Ultimos Desarrollos en Protección ante Fallas a Tierra y

Transcription

ABB - Business Unit Enclosure and DIN Rail Products
Augusto Tolcachier, 28.05.13
Ultimos Desarrollos en Protección ante
Fallas a Tierra y Sobretensiones
© ABB Schweiz AG
Low Voltage Products
June 4, 2013 | Slide 1
Líder global en tecnologías de potencia y de automatización
Posición de liderazgo en los principales negocios

145,000 empleados en más de 100 países

Ordenes 2012: 40 mil millones de dólares

Se forma en 1988 mediante la fusión de las
compañías de ingeniería Brown Boveri
(Suiza) y ASEA (Suecia)

Estas empresas predecesoras se fundaron
en 1883 y 1891

Cotiza en bolsa (NY, ZH, ST) y tiene sede en
Suiza
Organización de ABB
Cinco divisiones globales
Power
Products
Power
Systems
Discrete
Automation
and Motion
Low Voltage
Products
Process
Automation
El portafolio de ABB cubre:


Productos eléctricos de
automatización, protección,
control e instrumentación,
para la generación de
energía y procesos
industriales
Productos y soluciones para
la transmisión y la
distribución de la energía

Productos de baja tensión

Motores y variadores de
velocidad

Sistemas para edificios
inteligentes (domótica)

Robots y sistemas robotizados

Service
Innovación, ventaja competitiva clave de ABB
Constante inversión en Investigación y Desarrollo



© ABB Schweiz AG
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Mas de 1,3 billiones de dólares invertidos anualmente en I&D
7,500 científicos e ingenieros
Colaboración con 70 universidades
 MIT (USA), Tsinghua (China), KTH Royal Institute of
Technology (Suecia), Indian Institute of Technology (New
Delhi), ETH (Switzerland), Karlsruhe (Germany), AGH
University of Science and Technology (Poland)
División Low Voltage Products
Información clave

31,000 empleados en el mundo

113 plantas industriales en 35 países

Actividad comercial en más de 100
países

Facturación: 6.700 millones de
dólares durante 2011

150.000 productos (catalog numbers)

Más de un millón de productos
entregados cada día

Base instalada para service superior a
los 15.000 millones de dólares
Enclosures and DIN Rail Products
Interruptores para montaje sobre riel DIN (MCBs)
S 800

Corrientes nominales: 0,1A a
125A

Capacidad de interrupción: 3
a 50kA

Curvas de disparo: B, C, D, K,
Z, KM, UCB, UCK

Certificaciones de Normas
Internacionales (IEC, UL,
CCC, …)

Interruptores selectivos,
regulables, etc

Accesorios: contactos de
señalización y auxiliares,
bobinas de apertura, y de
baja tensión, comando
motorizado, reconectador,
ATT GSM, …

WT63 (limitador selectivo)
S 200 M
S 200 P
S 200
S 500
SH 200
S 280 UC
S 200 U
S 290
S 200 UP
SN201
Interruptores Diferenciales

Rango completo de interruptores
diferenciales (RCDs) totalmente
compatibles con los MCBs

RCDs desde 16A a 125A

Corrientes de disparo 0,01 to 1A

RCBO 0.1A a 125A / hasta 690Vac

Capacidad de apertura de hasta 50kA

Curvas de actuación: AC, A, B, S
(selectivos), AP-R (altamente
inmunizados)
Uso de RCDs – Protección Básica y de Falla
Riesgos asociados a fallas en la aislación

Una falla en la aislación,
independientemente de su causa,
representa un riesgo para:

La seguridad de las personas

La seguridad de la propiedad
(riesgo de incendio o explosión,
debido al excesivo incremento de
temperatura localizado)

