabajo de inspección el Martes.Las noticias informaron que el Sr. BalrajSingh, 29 años, ingeniero, falleció porquemaduras serias en el hospital de SungeiPetani, mientras que el Sr. Jamaludin Isamil,44 años, sufrió quemaduras en su rostro.Schneider Electric 42

Daños extensivos de celdas …Schneider Electric 43

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 44

Subestación típica de MT/BT con protección convencionalI preI faultI post50/51,50/51N87• Muestreo 15-30 ms• Contacto 5 ms• Retardo 30 - 350 ms• Interruptor 50 - 80 ms50/51,50/51NTiempo completo de interrupción:- Salida 15+5+30+80 = 130 ms + AR- Entrada 15+5+350+80 = 450 msRed aterrizada con resistencia:- Tiempos de operaciones elevados!50/51,50/51N50/51,50/51NSchneider Electric 45

Protección de Barras de alta impedancia (87B)• TCs Extras y cableado• Ingeniería complicada incluyendo dimensionado deresistores• Tiempo de operación típicamente :15 – 50 ms50/51,50/51N87Tiempo total típico de eliminación de lafalla: 15 ms (prot)+ 80 ms (CB) = 95 ms87B50/51,50/51N50/51,50/51N50/51,50/51NSchneider Electric 46

Uso de sensores ópticos para la proteccióncontra el arco eléctricoOperación basada en• Luz & Corriente• Luz solamenteL >I >&L >Trip&TripTiempo de Operación• 2 – 7ms / sistema dedicado de protección contra arco• 15 ms / integrado en los relés numéricos de protecciónSchneider Electric 47

Experiencia en campo, Eskom- África del Sur:ANTES de implementar protección de arcoInterruptor y sección de barras dañadosSchneider Electric 48

Experiencia en campo, Eskom- África del Sur:DESPUÉS de implementar protección de arcoDaño limitado a compartimento de cablesSchneider Electric 49

Pruebas en laboratorio de Kema / USA:50 kA - 500 ms corto circuito sin protección de arcoSchneider Electric 50

Pruebas en laboratorio de Kema / USA:50 kA - 500 ms corto circuito sin protección de arcoSchneider Electric 51

Pruebas en laboratorio de Kema / USA:50 kA - 500 ms corto circuito sin protección de arcoSchneider Electric 52

Pruebas en laboratorio de Kema / USA:50 kA corto circuito con protección de arco (57 ms)Schneider Electric 53

Pruebas en laboratorio de Kema / USA:50 kA corto circuito con protección de arco (50 ms)Schneider Electric 54

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 reléde disparo electromecánico•Display informativo•Supervisión Interna CompletaSchneider Electric 55

AplicacionesVAMP 2212 Inc omers 3 ARC ZonesACBFP (L> & I> int)CBFP(L> & I> I> ext)BB3L4c3L 3LVX001VX001VX001X4Zone 1 X1 X1X2Zone 2 Zone X4 3X3 X4Zone 1Zone 2Zone 3Schneider Electric 56

Aplicaciones• 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 barrasSchneider Electric 57

Ejemplo de instalación de los sensoresSchneider Electric 58

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Sensor Portátil- Seguridad Extra durante el trabajoSchneider Electric 60

Sensores de humo pueden ser conectados a lasentradas de los relés de arcoSchneider Electric 61

Protección de Arco en el relé de protecciónSchneider Electric 62

Ejemplo 1Situación normal:El transformador principalalimenta la barra.I>&El sensor transfiere lainformación Luz La falla y corriente de arco de : luzal DISPARO! sucede relé en en 1ms. elSolamente compartimiento se dedispara El cables flujo de el corrientealimentador de falla. fallado.La barra y otrosalimentadorescontinúanenergizados.Schneider Electric 63

Ejemplo 2I>&Situación normal:El transformador principalalimenta la barra.La falla sucede en elinterruptor de salidaEl sensor decompartimiento deLuz interruptor El relé y corriente: de salida transfiere noDISPARO! la mide información la corriente de deEl luz falla. flujo relé Entonces, de corriente 1 ms. lade Se información dispara falla. el de luzinterruptor es transferida principal a lapor entrada que el principal.interruptor de salidafalló.Schneider Electric 64

Ejemplo 3Situación normal:El transformador principalalimenta la barra.I>&El La sensor falla de transfiere arco lainformación sucede Se dispara en la el de barra. luz ala interruptor unidad maestro de laLuz vía entrada y la corriente: unidad principal deEl DISPARO! esclava porque flujo de en la corriente falla 1 ms. estade en falla. la barra.Schneider Electric 65

Confiabilidad del sistemaAuto- supervisión total del sistema:• Unidades• Sensores de arco !!!• Cables• Indicación en caso de fallaSelectividad:• Alimentador• ZonaLocalización de falla:• Indicación de posiciónSchneider Electric 66

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 VAMPSchneider Electric 67

EficienciaSchneider Electric 68

Transformadores de Distribución en Aceite (ODT)Alta Eficiencia ( HE+)Hasta 1250kVA 36Kv, 50/60HzSchneider Electric 69

Make the most ofyour energySchneider Electric 70