Nota de aplicación Protector contra Sobretensiones Series OVR - SPD Encapsulado Minas y Áridos Series ABB OVR Las sobretensiones eléctricas pueden convertirse en un problema real. La cantera de Sherwood Construction en Tulsa, Oklahoma, Estados Unidos, USA lo descubrió a su pesar. La conmutación ascendente de carga de la utilidad estaba causando sobrecargas en la red eléctrica, lo que tuvo un impacto directo en la calidad de la energía de llegada a la cantera. Las sobretensiones estaban deteriorando las trituradoras, transportadores, motores y accionamientos, provocando tiempos de parada, pérdida de ingresos y gastos de reemplazo del material dañado. Las evaluaciones del gestor de la cantera revelaban pérdidas de ingresos y gastos excesivos de 100 000 $. La cantera produce 1.2 millones de toneladas de áridos de construcción al año, y el tiempo de actividad es el elemento más crítico de la operación. El tiempo de parada no planificado crea problemas operativos y de seguridad, como camiones de los clientes parados en la cantera, camiones adicionales para la carga del material de existencias y trabajo de los equipos de mantenimiento para poner de nuevo la instalación en línea. Había que encontrar una solución para garantizar que no habría más daños ni tiempos de parada derivados de los picos de tensión. Rep Tech Controls, Inc., departamento independiente ABB representación de ventas y Dispositivos Industriales Avanzados, distribuidor local, tenía relaciones comerciales con Sherwood Construction, como proveedor de productos ABB para la cantera, como arrancadores suaves, contactores y sobrecargas. Sugirieron el nuevo protector contra sobretensiones de ABB, el OVR NE12 con SPD encapsulado. El OVR NE12 fue desarrollado para completar el rail DIN de ABB existente con protector contra las sobretensiones. Está diseñado para su instalación en la entrada de servicio, protegiendo toda la instalación u operación contra las sobretensiones externas. El modelo elegido fue el OVR NE 12 320 480 D X, para trabajar con la red trifásica Delta 480 V, 320 kA y proporcionar una protección por fase, y está dotado con una pantalla de cómputo/ diagnóstico de sobretensiones. Desde la instalación de la unidad OVR NE12 a mediados de 2010, el contactor de sobretensiones ha registrado siete eventos de sobretensión y la cantera no ha tenido ningún problema relacionado con ellos. El director de la cantera está satisfecho con la protección que le brinda el OVR NE12 y recomienda este tipo de dispositivo a quienes necesitan una protección contra las sobretensiones. "Si este equipo (OVR NE12 con SPD encapsulado) hace que sigamos trabajando, entonces nos ayuda a producir más material en un día determinado, es un logro y nos ayuda a alcanzar nuestros objetivos y a ser más productivos." Introducción del producto OVR NE12 con SPD encapsulado El OVR NE12 con protector contra sobretensiones encapsulado (SPD) es la última novedad de la amplia gama de ABB de productos de protección contra las sobretensiones. Está diseñado para ser instalado en la entrada de servicio, protegiendo de este modo toda la instalación de los efectos nocivos de las sobretensiones transitorias. Estas sobretensiones son el resultado de: –– Los rayos directos e indirectos –– Conmutación de carga de la red de energía –– Carga ascendente con conmutación en otras instalaciones Si el protector no está instalado, pueden resultar grandes daños y reparaciones costosas debido a este tipo de alteraciones. Características y ventajas El OVR NE12 es un protector de etapas múltiples con varistor de accionamiento rápido (MOV) y filtro atenuador de ruido EMI/ RFI para limitar la sobretensión a valores compatibles con la sensibilidad del equipo conectado a la red. Además del OVR NE12, ABB recomienda agregar un OVR DIN rail SPD y paneles adicionales, creando un sistema de protección multietapas. General –– NEMA 12 de recinto –– Todos los modos de protección (L-L/L-N/L-G/N-G) –– Contactos auxiliares para monitoreo remoto –– Desconexión de seguridad, fusible –– LED de encendido / indicador de fallo –– Alarma acústica Tecnología MOV –– 160 kA o 320 kA por fase –– Bloques MOV reemplazables –– Indicador de reemplazo MOV visual y acústico Pantalla LCD sobretensiones de cómputo / diagnóstico (opción) –– Cómputo de sobretensiones 2 kA y superior con hora y fecha –– Información visual de diagnóstico 2 | ABB Protector contra Sobretensiones - Series OVR - SPD Encapsulado Aplicaciones El OVR NE12 es adecuado para la protección de toda clase de instalaciones y operaciones. Está diseñado con un NEMA tipo 12 encapsulado, y configurado como SPD tipo 2, que requiere la instalación en interior del lado de carga del interruptor principal o fusible. A continuación algunos de los ejemplos de operaciones que tienen un OVR NE12 con SPD encapsulado: –– Potencia crítica (hospitales, centros de datos, etc.) –– Energía renovable –– Agua / aguas residuales –– Comunicaciones –– Fabricación –– Sector comercial Especificaciones –– Homologaciones: UL 1449 - 3rd Edition Listed, UL 1283, CSA 22.2 No. 8 –– Protector contra sobretensiones de Tipo 2 –– NEMA 12 encapsulado –– Tres tensiones de servicio (AC): 240/120 V fase Split, 480 V Delta y 480/277 V Wye –– 160 kA o 320 kA por fase de protección –– Corriente asignada de cortocircuito (SCCR): 200 kA ABB recomienda la instalación del OVR NE12 con SPD encapsulado donde el tiempo de actividad es un elemento crítico de una instalación u operación. Selección del producto OVR NE12 con SPD encapsulado Elegir el modelo idóneo Para elegir el modelo correcto de OVR NE12 siga tres etapas: –– Seleccione la tensión nominal Consulte con el personal cualificado si no conoce el voltaje de la instalación u operación. El OVR NE12 está disponible en tres voltajes nominales: -- 480 V Delta -- 480 Y/277 V -- 240/120 V fase Split –– Seleccione la capacidad de reacción (Imáx) La capacidad de reacción es la corriente de descarga máxima (Imáx) por fase. Cada MOV puede soportar subidas múltiples inferiores al nivel máximo de aumento. Hay disponibles dos niveles de protección: -- 160 kA por fase -- 320 kA por fase –– Elija una pantalla básica o la pantalla LCD de cómputo/ diagnóstico de sobretensiones -- Pantalla básica: Luces LED y alarma -- Pantalla LCD sobretensiones de cómputo / diagnóstico Luces LED, alarma y pantalla LCD con el nivel de protección en porcentaje, el cómputo de sobretensiones y la fecha del último evento Indicador de estado + Contador de sobretensiones / LCD (opción) Después de completadas estas tres etapas, consulte las tablas de abajo y la página 10 para seleccionar la unidad. Si necesita asistencia técnica, póngase en contacto con el servicio técnico de ABB en el (888) 385-1221 opción #4. Bloques MOV reemplazables Desconexión de seguridad, fusible ABB Protector contra Sobretensiones - Series OVR - SPD Encapsulado | 3 Selección del producto OVR NE12 con SPD encapsulado Diagrama del número de pieza OVR NE12 encapsulado SPD Capacidad sobretensión 320 kA/fase o 160 kA/fase ABB SPD OVR NE12 Grado de protección NEMA 12 Servicio D = Delta Y = Wye SP = Fase Split 320 277 Y X Tensión nominal Opción: X = Pantalla LCD Sobretensiones de cómputo / diagnóstico Blanco = Pantalla básica 480 277 120 Funciones serie OVR NE 12 