La disponibilidad de la energía
eléctrica (desconexión de parte
de la instalación para aislar la
falla).
Impacto de la corriente eléctrica
La corriente eléctrica puede ser peligrosa debido a:
• la circulación de la corriente eléctrica a través del cuerpo humano,
• efectos de los arcos eléctricos,
• efectos secundarios (por ejemplo, cuando se trabaja sobre una escalera).
El impacto sobre el cuerpo humano depende de:
• el valor de la corriente,
• tipo de corriente,
• por que parte del cuerpo circula,
• la duración,
• la frecuencia.
Las consecuencias pueden ser:
• daños físicos
- quemaduras
• daños sicológicos
- contracción muscular, ataque cardíaco
- destrucción de células
Definición: Contacto Directo
Se habla de Contacto
Directo cuando una
persona entra en contacto
con partes vivas o
conductores que están
normalmente energizados.
La protección principal
contra Contacto Directo es
la prevención física del
contacto, mediante
barreras, aíslación, etc.
Estas clases de medidas
de protección se conocen
como Protección Básica.
Definición: Contacto Indirecto
Se habla de Contacto Indirecto cuando
una persona entra en contacto con un
elemento que accidentalmente esta
energizado, y que usualmente no lo
esta.
Esto podría suceder por una falla en la
Protección Básica.
Si una persona entra en contacto con
este elemento energizado, circulará una
corriente a través de el.
La protección principal contra contactos
indirectos es la desconexión automática
de la alimentación del equipo
respectivo. Esta clase de protección se
conoce como Protección de Falla.
Impacto fisiológico de la corriente sobre el cuerpo
humano, según IEC 60479-1
El peligro de electrocución
Cuando una corriente
mayor a 30 mA circula por
parte del cuerpo humano,
hay un serio peligro para la
persona si la corriente no
es interrumpida muy
rápidamente. Por este
motivo se ha fijado en
30mA el umbral de
detección cuando se
requiere proteger a la gente
contra contacto directo.
30mA
Uso de RCDs contra contactos indirectos
La tensión de toque
prospectiva Ut es la tensión
que, debido a una falla en
la aislación, esta presente
entre una parte conductora
y un punto de la tierra
suficientemente
alejado,
con potencial cero.
Ella representa el máximo
valor efectivo de la tensión
de toque; por lo tanto, este
valor es considerado como
la
mas
desfavorable
condición
posible
para
consideraciones
de
seguridad.
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De la curva de seguridad de la Figura 2
(tomada la la publicación IEC), resulta que:
para todas las tensiones menores a 50 V, el
tiempo de tolerancia es infinito
-
-
Fig. 2 Curva de seguridad tiempo tensión
La curva aqui mostrada se refiere a
un ambiente normal; en ambientes
particulares, la resistencia de toque
del cuerpo humano a tierra
disminuye
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a 50 V el tiempo de tolerancia es de 5 s.
Por lo tanto, si la protección contra contacto
indirecto se logra mediante la desconexión
automática del circuito, es necesario
asegurar que la apertura se realice
cumpliendo con esta curva de seguridad
tensión-tiempo (para cualquier sistema de
distribución). Debido a que no es fácil
evaluar la tensión de toque, se han definido
valores convencionales.
Los tiempos de desconexión de los equipos de
protección han sido establecidos como una función de
la tensión nominal de la instalación para sistemas TN y
de la tensión de toque prospectiva para sistemas TT.
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RCD: principio de operación y componentes
L1
L3
L2
N
1
6
8
5
7
2
3
L1
1. Mecanismo de apertura
4. Boton de prueba
7. Transformador toroidal
L2
L3
N
2. Rele de apertura
3. Resistencia (circuito de prueba)
5. Circuito de prueba
6. Arrollamiento primario
8. Arrollamiento secundario
Principales componentes de un RCD ABB
Relé electromagnético
Transformador
toroidal +
Arrollamiento
secundario
Circuito electrónico
Formas de onda de las corrientes de falla a tierra
De acuerdo al tipo de carga, las formas de onda de las corrientes de
fallas a tierra pueden ser diferentes, en terminos de forma y frecuencia, y
pueden ser clasificadas, al menos, en 4 tipos:
Corriente de linea
1)
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Corriente de falla a tierra
Una carga lineal (resistencia, impedancia, capacitor)
genera, en caso de una falla a tierra, una corriente
sinusoidal alterna, manteniendo la frecuencia de la
tensión de alimentación
Corriente de linea
2)
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Una carga no lineal (diodo, transistor, etc) genera, en
caso de una falla a tierra, una corriente alterna o
pulsante con una componente de continua
L1
L2
L3
N
PE
IB
Corriente de linea IB
I
Six-pulse bridge rectifier
3)
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IB
I
t
En presencia de un dispositivo que contiene una
sección rectificadora, se puede generar una corriente
continua suave.
t
4)
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En presencia de un inversor (variador de frecuencia),
se puede generar una corriente de falla a tierra con
frecuencia variable y elevado contenido harmónico.
Clasificación de los RCDs de acuerdo a las Normas
Los Dispositivos de Corriente Residual (RCDs) son usualmente
clasificados de la siguiente forma:

RCCBs (F200, FH200)


RCBOs (DS9-DS200)


IEC 61009-1 : Residual current operated circuitbreakers with integral overcurrent protection for
household and similar uses (RCBOs)
RCD-Blocks (DDA200)

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IEC/EN 61008-1 : Residual current operated circuitbreakers without integral overcurrent protection for
household and similar uses (RCCBs)
IEC 61009-1, Annex G: Additional requirements and
tests for RCBOs consisting of a circuit-breaker and
a residual current unit designed for assembly on
site.
La Norma IEC/EN 61008/9 clasifica a los dispositivos de
acuerdo a la forma de onda de la corriente de falla a tierra,
que ellos pueden detectar, según se indica a continuación:
 Type AC: sensible solo a la corriente alterna
 Type A: sensible a la corriente alterna o a corriente pulsante
con una componente de DC
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Los tipos A y AC no pueden
detectar corrientes de fallas d.c.
porque su principio de operación les
permite disparar solo cuando hay
una variación del flujo magnético en
el circuito magnético!

