ABB - Business Unit Enclosure and DIN Rail Products ... · Líder global en tecnologías de...

© ABB Schweiz AGLow Voltage Products June 4, 2013 | Slide 1

ABB - Business Unit Enclosure and DIN Rail Products Augusto Tolcachier, 28.05.13

Ultimos Desarrollos en Protección ante Fallas a Tierra y Sobretensiones

Líder global en tecnologías de potencia y de automatizaciónPosición 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 ABBCinco divisiones globales

Power Products

Power Systems

Discrete Automation and Motion

ProcessAutomation

Low Voltage Products

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

El portafolio de ABB cubre:

© ABB Schweiz AGLow Voltage ProductsJune 4, 2013 | Slide 6

Innovación, ventaja competitiva clave de ABB Constante inversión en Investigación y Desarrollo

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 ProductsInformación clave

Low Voltage Products 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

S 200 U

S 800

S 200

S 200 MS 200 P

S 500

S 280 UC

SN201

S 200 UP

Corrientes nominales: 0,1A a125A

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 290

Enclosures and DIN Rail ProductsInterruptores para montaje sobre riel DIN (MCBs)

SH 200

Enclosures and DIN Rail Products 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)

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).

Uso de RCDs – Protección Básica y de FallaRiesgos asociados a fallas en la aislación

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

Uso de RCDs – Protección Básica y de FallaImpacto de la corriente eléctrica

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.

Uso de RCDs – Protección Básica y de FallaDefinición: Contacto Directo

Se habla de Contacto Indirecto cuandouna persona entra en contacto con unelemento que accidentalmente estaenergizado, y que usualmente no loesta.

Esto podría suceder por una falla en laProtección 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.

Uso de RCDs – Protección Básica y de FallaDefinición: Contacto Indirecto

Impacto fisiológico de la corriente sobre el cuerpo humano, según IEC 60479-1

30mA

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.

Uso de RCDs – Protección Básica y de FallaEl peligro de electrocución

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La tensión de toqueprospectiva Ut es la tensiónque, debido a una falla enla aislación, esta presenteentre una parte conductoray un punto de la tierrasuficientemente alejado,con potencial cero.

Ella representa el máximovalor efectivo de la tensiónde toque; por lo tanto, estevalor es considerado comola mas desfavorablecondición posible paraconsideraciones deseguridad.

Uso de RCDs – Protección Básica y de FallaUso de RCDs contra contactos indirectos


De la curva de seguridad de la Figura 2(tomada la la publicación IEC), resulta que:

- para todas las tensiones menores a 50 V, eltiempo de tolerancia es infinito

- a 50 V el tiempo de tolerancia es de 5 s.

Por lo tanto, si la protección contra contactoindirecto se logra mediante la desconexiónautomática del circuito, es necesarioasegurar que la apertura se realicecumpliendo con esta curva de seguridadtensión-tiempo (para cualquier sistema dedistribución). Debido a que no es fácilevaluar la tensión de toque, se han definidovalores convencionales.

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




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.

RCD: principio de operación y componentesNL2 L3

L1

L1

NL2 L3

1

23

5

6

78

1. Mecanismo de apertura 2. Rele de apertura 3. Resistencia (circuito de prueba)4. Boton de prueba 5. Circuito de prueba 6. Arrollamiento primario7. Transformador toroidal 8. Arrollamiento secundario

Circuito electrónico

Relé electromagnético

Transformador toroidal +

Arrollamiento secundario

Principales componentes de un RCD ABB


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:

1) 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 falla a tierra

Formas de onda de las corrientes de falla a tierra

Corriente de linea


2) 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

Corriente de linea Corriente de falla a tierra



3) En presencia de un dispositivo que contiene una sección rectificadora, se puede generar una corriente continua suave.