Características Designación Tensión nominal Visualización defecto Verde/rojo LED Alarma acústica Contador de sobretensiones OVR NE 12 320 480 D X OVR NE 12 160 480 D X 480 V Delta Sí Sí Sí OVR NE 12 320 277 Y X OVR NE 12 160 277 Y X 480 Y / 277 V Sí Sí Sí OVR NE 12 320 120 S P X OVR NE 12 160 120 S P X 240/120 V fase Split Sí Sí Sí OVR NE 12 320 480 D OVR NE 12 160 480 D 480 V Delta Sí Sí No OVR NE 12 320 277 Y OVR NE 12 160 277 Y 480 Y / 277 V Sí Sí No OVR NE 12 320 120 S P OVR NE 12 160 120 S P 240/120 V fase Split Sí Sí No Serie OVR NE 12 tensión nominal y ubicación Red Delta Monofásico Fase Split Wye Entrada de servicio Panel de distribución principal Panel de sub-distribución Tensión nominal Número de conductores OVR NE12 con SPD encapsulado OVR DIN rail SPD OVR DIN rail SPD 240/120 V HLD 4F+T ---- OVR T23 N40 320 P TS U OVR T 23 N15 320 P U 240 V 3F+T ---- OVR T23 L40 320 P TS U OVR T 23 L15 320 P U 480 V 3F+T OVR NE 123 204 80 D (X) OVR NE 121 604 80 D (X) OVR T23 L40 550 P TS U OVR T23 L40 550 P TS U 600 V 3F+T ---- 3 x OVR 240 660 P TS U 3 x OVR T 240 660 P TS U 120 V 2F+T ---- OVR T21 N40 150 P TS U OVR T21 N15 150 P U 240 V 2F+T ---- OVR T21 N40 320 P TS U OVR T21 N15 320 P U 277 V 2F+T ---- OVR T21 N40 320 P TS U OVR T21 N15 320 P U 240/120 V 3F+T OVR NE 123 201 20 S P(X) OVR NE 121 601 20 S P(X) OVR T22 N40 150 P TS U OVR T22 N15 150 P U 480/240 V 3F+T ---- OVR T22 N40 320 P TS U OVR T22 N15 320 P U 208/120 V 4F+T ---- OVR T23 N40 150 P TS U OVR T23 N15 150 P U 480/277 V 4F+T OVR NE 123 202 77 Y (X) OVR NE 121 602 77 Y (X) OVR T23 N40 320 P TS U OVR T23 N15 320 P U 600/347 V 4F+T ---- OVR T23 N40 440 P TS U OVR T23 N40 440 P TS U 4 | ABB Protector contra Sobretensiones - Series OVR - SPD Encapsulado Introducción del producto OVR DIN rail SPD Introducción Más del 80% de las sobretensiones transitorias son provocadas por causas internas, como conmutación de carga y las operaciones normales de los equipos. La instalación de ABB OVR UL 1449 3a Edición de IEC enchufable SPD en rail DIN AC luchará contra estas sobretensiones, brindando una protección de sus valiosos equipos y ayudándole a conservar en funcionamiento su instalación. Esta nueva gama de productos tiene la aprobación Tipo 4, con componentes reconocidos, y puede utilizarse en aplicaciones de Tipo 2. Estos productos tienen la misma calidad alta que los dispositivos ABB UL 1449 2a Edición, con una mejora de la seguridad en conformidad con el ensayo adicional exigido por la norma UL 1449 3a Edición. Aconsejamos la utilización de paneles adicionales, paneles de control y equipos terminales para completar la protección. Especificaciones –– UL 1449 3a Edición - Tipo 4 Componente Homologado –– Imáx - 15 kA y 40 kA –– Tensión continua de funcionamiento (Uc) - 175, 320, 440, 550 y 660 V AC –– Configuración - 1L, 2L, 3L, N, 1N, 2N, 3N –– IEC 61643-11 / EN 61643-11 ABB recomienda un sistema multiniveles para la protección contra las sobretensiones. Combinando los railes OVR DIN del SPD con el OVR NE12 encapsulado SPD asegura usted la instalación o la operación con una protección total. Características y ventajas El rail OVR DIN del SPD utiliza la tecnología de activación rápida por varistor de óxido metálico (MOV) para limitar la sobretensión a valores compatibles con la sensibilidad del equipo conectado a la red. Indicador de final de vida útil Esta característica es de serie en todas las protecciones ABB de sobretensiones en rail OVR DIN. Cada cartucho está equipado con un indicador mecánico, verde cuando el SPD es operativo y el sistema está protegido, y rojo cuando se ha alcanzado el final de su vida útil. Cuando