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Sistemas inteligentes de protección

Protección Diferencial

#protecciondiferencial @circutor

2

Francesc Fornieles Castells

Responsable de Mercados División Marketing

@circutor

circutor

tel. +34 93 7452900 ffornieles@circutor.es

3

M Medida R

Reactiva

Q Metering

E Renovables

V Recarga

P Protección

4

Riesgo Eléctrico

5

La media mundial de muertes directa por descarga eléctrica es de

133 Víctimas por país

Fuente: Organización Mundial de la Salud

6

En España se producen más de

7300

incendios al año por mal estado de instalaciones eléctricas Fuente: Ministerio de Sanidad y Consumo

7

Una apagada puede suponer un coste de más de

30.000 €/minuto en el sector de

telecomunicaciones

Fuente: Leonardo Power Quality Institute Europe (LPQI)

8

Los diferenciales son dispositivos que proporcionan un elevado nivel de

protección contra el riesgo de electrocución, fuego y paradas causados por derivaciones a tierra

9

Principio de funcionamiento de

un diferencial

10

Medida eléctrica

I

B

El paso de una corriente alterna crea un campo magnético proporcional a dicha corriente, y que gira en el sentido de la corriente (regla de la mano derecha)

11

Medida eléctrica

I

B

I

B

El paso de dos corrientes que circulan en la misma dirección pero en sentido contrario se anulan. Su DIFERENCIA ha de ser nula.

OK

12

Medida eléctrica

I

B

I

B

Si hay una derivación o fuga a tierra, la diferencia ya no será nula

KO

13

Protección contra contactos directos e

indirectos

14

Contacto Directo

Electrocución por contacto directo de fase o neutro

15

Contacto Indirecto

Electrocución por contacto de una carcasa o parte metálica que por accidente se encuentra en tensión

16

Efecto de la corriente en las personas

#protecciondiferencial @circutor

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Efecto de la corriente en las personas

El cuerpo humano es más sensible a 50 Hz que a 500Hz, eso quiere decir que a más frecuencia se necesita más corriente para producir los mismos efectos.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

I∆ (mA)

f (Hz)

225 mA

500 Hz

Límite de operación

Límite de no operación

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Selección de sensibilidad

El REBT exige diferenciales de alta sensibilidad ≤ 30 mA en las siguientes situaciones:

ITC-BT-25: Instalaciones interiores en viviendas ITC-BT 27: Locales que contienen una bañera o ducha ITC-BT 31: Instalaciones con fines especiales. Piscinas y puentes ITC-BT 33: Instalaciones con fines especiales. Instalaciones provisionales ITC-BT 34: Instalaciones con fines especiales. Ferias y stands y temporales

de obras ITC-BT 38: Requisitos particulares para la instalación eléctrica en quirófanos

y salas de intervención ITC-BT 42: Instalaciones eléctricas en puertos y marinas para barcos de

recreo ITC-BT 46: Cables y folios radiantes en viviendas

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Selección de sensibilidad

La protección contra contactos indirectos establece una tensión de contacto límite de 50 V y 24 V

Por lo tanto la corriente máxima estará determinada por el limite de tensión y la resistencia de tierra

R x Id ≤ U

Corriente de fuga [mA] Máxima resistencia de

tierra para 50 V [Ω] 30

100

300

500

1667

500

167

100 Un diferencial puede

tener una sensibilidad superior a 30 mA

20

Nombre de los diferenciales

21

Nombre de los diferenciales

RCD

RCCB

RCBO

MRCD

RCM

CBR

SRCD

PRCD

Dispositivo de corriente residual

Interruptor diferencial sin prot. sobrecorriente

Interruptor diferencial con prot. sobrecorriente

Dispositivo modular de corriente residual

Monitor de corriente residual

Interruptor aut. con prot. diferencial incorporada

Toma corriente con prot. diferencial incorporada

Dispositivo de corriente residual portatil

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Características de los diferenciales

23

Características de los diferenciales

Las protecciones diferenciales de diferencian por 3 características principales:

Tipo de operación

Respuesta de tiempo

Tipo de protección

#protecciondiferencial @circutor

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Tipo operación

25

Tipo de operación

Independiente de la tensión Utiliza la energía del secundario del toroidal para activar el disparo del relé

Dependiente de la tensión Utiliza alimentación externa para activar el disparo del relé