!
Los tipos A y AC pueden detectar
corrientes de falla con una
frecuencia de 50Hz o similar,
mientras que no pueden detectar
correctamente formas de onda de la
corriente de falla con una
frequencia nominal muy diferente a
50Hz y con un contenido armónico
elevado.

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Normas para RCDs tipo B
Para detectar formas de onda de las corrientes de falla a
tierra similares a una continua suave (sin ripple) o con
componentes de frecuencias altas, se introdujeron los
RCDs tipo B.
Los RCDs tipo B no se mencionan en las Normas de
referencia para RCDs IEC/EN 61008-1 e IEC/EN 61009-1.
Estos nuevos dispositivos estan incluidos en el Reporte
Técnico IEC 60755 (general requirements for residual
current operated protective devices), en la sección
4.2.10.3. donde se especifican todos los tipos adicionales
de corrientes residuales que un RCD tipo B puede
detectar.
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Normas para RCDs tipo B
Ademas, se ha publicado la Norma Internacional IEC 62423 Ed.2
(“Type F and type B residual current operated circuit-breakers with
and without integral overcurrent protection for household and
similar uses”). Ella especifica los requerimientos adicionales para
los RCDs tipo B.
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
Esta Norma solo puede ser usada conjuntamente con IEC
61008-1 (para RCCBs) e IEC 61009-1 (para bloques RCD y
RCBOs):

Esto significa que los RCDs tipo B tienen que cumplir con todas
las prescripciones de IEC 61008/9.

Los RCDs tipo B tiene que ser marcados con los simbolos
siguientes, que resaltan la capacidad del dispositivo para
detectar cada tipo de corriente de falla:
Aplicación especial: Solución para disparos no deseados
Pregunta: Cuando el disparo de un RCD debe ser considerado
como “no deseado”?
Respuesta: Cuando el RCDs dispara sin la presencia de una
corriente de falla a tierra representativa, o de un contacto dirécto
de una persona con una parte energizada.
Causas típicas de disparos no deseados de RCDs son:

presencia de corrientes de fuga a tierra de valores moderados
pero con alto nivel de armónicos o de alta frecuencia

presencia de corrientes transitorias impulsivas (usualmente
causadas por la apertura y cierre de cargas capacitivas o
inductivas);


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sobretensiones causadas por descargas atmosféricas
corrientes transitorias impulsivas adicionadas a las corrientres de
fuga normales ya presentes (causadas por dispositivos
electrónicos)
Cuales son las soluciones posibles?
De acuerdo a IEC 62350 (Guidance for
the correct use of residual currentoperated protective devices (RCDs) for
household and similar) las soluciones
recomendadas son:

“installation” solution:


“product” solution:

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Dividir la instalación en varios circuitos
diferentes, cada uno de ellos protegido
por un RCD
Seleccionar un RCDs que sea mas
resistente a los disparos no deseados
=> tipo ABB APR
Appliances
Earth leakage current
From
To
Computers
1 mA
2 mA
Printers
0,5 mA
1 mA
Small portable appliances
0,5 mA
0,75 mA
Fax machines
0,5 mA
1 mA
Photocopiers
0,5 mA
1,5 mA
Filters
around 1 mA
¿Porque es aconsejable dividir los circuitos?
En las instalaciones están presentes una cantidad
permanente de corrientes de fuga a tierra, debido al continuo
incremento de dispositivos electrónicos que contienen filtros
EMC.

Los valores típicos de las corrientes de fuga a tierra de
equipos electrónicos se muestran en esta tabla.

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
De acuerdo a IEC
62350(*), se recomienda que
la corriente de fuga a tierra
permanente no exceda 0,3
IΔn de la corriente de
protección del RCD!

