Los efectos del arco

La aparición de arcos eléctricos se evita en la mayor medida posible mediante

• el uso de unidades de conmutación fiables
• el montaje adecuado de estas unidades de conmutación
• cuidadosas medidas de aseguramiento de la calidad de las unidades de conmutación ensambladas en fábrica y sometidas a ensayos de tipo.

No obstante, los arcos voltaicos no pueden evitarse de forma absolutamente fiable. Los factores de peligro se derivan de efectos externos, de un mantenimiento inadecuado o insatisfactorio y, por último, de errores humanos.

Para limitar los efectos de la formación de arcos y, sobre todo, para proteger a los operarios de lesiones, las unidades de conmutación deben estar diseñadas mecánicamente de forma adecuada.

Sin embargo, las medidas de seguridad no deben limitarse a las unidades de conmutación. La presión generada por un arco se reduce a través de las aberturas de alivio de presión de la sala de interruptores y aumenta la presión en la misma.

El sistema de detección de arcos LBW está equipado con sensores fotosensibles que detectan inmediatamente la aparición de arcos internos.

De este modo, se acorta considerablemente la duración efectiva del arco y se reduce adecuadamente la descarga de gas de la unidad de conmutación.

La consecuencia es una menor carga térmica en las unidades de conmutación. Se reduce el aumento de presión en el edificio de conmutación. El equipo y la sala de conmutación se ensucian menos. Se reduce la emisión de gases tóxicos. Reducción de los daños en el interior de la aparamenta al evitarse la fase térmica.

La norma alemana DIN VDE 0670, parte 6, exige la máxima seguridad posible para el personal. En otras palabras, el arco eléctrico debe evitarse por completo o debe limitarse su duración.

Para ello, pueden emplearse detectores sensibles al peso según la norma DIN VDE 0670, parte 6, tabla AAZ. De este modo, la seguridad contra la formación de arcos eléctricos puede lograrse en muchos casos sin ninguna medida adicional según DIN VDE 0670, parte 601 .

Detección del arco en su fase de desarrollo y desconexión rápida

Detección mediante detectores fotosensibles y desconexión rápida mediante disyuntores.

Máxima protección posible del personal

La desconexión rápida después de 0,1 seg. reduce la carga de la aparamenta y disminuye la descarga de gas.

Protección de la aparamenta

La menor descarga de gas disminuye la carga de presión sobre el edificio y reduce los efectos térmicos. Además, se reduce sustancialmente la superficie de las aberturas de descarga de presión normalmente necesarias.

Mejora de la disponibilidad

Reducción de los plazos de reparación tras la formación de arco debido a la reducción de la carga sobre la aparamenta y a la menor consecuencia de los daños. Por regla general, se puede acceder a la sala de distribución inmediatamente después de producirse el defecto y, además, se pueden detectar las zonas perturbadas, como las secciones de barras colectoras. La zona afectada se desconecta y la zona no afectada permanece en servicio.

Reducción del riesgo de incendio

La desconexión rápida interrumpe la entrada de energía térmica y evita así la formación de focos de incendio.

Endurecimiento de la aparamenta anterior (abierta)

Es posible reequipar fácilmente las instalaciones de distribución anteriores, es decir, abiertas y no cerradas. El uso del sistema de detección de arco vale la pena especialmente en instalaciones en las que la seguridad del personal no puede garantizarse o sólo con inversiones considerables.

El sistema de detección de arco no responde a fuentes de luz parásitas como, por ejemplo, lámparas portátiles.

Gracias a su modo de funcionamiento dinámico, el sistema de detección de arco registra únicamente grandes variaciones en la densidad de la luz.

El sistema de detección de arcos no responde a influencias electromagnéticas interferentes

Los ensayos y pruebas de laboratorio sobre arcos voltaicos mostraron potencias de hasta 50 kA (corrientes de pico de hasta 125 kA).