esto se produce, el cartucho ha de ser cambiado, para garantizar la protección. Enchufable La capacidad de conservar la eficiencia de los equipos es un elemento clave en las instalaciones industriales. Por esta razón, los railes ABB OVR DIN del SPD (excluyendo los productos de línea de datos) utilizan cartuchos enchufables. Si uno o varios cartuchos llegan al final de vida útil, el circuito eléctrico no tiene aislamiento o el dispositivo correspondiente no se desactiva. Basta extraer el cartucho desgastado de su alojamiento e insertar el nuevo. Indicación remota (Opcional - denominación "TS") Esta función, activada al cablear uno de los 3 puntos de 1A de contacto libre de tensión, permite que el estado del SPD sea supervisado en modo remoto. Características técnicas del indicador remoto –– Contacto 1 NO (Normalmente Abierto) y 1 NC (Normalmente Cerrado) –– Mín. carga: 12 V DC - 10 mA –– Máx. carga: 250 V AC - 1 A –– Sección de la conexión: 1.5 mm2 (16 AWG) H Características de la gama IEC SPD Características de la gama UL SPD Indicador de final de vida Normal IMPORTANTE: Una protección de sobretensiones fuera de su vida útil no interrumpe el servicio, sencillamente se desconecta y el sistema ya no está protegido. Final de vida útil IMPORTANTE: Cartuchos de protección de sobretensiones enchufables equipados con una "clave" adaptada a cada número de pieza, para evitar los reemplazos incorrectos. Esquema de cableado Contacto de indicación remota Protector contra sobretensiones equipado con indicación remota Sistema de reserva de seguridad Normal En reserva Final de vida útil ABB Protector contra Sobretensiones - Series OVR - SPD Encapsulado | 5 Selección del producto OVR DIN rail SPD 1 - Defina el estándar requerido por cumplir las UL 1449 3a Edición o IEC61643-11 residual si las longitudes de cables son superiores a 10 m. Puede ser necesario un segundo SPD. Ver Coordinación a continuación. 2 - Determinar la tensión nominal Consulte con el personal cualificado si no conoce la tensión de la instalación u operación. 4 - Seleccione la capacidad de sobretensión del SPD (Imáx) La capacidad de sobretensión es la cantidad de energía que el SPD puede soportar en un solo evento de sobretensión. Cuanto mayor sea la capacidad de sobretensión, más se protegerá el sistema con el dispositivo. Puede ser necesario instalar una segunda protección de sobretensión si la capacidad de la primera no puede desviar toda la corriente de sobretensión a tierra. Ver Coordinación a continuación. 3 - Seleccione la tensión de funcionamiento continuo máxima SPD (MCOV, Uc) El MCOV debe corresponder con la tensión nominal. Ejemplo: Si la tensión nominal es de 480 V Delta, se necesita un SPD con 550 ó 660 V MCOV. Los protectores contra sobretensiones también deben proporcionar un nivel de protección compatible con la resistencia de la tensión de los equipos. Esta tensión no disruptiva depende del tipo de equipo y de su sensibilidad. La protección de tensión de entrada tal vez no sea suficiente por sí sola cuando ciertos fenómenos eléctricos pueden aumentar en gran medida la tensión 5 - Monitoreo remoto (Opción) Contacto auxiliar integrado para el control remoto disponible en los modelos con la designación "TS". Consulte la tensión nominal y la tabla de ubicación de la página 16 para obtener ayuda en la selección de los SPD. Diagrama del número de pieza UL OVR Din rail SPD Fases 1P = Sin notación 2P = 2L 3P = 3L 1P+N = 1N 2P+N = 2N Capacidad sobretensión (Imáx) 15 kA 40 kA Enchufable OVR NE12 3N 40 320 P TS U UL 1449 3a Edición ABB SPD Designación Tipo 2 aplicaciones Tensión máxima (Uc) 150 (175 V) 320 V 