La suma de las corrientes
de fuga a tierra producidas
por equipos electrónicos (aún
considerando el factor de
simultaneidad), podría
exceder la corriente de nooperación residual Idn de un
RCD (la cual es de 0,5 Idn)
(*) IEC62350. Guidance for the correct use of RCD’s for household and similar use
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IEC61008/9 clasifica a los
RCDs de acuerdo a su
resistencia a los disparos
no deseador, como:
 RCDs con resistencia normal
a los disparos no deseados
(general type = instantaneous)*

RCDs
con
resistencia
adicional a los disparos no
deseados (Selective type).
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Todos los RCDs son
ensayados contra disparos
no deseados con dos
pruebas distintas:

Onda de corriente
0,5s/100kHz (para probar la
capacidad del RCDs de resistir
las maniobras on/off).

Onda impulsiva de corriente
8/20 s (para probar la
capacidad del RCDs de resistir
descargas atmosféricas
indirectas).
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Principales componentes de un RCD ABB
Relé electromagnético
Transformador
toroidal +
Arrollamiento
secundario
Circuito electrónico
Additional components/effects of an RCDs AP-R type
Energy storing effect obtained by
means accumulation capacitor and
a voltage tracer opportunely
coordinated.
In this way the actuator, doesn’t
receive directly the signal form the
toroid but a signal which is the
average of the values that the IΔn
assume in the previous ms.
Result: all the “fast”
disturbances are cut.
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Clamp effect
obtained by means
of diodes zener.
Low-pass filter obtained
through resistors and
capacitors.
Result: cutting of
the high peaks of
signal coming
from toroid
Result: cutting of high
frequency component of
signal, (not dangerousness
on the human body).
AP-R results more than ten times more resistant to
unwanted tripping according to 8/20 wave test, than
standard ones (AC and A both).
Selective types are more resistant than AP-R types but they
cannot be made with sensitivity less than 100mA! (no
additional protection against direct contacts!!)
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Taking into consideration three different samples of RCDs*:

Instantaneous RCD 30mA

Selective RCD 300mA

AP-R RCD 30mA
The different behaviour has been illustrated in next slides.
* these values coming out from test on singles devices so the value are only
representative of this phenomenon.
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Istantaneous 30mA
Instantaneous 30 mA
The instantaneous 30 mA intervenes around 22mA with a tripping
time ≤ 35ms which decreases with the increase of the IΔn up to
10ms.
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Selective 300mA
Istantaneous 30mA
Instantaneous 30 mA
The selective 300mA trips at around 200mA with a tripping time of
180ms, which reduces with the increase of the IΔn remaining
however higher than that of the 30ms instantaneous
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Selective 300mA
AP-R 30mA
Istantaneos 30mA
Instantaneous 30 mA
The 30mA AP-R trips at around 25mA with a tripping time of
100..120ms which decreases with the increase of the IΔn up to
20 ms remaining always however in the same tripping zone of a
30mA instantaneous.
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Los RCDs tipo AP-R son aptos para todas las aplicaciones
donde se requiere asegurar seguridad y la continuidad de
servicio, previniendo al mismo tiempo los disparos no deseados.
Ejemplos típicos de ambientes de aplicación son los siguientes:
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1.
Ambientes sujetos a sobretensiones por descargas
atmosféricas
2.
Inserción simultánea de lámparas fluorescentes con
balastos electrónicos
3.
Inserción simultánea de aparatos de IT (computadoras o
dispositivos electrónicos)
4.
Dispositivos con capacitores que conectán las fases a
tierra, instalados en circuitos con cables largos
RCDs
Volvamos a los conceptos básicos
Pregunta: ¿Porque usamos RCDs?
Una respuesta muy común es: para prevenir fallas a tierra!
Mal !
Recuerdo: la protection mediante RCDs no puede prevenir
fallas.
Ellos realizan una desconexión automática, por lo tanto, ellos
básicamente interrumpen un circuito.
Cuando la continuidad de servicio tiene
que ser asegurada un tema clave es la
selectividad.
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RCDs
Selectividad

¿Porque selectividad?


¿Como se realiza?

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Para posibilitar aislar una parte de la instación del resto
del sistema.
Cuando se tiene una falla, solo el dispositivo instalado
inmediatamente aguas arriba de la falla tiene que
disparar.
RCDs
Selectividad
Una buena selectividad asegura:

La rápida detección de la falla

La rápida eliminación de la falla
SELECTIVIDAD
CONTINUIDAD DE SERVICIO
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NO SELECTIVIDAD
FALLA
NO CONTINUIDAD DE SERVICIO
RCDs
Coordinación
¿Porque coordinar los RCDs:
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
Para identificar y excluir solo la zona afectada por la falla

Para limitar los efectos de la falla

Para alcanzar un compromiso óptimo entre confiabilidad,
simplicidad y costo

Para garantizar la seguiridad de la gente y de las
instalaciones

Para asegurar continuidad de servicio
RCDs
Reglas para realizar selectividad con RCDs