VI

VD

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Independiente de la tensión

Dependiente de la tensión

VI VD VS

Reducido espacio (según módulos) Fácil montaje

No ajustables (sensibilidad y tiempo) Menor inmunidad (sin electrónica)

Sin monitorización a distancia

Es necesario toroidal externo y elemento de disparo

Mayor inmunidad ante disparos Mayores prestaciones Versatilidad de instalación

27

Respuesta de tiempo

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Respuesta de tiempo

Las protecciones diferenciales se dividen en dos tipos de tiempo de respuesta: General y Selectivo

Tipo I ∆n x1 I ∆n x2 I ∆n x5 Descripción

General 0,3s 0,15s 0,04s Tiempo de intervención max en segundos

Selectivo 0,5s 0,2s 0,15s Tiempo de intervención max en segundos

0,13s 0,06s 0,05s Tiempo de intervención min en segundos

#protecciondiferencial @circutor

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Respuesta de tiempo

I∆ 30 mA

I∆ 300 mA S

Curva de RGU-2 (Circutor)

30

Tipo de protección

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Tipos de diferenciales

Los diferenciales se clasifican en 4 categorías

AC A B Detecta solo corriente residual alterna

Tipo Tipo Tipo

Detecta corriente residual alterna y pulsante

Detecta corriente residual alterna hasta 1 kHz, pulsante y pura continua

F Tipo

Detecta corriente residual alterna hasta 1 kHz y pulsante

32

Tipos de diferenciales

Tipo B+ Tipo A+ Tipo Si Tipo K Tipo G Tipo Ui

Tipo AC Tipo A Tipo B Tipo F

Tipos no normalizados que ofrecen prestaciones de valor añadido, siempre dentro de norma. Son designaciones comerciales.

Normalizado Normalizado

33

Tipos de diferenciales

Tipo AC

Tipo A

Tipo B+

Tipo B

Tipo F

Corriente disparo Forma de onda

De 0,5 a 1 I∆n

De 0,35 a 1,4 I∆n

De 0,25 a 1,4 I ∆n (ángulo 90º)

De 0,11 a 1,4 I ∆n (ángulo 135º)

Max 1,4 I ∆n + 6 mA (tipo A) Max 1,4 I ∆n + 10 mA (tipo F) Max 1,4 I ∆n + 0,4 I ∆n (tipo B)

De 0, 5 a 1,4 I∆n

De 0, 5 a 2 I∆n

-

-

- - - - - -

34

Diferencial ultrainmunizado

Margen de disparo entre 85%-100% de la sensibilidad

01

Respuesta en frecuencia con filtrado de las fugas a altas frecuencias

02

Más inmunidad a los transitorios de la red hasta 3 kA

para impulsos 8/20 µs

03

35

RG1M RGU-2 RGU-10 RGMD

1 Módulo Sensibilidad

y tiempo fijos

2 Módulos Display

Leds indadores de fuga

3 Módulos Display

Comunicación

Conjunto diferencial con

magnetotérmico y toroidal

36

Tipos de fugas

No todas las fugas son a 50 Hz

IEC 60755

37 Protección diferencial

Inmunización contra

transitorios

Detección corrientes pulsantes

Filtrado de alta

frecuencia

Comprobación y disparo

Diferencial ultrainmunizado

Teniendo un fuga de 26 mA (50 Hz) si añadimos una fuga de 58 mA (650 Hz) …

Un diferencial ultrainmunizado tipo A disparará a 26 mA

Un diferencial tipo AC disparará a 8 mA (!!!)

Mag

neto

térm

ico

38 Protección diferencial

Inmunización contra

transitorios

Detección corrientes pulsantes

Detección corrientes continua

Comprobación y disparo

Diferencial tipo B

Teniendo un fuga de 26 mA (50 Hz) si añadimos una fuga de 19 mA (corriente continua) …

Un diferencial tipo B disparará a 26 mA

Un diferencial tipo AC ó A disparará a 38 mA (BLOQUEADO)

Mag

neto

térm

ico

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Diferencial tipo B

Fugas a corriente continua

40

IDB-4

Diferencial directo 4 polos

30/300 mA INS Hasta 63 A

WGB-35-TB

Diferencial c/trafo 30/300 mA INS

300 mA SEL Hasta 125 A

RGU-10B

Diferencial c/trafo De 0,1 a 3 A

Tiempo 0,1 a 10 seg Prealarma config

41

¿Dónde instalar diferenciales tipo B?