440 V 550 V 660 V 6 | ABB Protector contra Sobretensiones - Series OVR - SPD Encapsulado Contacto auxiliar (Opción) Protección completa de la instalación La instalación de la protección contra las sobretensiones en el panel principal de distribución es sólo el principio de la protección de toda la operación. Como la mayoría de las sobretensiones transitorias son creadas internamente, es necesario instalar protecciones contra las sobretensiones en los paneles de sub-distribución (protección de equipos) para tener una protección completa. Recomendamos ir bajando el nivel de Imáx desde la entrada de servicio hacia los equipos siguientes a proteger. Por ejemplo, si un SPD de 40 kA Imáx está instalado en el panel de distribución principal, a continuación debe instalarse un SPD de 15 kA Imáx en los paneles de sub-distribución para la protección del equipo. Coordinación Puede ser necesario añadir una segunda protección contra las sobretensiones, conectada a la unidad de entrada, para lograr la protección de tensión requerida y/o la capacidad de sobretensión. Para 2 ó 4 SPD, instale la segunda unidad como mínimo a 1 metro de la unidad principal para que ambas trabajen conjuntamente y tener la protección necesaria. Reglas de cableado La impedancia de los cables aumenta la tensión a través de los equipos conectados. Por consiguiente, la longitud del cable entre la protección contra las sobretensiones y el equipo debe ser reducida. El protector contra las sobretensiones debe instalarse lo más cerca posible del equipo a proteger. Si esto no es posible (el equipo está a más de 30 m del panel), debe instalarse luego una segunda protección contra las sobretensiones. Diagrama del número de pieza IEC OVR Din rail SPD Corriente de descarga máxima Imáx 8/20 15 kA 40 kA 70 kA 120 kA Corriente de impulso Iimp 10/350 15 kA 25 kA OVR Designación: T1: Tipo 1 SPD T1+2: Tipo 1+2 SPD HL: Tipo 1+2 SPD con MOV T2: Tipo 2 SPD MÁS: SPD autoprotegido PV: SPD fotovoltaico TC: SPD línea de datos WT: Aerogenerador SPD s: con reserva de seguridad T2 N1 40 275 s Fases: 1N 1 fase (izq.) - neutro (derecho) 3N: 3 fases (izq.) - neutro (derecho) N1: neutro (izq.) - 1 fase (derecho) N3: neutro (izq.) - 3 fases (derecho) 3L: 3 polos 4L: 4 polos sin: 1 polo Tensión máxima de funcionamiento Uc 440 V 320 V 275 V 150 V 75 V P P: dispositivo enchufable TS Contacto auxiliar ABB Protector contra Sobretensiones - Series OVR - SPD Encapsulado | 7 OPR Pararrayos con dispositivos de cebado La eficiencia OPR (ΔT) El rayo es uno de los más espectaculares fenómenos meteorológicos. Creado por la interacción de elementos de las nubes (agua y hielo), puede matar, herir y causar daños. La eficiencia sin igual de OPR de cebado se basa en la diferencia (ΔT), medida en laboratorio, en el tiempo entre la emisión del OPR y el de una jabalina simple. El pararrayos OPR ESE está formado por un punto de descarga conectado a un conductor de bajada que lleva el rayo a tierra. Líderes ascendentes Punto de intersección Sin OPR Líderes ascendentes Autonomía completa Durante una tormenta, el campo eléctrico de la atmósfera puede pasar de 600 V a 10-20 kV/m. Cuando el campo eléctrico alcanza este nivel que representa un riesgo mínimo para un rayo, el OPR empieza su activación y genera impulsos de alto voltaje, lo que ayuda a crear y propagar un líder ascendente. Después de una impacto en el OPR, la corriente del rayo es conducida a tierra por el conductor de bajada hasta el sistema de puesta a tierra. Punto de intersección Con OPR Rp3 Rp1 La evaluación de los riesgos debe calcularse según la NF C 17‑102 Anexo A / IEC 62305-2 y definirá un nivel de