I

t

IB

tPEN

L1L2L3

I

IB

Six-pulse bridge rectifier

Corriente de linea IB Corriente de falla a tierra



4) En presencia de un inversor (variador de frecuencia), se puede generar una corriente de falla a tierra con frecuencia variable y elevado contenido harmónico.



Los Dispositivos de Corriente Residual (RCDs) son usualmente clasificados de la siguiente forma:

RCCBs (F200, FH200)

IEC/EN 61008-1 : Residual current operated circuit-breakers without integral overcurrent protection for household and similar uses (RCCBs)

RCBOs (DS9-DS200)

IEC 61009-1 : Residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent protection for household and similar uses (RCBOs)

RCD-Blocks (DDA200)

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.

Clasificación de los RCDs de acuerdo a las Normas


Type AC: sensible solo a la corriente alterna

Type A: sensible a la corriente alterna o a corriente pulsantecon una componente de DC

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:



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.

!



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 ReporteTécnico IEC 60755 (general requirements for residual current operated protective devices), en la sección4.2.10.3. donde se especifican todos los tipos adicionalesde corrientes residuales que un RCD tipo B puededetectar.

Normas para RCDs tipo B


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:

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.

Normas para RCDs tipo B


Pregunta: Cuando el disparo de un RCD debe ser consideradocomo “no deseado”?

Respuesta: Cuando el RCDs dispara sin la presencia de unacorriente 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 moderadospero con alto nivel de armónicos o de alta frecuencia

presencia de corrientes transitorias impulsivas (usualmentecausadas por la apertura y cierre de cargas capacitivas o

inductivas);

sobretensiones causadas por descargas atmosféricas

corrientes transitorias impulsivas adicionadas a las corrientres de fuga normales ya presentes (causadas por dispositivos

electrónicos)

Aplicación especial: Solución para disparos no deseados


Cuales son las soluciones posibles?

De acuerdo a IEC 62350 (Guidance for the correct use of residual current-operated protective devices (RCDs) for household and similar) las soluciones recomendadas son:

“installation” solution:

Dividir la instalación en varios circuitos diferentes, cada uno de ellos protegido por un RCD

“product” solution:

Seleccionar un RCDs que sea mas resistente a los disparos no deseados => tipo ABB APR



¿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.

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



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 no-

operación 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



IEC61008/9 clasifica a losRCDs de acuerdo a suresistencia a los disparosno deseador, como:

RCDs con resistencia normala los disparos no deseados(general type = instantaneous)*

RCDs con resistenciaadicional a los disparos nodeseados (Selective type).



Todos los RCDs son ensayados contra disparos

no deseados con dos pruebas distintas: Onda de corriente

0,5s/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).


Circuito electrónico

Relé electromagnético

Transformador toroidal +

Arrollamiento secundario

Principales componentes de un RCD ABB


Low-pass filter obtained through resistors and

capacitors.

Result: cutting of high frequency component of

signal, (not dangerousness on the human body).

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.

Clamp effect obtained by means

of diodes zener.

Result: cutting of the high peaks of

signal coming from toroid

Additional components/effects of an RCDs AP-R type



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!!)



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 onlyrepresentative of this phenomenon.



Instantaneous 30 mA

Istantaneous 30mA

The instantaneous 30 mA intervenes around 22mA with a tripping time ≤ 35ms which decreases with the increase of the IΔn up to

10ms.



Instantaneous 30 mA

Selective 300mA

Istantaneous 30mA

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



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.

Instantaneous 30 mA

AP-R 30mA

Selective 300mA

Istantaneos 30mA



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: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



RCDsVolvamos 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.


RCDsSelectividad

¿Porque selectividad?

Para posibilitar aislar una parte de la instación del resto del sistema.

¿Como se realiza?

Cuando se tiene una falla, solo el dispositivo instalado inmediatamente aguas arriba de la falla tiene que disparar.