Las reglas principales para asegurar la correcta selectividad entre los
RCDs instalados aguas arriba y aguas abajo son :

La sensibilidad de corriente del RCD instalado aguas arriba debe ser
el triple respecto al instalado aguas abajo

En términos de tiempo, el tiempo de no operación (time delay) del
RCD instalado aguas arriba debe ser mayor que el tiempo total
(disponible en los catálogos) de operación del instalado aguas
abajo.
Los RCDs tipo S son diseñados para esto !
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RCDs fabricados por ABB
T
DDA
F..
RCCBs
DS..
RCBOs
DDA..
Blocks
•Fuga a tierra
•Sobrecarga
(con MCBs)
•Contacto
directo
•Corto circuito
•Sobrecarga
•Fuga a tierra
•Corto circuito
•Contacto
directo
•Fuga a tierra
•Contacto
directo
Normas internacionales – Producto y Aplicación
Interruptores diferenciales (RCDs)
RCD es el término general para todos los dispositivos
que operan con el principio de la corriente residual:

F200 /FH200
IEC 61008-1 :2000-09: Interruptor operado por
corriente residual sin protección integrada por
sobrecorrientes, para aplicaciones
domiciliarias y similares (RCCBs)

Part 2-1: Applicability of the general
rules to RCCBs functionally independent
of line voltage.

Part 2-2: Applicability of the general
rules to RCCBs functionally dependent
on line voltage.

DS9
DS200
FS201
IEC 61009-1 :2000-09: Interruptor operado por
corriente residual con protección integrada por
sobrecorrientes, para aplicaciones domiciliarias
y similares (RCBOs)

Part 2-1: Applicability of the general rules
to RCBOs functionally independent of
line voltage.

Part 2-2: Applicability of the general rules
to RCBOs functionally dependent on line
voltage.
DS201-DS202C
DS271
RCBOs de la gama DS2
Los RCBOs de la gama DS2 están
disponibles en tres series distintas,
en función a su capacidad de
ruptura:

DS941 => Icn 4,5kA

DS951 => Icn 6 kA

DS971 => Icn 10 kA
Icn esta definida en IEC 61009.
El neutro es seccionado.
El polo neutro esta indicado por
medio del símbolo N.

IEC 61009-1, Annex G: Requisitos y pruebas
adicionales para RCBOs consistentes en un
MCCB y una unidad de corriente residual
(RCU) diseñada para montaje en sitio.

DDA200
Residual Current Unit (RCU): a
device performing simultaneously
the functions of detection of the
residual current and of comparison
of the value of this current with the
residual operating value, and
incorporating the means of
operating the tripping mechanism of
a circuit-breaker with which it is
designed to be assembled.

IEC 62423: Interruptor operado por corriente
residual tipo B con o sin protección
integrada por sobrecorrientes, para
aplicaciones domiciliarias y similares.

F200 B type
DDA200 B type
RCDs designed according to IEC
61008-1 and IEC 61009-1 are
suitable in most of the applications,
however the use of new electronic
technology in equipment may result
in particular residual currents not
covered in IEC 61008-1 or IEC
61009-1….., in the IEC 62423 are
defined additional prescriptions for
the detection of DC leakage currents

IEC 60947-2 Annex B: Low Voltage Breakers-
interruptores incorporando protección
integrada ante corrientes residuales
(CBRs)

DDA800
To provide protection against the
effects of electric shock hazards,
devices reacting to residual
differential currents are used as
protective systems. Such devices
are frequently used in
conjunction with or as an integral
part of a circuit-breaker.

IEC 60947-2 Annex M: Low Voltage Breakers-
Dispositivos modulares detectores de
corrientes residuales (sin tener
integrado el dispositivo de apertura
de la corriente) (MRCDs)

equipment where the current
sensing means and/or the
processing device are mounted
separately from the current
breaking device.

They can be even with B type
detecting features.
RD3
TR
Interruptores Diferenciales – Designación Comercial
F202 A S - 63/0,03 AP-R
Special versions for
unwanted tripping
Sensitivity: 0,03A, 0,1A…
Current: 25A; 40A; 63A; 80; 100
Tripping time: S for selective
Type: AC; A ; B
N° of poles: 2; 4
Family: F200 = RCCBs
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June 4, 2013 | Slide 88
Interruptores Diferenciales

Rango completo de interruptores
diferenciales (RCDs) totalmente
compatibles con los MCBs

RCD desde 16A a 125A

Corrientes de disparo 0,01 to 1A

RCBO 0.1A a 125A / hasta 690VAC

Capacidad de apertura de hasta 50kA

Curvas de actuación: AC, A, B, S
(selectivos), AP-R (altamente
inmunizados)
Gama de Interruptores Diferenciales F200
Los detalles hacen la diferencia
RCCB’s: new terminal features
Tightening

The compact terminal has two
distinct slots which can be wired.