Vehículo eléctrico

42

¿Dónde instalar diferenciales tipo B?

Fotovoltaica

43

¿Dónde instalar diferenciales tipo B?

CPD y SAI

44

¿Dónde instalar diferenciales tipo B?

Variadores

45

Manual variador Siemens MicroMaster 420

Manual SAI Salicru SLC CUBE3+

La protección tipo B va a más

46

Selectividad

47

Selectividad entre diferenciales

A la hora de instalar protecciones diferenciales debemos procurar mantener una selectividad:

Debe mantener la protección de la línea que tiene aguas abajo cuando dispara otra protección de un circuito distinto. Disparos por “SIMPATIA”

Debe mantener la protección cuando hay protecciones en serie. Debe tener selectividad amperimétrica, cronométrica y de tipo.

VERTICAL

HORIZONTAL

48

Selectividad horizontal

Las causas de la perdida de selectividad horizontal o disparos por “SIMPATÍA” pueden ser varias. Las posibles causas pueden ser:

PROBLEMA ORIGEN SOLUCIÓN Líneas muy largas con mucha capacidad parásita

Estructura de la conducción del cableado

Diferencial ultrainmunizado Apantallar cables Diferencial retardado

Gran numero de equipos con filtros EMI

Acumulación de dispositivos con condensadores puestos a tierra

Diferencial ultrainmunizado Segregar circuitos

Neutro conectado a tierra (por fallo o error)

Retorno de corriente a través del neutro

Revisar conexionado

Resistencia a tierra elevada

Mal estado de la puesta a tierra y retorno por capacidades parasitas

Mejorar puesta a tierra

Cortocircuito fase-tierra En la propia instalación o por causas externas

Diferencial autorearmable

49

Selectividad vertical

La selectividad se ha de mantener cuando tengamos diferenciales en serie. La selectividad se ha de cumplir SIEMPRE, manteniendo la coordinación entre ellos.

AMPERIMÉTRICA: Como mínimo 2 veces la sensibilidad del diferencial instalado aguas abajo

CRONOMÉTRICA: Como mínimo 2 veces el tiempo máximo del diferencial instalado aguas abajo

TIPO: Ha de ser del mismo tipo o superior del diferencial instalado aguas abajo

A

T

51

Selectividad vertical

#protecciondiferencial @circutor

52

Selectividad vertical

Tabla de selectividad vertical

Aguas arriba I∆N (mA)

10 30 100 300 300 500 500 1000 1000

Aguas abajo I∆N (mA)

INS INS INS INS SEL RET

INS SEL RET

INS SEL RET

10 INS

30 INS

100 INS

300 INS

300 SEL/RET

Amperimétrica (parcial) Cronométrica (Total)

53

Anatomía de un diferencial

54

Anatomía de un diferencial

INFORMACIÓN

OPERACIÓN

Esquema

Corriente cortocircuito que puede soportar sin protección

Corriente cortocircuito que puede soportar con fusible

Corriente Asignada

SensibilidadTensión nominal

Indicador estado

Botón de test

Accionamiento

Temperatura mínima

Tipo

Terminal Neutro

55

Anatomía de un diferencial

Display LCD

Ajuste de tiempo

Ajuste de sensibilidad

Tipo

Nivel de fuga real

Led Alimentación

Led Pre-alarma

Reset

Test

Botones ajustes Precinto

Conector RS485 (según versión)

Conexiones

Conexiones

INFORMACIÓN

OPERACIÓN

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Monitorización de fugas por comunicación

#protecciondiferencial @circutor

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Ajuste de un diferencial

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Ajuste de un diferencial

Ajuste de la frecuencia (50/60 Hz) Ajuste de tiempo 0,02…10 s, INS, SEL (RGU-10)

0,1…5 s, INS, SEL (RGU-2) 0,1…10 s, SEL (RGU-10B)

Ajuste Prealarma (RGU-10) Ajuste limites

Ajuste de sensibilidad 0,03…30 A (RGU-10)

0,03… 5 A (RGU-2) 0,1…3 A (RGU-10B)

Ajuste seguridad polaridad contacto (standard/positiva)

EN DOS SENCILLOS

PASOS

59

Turno de Preguntas?

60

61 Vial Sant Jordi, s/n 08232 Viladecavalls (Barcelona) España