RCDsSelectividad

Una buena selectividad asegura:

La rápida detección de la falla

La rápida eliminación de la falla

NO SELECTIVIDADSELECTIVIDAD

FALLACONTINUIDAD DE SERVICIO NO CONTINUIDAD DE SERVICIO


RCDsCoordinación

¿Porque coordinar los RCDs:

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


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 !

RCDsReglas para realizar selectividad con RCDs

RCDs fabricados por ABB

F.. DDA..DS..DDA

T

RCCBs RCBOs Blocks•Fuga a tierra

•Contacto directo

•Sobrecarga

•Corto circuito

•Fuga a tierra

•Contacto directo

(con MCBs)

•Sobrecarga

•Corto circuito

•Fuga a tierra

•Contacto directo

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.F200 /FH200

Normas internacionales – Producto y AplicaciónInterruptores diferenciales (RCDs)

RCD es el término general para todos los dispositivos que operan con el principio de la corriente residual:

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.

DS9

DS271


DS200

FS201

DS201-DS202C

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.

Enclosures and DIN Rail Products RCBOs de la gama DS2

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.

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.

DDA200


IEC 62423: Interruptor operado por corriente residual tipo B con o sin protección integrada por sobrecorrientes, para aplicaciones domiciliarias y similares.

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

DDA200 B type

F200 B type


IEC 60947-2 Annex B: Low Voltage Breakers-interruptores incorporando protección integrada ante corrientes residuales (CBRs)

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.

DDA800


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


N° of poles: 2; 4

Family: F200 = RCCBs

F202 A S - 63/0,03 AP-R

Type: AC; A ; B

Tripping time: S for selective

Current: 25A; 40A; 63A; 80; 100

Sensitivity: 0,03A, 0,1A…

Interruptores Diferenciales – Designación ComercialSpecial versions for

unwanted tripping

Enclosures and DIN Rail Products 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 F200Los detalles hacen la diferencia


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.

RCCB’s: new terminal featuresTightening


RCCB’s: new terminal featuresWiring

The availability of two slots for each terminal offers different wiring solutions

thanks to the possibility of derivingindependently 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.


RCCB’s: new terminal featuresSafety

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 !


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 wiringoperation.

The wiring is now easier for installers and also the accessibility in case of maintenance

operations is improved.

F 202

F 362

RCCB’s: safer wiring with cables demoPlus of wiring with busbars


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 damagedinternally and its contacts can result partiallywelded, and in this case the circuit could be

live also in the open position.

The presence of the CPI on all products of F200 range guarantees the verification

of the RCCB efficiency .

RCCB’s: positive contact indication (CPI)More information with CPI


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 performanceShort circuit performances combination


F3

Im = 1500 A

Inc = 6000A with 63A gL fuse SCPD

Short circuit performances combination of

Im = short-circuit breaking capacity

Inc = conditional short-circuit breaking capacity

F200

Im = 1000 A

Inc = 10000A with 100A gL SCPD

600063

10000100

RCCB’s improved short circuit performance


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 differentvoltage 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)

RCCB’s auxiliary elements


RCCB 2P or 4P H

F 3..



1) 2) 3)

1) 2) 3)

2P

4P

RCCB’s: packaging system


+

RCCB AR unit

Advantages Flexibility for wholesalers and LSO

High number of possible configuration

ABB solution RCCB – AR automatic reclosing device


Damian Bernardin – Abril 2010

Muchas Gracias por acompañarnos


Surge Protection Device - OVR


Product Fundamentals: What is a transient surge?

Transient surge

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:

Lightning surge

Switching surge

230V 50 Hz

Transient over voltage Temporary over voltage

Rms Voltage: 230V

Purpose of SPD Enemy of SPD

8000V during 140µs 460V during 10s

TOV


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


Product Fundamentals

Inductive Coupling

Transient surge: Indirect

Causes:



Transient surge: Indirect

Causes:

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):



Class 2 testing (8/20µs):


0%

20%

40%

60%

80%

100%

0 50 100 150 200 250 300 350

time [µs]

90%

10%

T1

50%

T2

10/350µs

8/20µs

Type 1 SPD (10/350µs wave form) :

Type 2 SPD (8/20µs wave form) :


Comparing the 2 wave form


Perturbaciones en las Redes Eléctricas


Data from Meteorage. Measurement campaign on 5.4Million strokes between 1995-2005.