The front slot of the terminal can
be wired with cables up to 25 mm2,
while the back one is suitable for
wiring with busbars or cables up to
10 mm2.

In the screwing phase, the closing
of the two slots is carried out in two
opposite directions (bi-directional
movement), thus guaranteeing a
maximum tightening torque of 2,8
Nm.
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June 4, 2013 | Slide 97
Wiring
The availability of two slots for each
terminal offers different wiring solutions
thanks to the possibility of deriving
independently two cables/each terminal
from the same RCCB. The back space,
in fact, can be used for another circuit,
for an auxiliary circuit or to feed
instruments with small section cables
without having to connect them in the
same space of
the power cables.
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June 4, 2013 | Slide 98
Safety
The structure of the new
terminal avoids wrong
wiring operations: once the
terminal is closed, in fact,
the two spaces aren’t
accessible anymore.
More safety !
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June 4, 2013 | Slide 99
RCCB’s: safer wiring with cables demo
Plus of wiring with busbars

Differently from the
past solution, the
busbars are fitted in the
back terminals
slot so that the front side
of the terminal is
completely visible during
the wiring
operation.
F 202

The wiring is now
easier for installers and
also the accessibility in
case of maintenance
operations is improved.
F 362
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June 4, 2013 | Slide 100
RCCB’s: positive contact indication (CPI)
More information with CPI


RCCBs can support, during their life, high
short circuit currents for a short time
(until MCBs trip).
Sometimes, owing to repeated short-circuits
or in presence of MCBs not opportunely
coordinated, the RCCB might be damaged
internally and its contacts can result partially
welded, and in this case the circuit could be
live also in the open position.

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June 4, 2013 | Slide 101
The presence of the CPI on all products
of F200 range guarantees the verification
of the RCCB efficiency .
RCCB’s improved short circuit performance
Short circuit performances combination

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Markets which don‘t use RCD-blocks need higher
coordination performances for RCCBs, in order
to be used in all industrial application

Im and Inc are more and more used in technical
specification of consultants/engineers

ABB product reaches high level of coordination
for all the applications, at the same level or higher if
compared with competitors’ performances
RCCB’s improved short circuit performance
Short circuit performances combination of
Im = short-circuit breaking capacity
Inc = conditional short-circuit breaking capacity
F200
F3



Inc = 6000A with
63A gL fuse SCPD
Im = 1000 A
Inc = 10000A with
100A gL SCPD
100
63
6000
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
Im = 1500 A
10000
RCCB’s auxiliary elements
The range of auxiliary elements include:


Auxiliary contact S2C-H 6R (H)
Universal Auxiliary/Signal contact
S2C-S/H 6R (S/H)

Undervoltage release (UR):
6 models for different
voltage levels

Shunt trip for F200 (ST-F)

Motor operating device (CM) /
Automatic Reclosing Unit (ARI):
motor device+enclosed logic unit
only as add on to circuit-breaker
(detailed presentation will follow)
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F 3..
RCCB 2P or 4P H
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RCCB’s: packaging system
2P
1)
2)
3)
4P
1)
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2)
3)
ABB solution RCCB – AR automatic reclosing device
RCCB
AR unit
+
Advantages


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Flexibility for wholesalers and LSO
High number of possible configuration
Damian Bernardin – Abril 2010
Muchas Gracias por acompañarnos
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Surge Protection Device - OVR
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Product Fundamentals: What is a transient surge?

Transient surge

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June 4, 2013 | Slide 111
A sudden (shorter than a millisecond) rise in the flow of power

Voltage peak can reach 12x’s the nominal voltage

Can cause costly damage to electric/electronic equipment
Product Fundamentals:
8000V during 140µs
460V during 10s
230V 50 Hz
Lightning surge
TOV
Switching surge
Rms Voltage: 230V
Transient over voltage
Temporary over voltage
Purpose of SPD
Enemy of SPD
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Product Fundamentals: What causes transient surge?