protección (LPL I, II, III o IV) que será utilizado para determinar el radio de protección OPR. Rp(h) : LPL II LPL III LPL IV 20 30 45 60 h2 h3 Radio de protección a una altura determinada (h) Rp(h) = √ 2rh - h2 + Δ(2r + Δ) (para h ≥ 5 m) Para h < 5 m, consultar la tabla de abajo h LPL I Rp2 h1 Radio de protección El radio de protección (Rp) de un OPR se calcula según la NF C 17-102 (edición de 2011). Depende de la eficiencia OPR (ΔT) expresada en microsegundos. El valor máximo para ΔT es 60 µs. Radio de esfera giratoria r(m) Arco de retorno : Altura de la punta del OPR sobre la superficie a proteger r(m) : Distancia estandarizada de descarga ∆(m) = 106 .ΔT (eficiencia OPR) Radio de protección de OPR Nivel de protección OPR h (m) 2 3 4 5 6 8 10 15 20 45 50 55 60 I (r = 20 m) OPR 30 OPR 45 OPR 60 Radio de protección Rp (m) 19 25 31 29 38 47 38 51 63 48 63 79 48 63 79 49 64 79 49 64 79 50 65 80 50 65 80 43 65 76 40 65 74 36 65 72 30 65 69 II (r = 30 m) OPR 30 OPR 45 OPR 60 III (r = 45 m) OPR 30 OPR 45 OPR 60 IV (r = 60 m) OPR 30 OPR 45 OPR 60 22 33 44 55 55 56 57 58 59 58 57 55 52 35 52 69 86 87 87 88 89 89 89 88 86 85 25 38 51 63 64 65 66 69 71 75 75 74 73 39 58 78 97 97 98 99 101 102 105 105 105 104 28 43 57 71 72 73 75 78 81 89 89 90 90 43 64 85 107 107 108 109 111 113 119 120 120 120 8 | ABB Protector contra Sobretensiones - Series OVR - SPD Encapsulado 28 42 57 71 71 72 72 73 74 75 75 75 75 32 48 65 81 81 82 83 85 86 90 90 90 90 36 57 72 89 90 91 92 95 97 104 104 105 105 Una profesionalidad completa OPR detalles de pedido Descripción Tipo Código de pedido OPR 30 OPR 45 OPR 60 IMH3000 IMH4500 IMH6000 2CTB899800R7000 2CTB899800R7500 2CTB899800R7100 Peso kg 2.400 2.400 2.400 46 ∆T µs 30 45 60 169 El mástil se pide por separado. Temperatura operativa máxima: 120 °C. Mástiles Descripción Tipo Código de pedido m 2.3 3.0 Mástil de Ø 30 de PDC de acero inoxidable Mástil de Ø 35 de PDC de acero inoxidable MAT3002 MAT3503 2CTH070002R0000 2CTH070011R0000 OPR Cabeza pararrayos Peso (1 pieza) kg 3.000 5.200 2300 Altura Tenga en cuenta que el MAT3503 debe pedirse con su kit de tornillos y fijación KFP0035, compuesto por una abrazadera de conexión especialmente diseñada para mástiles de Ø 35 mm. Kit para MAT3503 Descripción Tipo Tornillos y fijación Código de pedido KFP0035 2CTH050027R0000 Peso (1 pieza) kg - OPR con mástil de acero inoxidable Ø 30 - L = 2.3 m Instalación / pruebas La instalación y comprobación de los sistemas de protección contra los rayos con una o más unidades OPR deben realizarse en conformidad con las recomendaciones del fabricante y con la norma NF C 17‑102. O SDB - Cuadro de subdistribución SDB ABB Tipo 2 Dispositivo autoprotegido contra subretensiones OVR Plus N1 40 o OVR Plus N3 40 OPR ESE pararrayos OPR ABB Tipo 1 Dispositivo de protección contra sobretensiones OVR T1 3N 25 255 TS O O Contador electrónico de impactos de rayo Con grabación de datos Telecom Board MDB Contador mecánico de impactos de rayo Entrada principal de alimentación eléctrica Entrada teléfono MDB - Cuadro principal de distribución ABB dispositivo de protección enchufable contra sobretensiones en teléfono y línea de datos OVR TC 200V P ABB Protector contra Sobretensiones - Series OVR - SPD Encapsulado | 9 ABB Francia División de Productos de Baja Tensión Polo Foudre Soulé y Hélita 1, avenue des Victimes du 11 juin 1944 BP 303 F-65203 Bagnères-de-Bigorre / Francia Tel.: +33 (0)5 62 91 45 60 Fax: +33 (0)5 62 91 45 62 Nota Nos reservamos el derecho a realizar cambios técnicos o modificar el contenido de este documento sin previo aviso. 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