Amplitude of Lightning Strokes (kA)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Amplitude of lightning strokes (kA)

Cum

ulat

ive

freq

uenc

y

40% of lightning strokes are higher than 20kA (or 60% of lightning strokes are below 20kA)

5 % of lightning strokes are higher than 60kA (or 95% of lightning strokes are below 60kA)

0.1 % of lightning strokes are higher than 200kA

Cumulative frequency of lightning strokes –positive and negative- versus their amplitude.



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)



¿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:

• 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.


Surge Protective Devices (SPD)

Devices intended to limit transient voltages and divert surge currents to the ground

Product Fundamentals: How does SPD operate?

Unprotected SPD installedProtected


SPD Operation:

Voltage switching

Gaz discharge tube (GDT N/PE))

Spark Gap technology (SPD Type 1):


Spark Gaps Gas Tubes

V

A

Time (s)

Time (s)

U Switching

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).

Surge current flows through the SPD


8/20µs:

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).

SPD Operation

MOV technology ( SPD Type 2):

Voltage limiting


MOV’sV

A

Time (s)

Time (s)

U residual

Surge current flows through the varistor


Surge Protective Devices (SPD)

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



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)

100%90% 9% 1%

T1Iimp T2

Imax

T2Imax

T1 25kA T2 40kA T2 15kA

Example :

Product Fundamentals: Selection and Installation


MDB:T1 surge arresters(10/350µs)

SMDB:T2 surge arresters(8/20µs)

Product Fundamentals: Installation


From MCCB direct connexion to the SPD and the ground

In parallel, connexion to the installation


Enclosures and DIN Rail Products Surge Protective Devices

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


Type 1 & Type 1+2: Lightning Arrester

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

Product Range and Features


Una pequeña chispa es

generada en la cabeza de aguja

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 riesgosLa pequeña

chispa genera un arco, y la energía

es dirigida a tierra

La electrónica detecta el

transitorio y lo amplifica

OVR Tipo 1: electrónica + cámara apagachispas


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



Varistor

Señalización

Protección térmica

OVR Tipo 2: tecnología Varistor



OVR Type 2

Life cycle: Number of acceptable strikes (MOV case)


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


OperationalSPD on ReserveReplace soon

SPD DisconnectedReplacement Mandatory


Type 2: “P” for pluggable


Pluggable for easy replacement

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


Dry contact for remote control

STATUS

Remote indication


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 OVR Plus N3 15 275OVR Plus N3 40 275

Number of poles : 2Width : 36 mm IEC category : Type 2 Technology used : MOV + MCB Uc : 334V Imax : 40kA In : 20kA Up (L-/L+; L-+/PE) : 1.6/1.5kV Back-up protection : Integrated Auxiliary contact : S2C-H6 option

Number of poles : 5Width : 105 mm IEC category : Type 2 Technology used : MOV + MCB Uc : 334V Imax : 15 and 40kA In : 5 and 20kA Up (L-/L+, L-+/PE) : 1.6 / 1.5kV Back-up protection : Integrated Auxiliary contact : S2C-H6 option


L

N

G

O.5m max

30m max

Equipment

Autoprotected SPDs: OVR Plus range


Visual life Indication: 3 stage visual indication

window : “s” optionPluggable:Easy replacement :

“P”

Mounting:DIN rail Mounted

Auxiliary contact for Remote MOV status : “TS” option Pole Width:

17.5mm modules



Damian Bernardin – Abril 2010

Muchas Gracias por acompañarnos

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