Transient surge: Direct

Causes:
Direct lightning strike on the external
lightning protection system
Direct lightning strike on the aerial line
Direct coupling through ground / ground potential rise
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Product Fundamentals

Transient surge: Indirect

Causes:
Inductive Coupling
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
Transient surge: Indirect

Causes:

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Switching on/off any elements that create a sudden variation of
load will also cause a sudden change in current flow and
generate transient surges (i.e. Circuit Breakers, Transformers,
Motors)

Class 1 testing (10/350µs):
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
Class 2 testing (8/20µs):
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
Comparing the 2 wave form
8/20µs
100%
10/350µs
90%
80%
60%
50%
40%
20%
10%
0%
0
T1
50
100
150
T2
Type 1 SPD (10/350µs wave form) :
Type 2 SPD (8/20µs wave form) :
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200
time [µs]
250
300
350
Perturbaciones en las Redes Eléctricas
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Cumulative frequency
100%
80%
40% of lightning strokes are higher than 20kA
(or 60% of lightning strokes are below 20kA)
60%
40%
5 % of lightning strokes are higher than 60kA
(or 95% of lightning strokes are below 60kA)
20%
0.1 % of lightning strokes are higher than 200kA
0%
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Amplitude
of Lightning
Strokes
(kA)
Amplitude
of lightning strokes
(kA)
Cumulative frequency of lightning strokes –positive and negative- versus their amplitude.
Data from Meteorage. Measurement campaign on 5.4Million
strokes between 1995-2005.
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June 4, 2013 | Slide 120

TVSS : Transient voltage surge suppressor (US denomination).
No longer used in the new UL 3rd edition, dated September 2009.

SPD : Surge Protective Devices (International denomination)

Surge arrester : Device designed to limit transient overvoltages
=> Protection of the electrical installation

Type 1 surge arrester (15 & 25kA): Surge arrester designed to divert surge current comparable
to that of a direct lightning strike: 10/350 wave - Class I test
=> Installed in the MDB : Industrial applications, Telecom BTS, ...

Type 2 surge arrester (15 up to 100kA): Surge arrester designed to divert surge current due to
switching operations : 8/20 wave - Class II test
=> Mainly installed in the SDB and/or for domestic/commercial applications

Iimp (impulse current): Maximum discharge current for Type 1 surge arresters

Imax : Maximum discharge current for Type 2 surge arresters

Uc : Maximum operating voltage (Un * 1.2)

Up : Protection level (<1.5kV for Class 2 SPD – 230V)

If : Follow current. Short circuit of the installation that can be cut by the SPD (Spark gap/Gas
tube technology used in Type 1 SPD)
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June 4, 2013 | Slide 121
¿Cuándo se deben instalar equipos OVR?
o Es imperativa la instalación de una protección OVR cuando:
•
Una falla podría afectar la vida de personas
•
Alimentación: línea de baja tensión total o parcialmente aérea
•
La instalación cuenta con pararrayos
o Es muy recomendable la instalación de una protección OVR cuando:
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June 4, 2013 | Slide 122
•
Hay alto riesgo de tormentas
•
Cuando hay instalados equipos sensibles de alto costo
Impulse Withstand Voltage of Equipment
Equipment tolerance levels are classified according to 4 categories,
according to IEC 60364-4-44, IEC 60664-1 and IEC 60730-1.
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June 4, 2013 | Slide 123
Product Fundamentals: How does SPD operate?

Surge Protective Devices (SPD)

Devices intended to limit transient voltages and divert surge
currents to the ground
Unprotected
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SPD
Protected
installed

SPD Operation:

Voltage switching

Gaz discharge tube (GDT N/PE))

Spark Gap technology (SPD Type 1):
Spark Gaps
V
U Switching
Time (s)
Surge current flows through the
SPD
10/350µs:
The first number corresponds to the time from
10% to 90% of its peak value (10µs)
The second number corresponds to the time
taken for the wave to descend to 50% of its
peak value (350µs).
A
Time (s)
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June 4, 2013 | Slide 125
Gas Tubes

SPD Operation

MOV technology ( SPD Type 2):

Voltage limiting
U residual
V
MOV’s
Time (s)
Surge current flows through the
varistor
The first number corresponds to the time from
10% to 90% of its peak value (8µs).
The second number corresponds to the time
taken for the wave to descend to 50% of its
peak value (20µs).
A
Time (s)
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June 4, 2013 | Slide 126
8/20µs:

Surge Protective Devices (SPD)

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June 4, 2013 | Slide 127
Response times to a surge

Surge duration is between: 20 – 350µs (millionths of a second)

Breaker response time: 10 – 60ms (thousandth of a second)

TVSS response time: 3-100ns (billionths of a second)

Some facts for comparison:

The human eye takes 50 – 80 ms to blink

A fly’s wing takes 5ms to flap
Product Fundamentals: Selection and Installation
100%
90%
T1
Iimp
9%
1%
T2
Imax
T2
Imax
Example :
T1 25kA
T2 40kA
T2 15kA
The choice of surge arrester is made accordingly to several characteristics:
 Maximum discharge capability : Iimp or Imax
 Protection level : Up
 Network earthing system
 Operating voltage (Uc) according to the nominal voltage (Un)
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June 4, 2013 | Slide 128
Product Fundamentals: Installation
MDB:
T1 surge arresters
(10/350µs)
SMDB:
T2 surge arresters
(8/20µs)
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In parallel,
connexion to the
installation
From MCCB
direct connexion
to the SPD and
the ground
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June 4, 2013 | Slide 130
Surge Protective Devices
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June 4, 2013 | Slide 131

Complete range of OVR SPDs

Type: 1, 1+2 , 2 and 3

From 7 up to 100kA Iimp and 120kA
Imax

Combi SPD + MCB: OVR Plus

Communication line: OVR TC

Specific photovoltaic range: OVR PV

SPDs up to 690VAC and 1000VDC

UL and IEC certifications
Product Range and Features

Type 1 & Type 1+2: Lightning Arrester

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June 4, 2013 | Slide 132
Designed to discharge energy caused by an overvoltage
comparable to that of a direct lightning strike

High impulses (Iimp): 25, 15 and 7kA (10/350µs)

3 types of follow current (If): 50, 15 and 7kA

Safety open technology:

No blowing out and fire risk
OVR Tipo 1: electrónica + cámara apagachispas
La electrónica
detecta el
transitorio y lo
amplifica
Una pequeña
chispa es
generada en la
cabeza de aguja
La pequeña
chispa genera un
arco, y la energía
es dirigida a
tierra
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June 4, 2013 | Slide 133
Una ves que el
transitorio fue
aterrado, el arco
entra en la
cámara y se
extingue
El gas caliente
pasa por el canal
de extinción para
evitar riesgos

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June 4, 2013 | Slide 134
Type 2: Surge arrester

Varistor Technology

Discharge capability - 15, 40, 70 or 120kA

Test wave 8/20µs according to IEC-61643

Visual life indicator

Pluggable: P

Auxiliary contact: TS

Safety reserve option: s
OVR Tipo 2: tecnología Varistor
Protección térmica
Varistor
Señalización
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June 4, 2013 | Slide 135
OVR Type 2
Life cycle: Number of acceptable strikes
(MOV case)
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June 4, 2013 | Slide 136

Type 2: “S” Option
Ex: OVR T2 3N 70 275 s P TS

Safety reserve

2 Varistors in the same cartridge

Double the chance to protect your equipment
SPD
SPD
Disconnected
on Reserve
Operational
Replacement
Replace Mandatory
soon
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
Type 2: “P” for pluggable

Pluggable for easy replacement

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Enable to change the cartridge without uninstalling the SPD

Type 2: “TS” Option

Auxiliary contact for alarm connection

Enables monitoring of surge arresters
remotely

Dry contact: 1 NO / 1 NC
Remote indication
STATUS
Dry contact for
remote control
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June 4, 2013 | Slide 139

© ABB Group
June 4, 2013 | Slide 140
Data Line Protection

Discharge capability: 10kA

Pluggable

Serial connection

From 06V to 200VDC

RJ11 and RJ 45 bases
Autoprotected SPDs: OVR Plus range
OVR Plus N1 40 275
 Number of poles
 Width
 IEC category
 Technology used
 Uc
 Imax
 In
 Up (L-/L+; L-+/PE)
 Back-up protection
 Auxiliary contact
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:2
: 36 mm
: Type 2
: MOV + MCB
: 334V
: 40kA
: 20kA
: 1.6/1.5kV
: Integrated
: S2C-H6 option
OVR Plus N3 15 275
OVR Plus N3 40 275
 Number of poles
 Width
 IEC category
 Technology used
 Uc
 Imax
 In
 Up (L-/L+, L-+/PE)
 Back-up protection
 Auxiliary contact
:5
: 105 mm
: Type 2
: MOV + MCB
: 334V
: 15 and 40kA
: 5 and 20kA
: 1.6 / 1.5kV
: Integrated
: S2C-H6 option
Autoprotected SPDs: OVR Plus range
30m max
L
Equipment
N
G
O.5m max
© ABB Group
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Auxiliary contact for Remote
MOV status : “TS” option
Pole Width:
17.5mm modules
Mounting:
DIN rail Mounted
Pluggable:
Easy replacement :
“P”
© ABB Group
June 4, 2013 | Slide 143
Visual life Indication: 3
stage visual indication
window : “s” option
Damian Bernardin – Abril 2010
Muchas Gracias por acompañarnos
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June 4, 2013 | Slide 144
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June 4, 2013 | Slide 145

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