Empleo de tecnología moderna

El uso de componentes electrónicos de alta calidad garantiza un alto grado de eficacia y fiabilidad.

Seguridad inherente de la aparamenta aislada en SF6

Se puede evitar la descarga de productos de combustión de la aparamenta aislada en SF6 tras la formación de un arco.

Alta eficiencia económica

Gracias a la alta disponibilidad de la aparamenta. Requisitos mínimos en el edificio y reducción del alcance de los daños en caso de arco.

Mayor protección del personal durante los trabajos en la aparamenta con envolvente abierta.

Mediante un sensor, la radiación emitida por el arco se convierte en corriente. El filtro de paso de banda limita la gama de frecuencias a las frecuencias típicas del espectro del arco y elimina las interferencias electromagnéticas.

Una vez que la señal del arco es lo suficientemente alta, se almacena en el flip-flop, se enciende una pantalla y el relé se produce en una unidad de alimentación al mismo tiempo, el disyuntor se desconecta. También se bloquea contra nuevas conexiones.

Mediante una tecla de borrado (interruptor de confirmación de detección) se puede confirmar el evento y anular el bloqueo del disyuntor. A continuación, se puede volver a accionar el interruptor de alimentación. Si el detector de arco responde

sin que se produzca una sobreintensidad, también se enciende una pantalla. Esta indicación puede borrarse mediante un interruptor de confirmación. Las piezas del equipo, como transformadores, relés de sobreintensidad e interruptores automáticos necesarios para la desconexión de la zona afectada, forman parte de la aparamenta en cualquier caso.

Ventajasespeciales del sistema de detección de arco LBW

En todo momento se puede aumentar externamente el número de sensores hasta un máximo de 20. En el sistema LBW no se pueden confundir los polos y el sistema permanece plenamente operativo durante aprox. 2,0 seg. tras un fallo de la tensión de alimentación.

El sistema LBW detecta incluso los arcos más débiles.

El sistema LBW es insensible al disparo mecánico, como por ejemplo por contacto y vibración.

Incluso si los sensores son destruidos por el arco, se detecta la aparición de un arco porque el almacenamiento de la señal de control en el amplificador tarda menos de 1 mseg.

Colocación de los sensores en una unidad de interrupción dividida. Unidad de conmutación compartimentada tipo WKC, disposición de los sensores en los compartimentos de disyuntores, cables de salida y barras colectoras. 1. Sensor en el compartimento del cable de salida2. Sensor en el compartimento de barras3. Sensor en el compartimento del disyuntor4. Detector de arco instalado en el armario de relés

La planificación del sistema de detección de arcos requiere un conocimiento preciso de su tecnología y de los posibles efectos del arco eléctrico.

En la aparamenta, los sensores del sistema de detección de arcos deben estar dispuestos de forma que se detecte cada arco. Por consiguiente, debe instalarse un sensor en cada compartimento.

En los compartimentos grandes (por ejemplo, compartimento de barras colectoras sin compartimentación de unidades) debe haber un sensor cada tres metros aproximadamente.

Comprobación del funcionamiento

01 el sistema de detección de arco LBW se efectúa mediante un circuito de prueba de flashgun sin interruptor en cuestión). La comprobación se realiza directamente o mediante guías de ondas de fibra óptica que pueden colocarse entre los sensores y la envolvente.

Cuando el sistema de detección de arco se utiliza en aparamenta aislada con SF6, los sensores fotosensibles deben montarse en el exterior de la aparamenta, delante de pequeñas ventanas de inspección. Esta disposición también ofrece el mérito de poder comprobar fácilmente en todo momento la capacidad de servicio del sistema de detección de arcos.

Mediante un transformador de corriente continua separado se garantiza la desconexión directa del sistema de desconexión de arco.

Los sensores de una zona protegida pueden conectarse a un amplificador común o a una combinación de relés común.

Datos técnicos de los componentes del sistema

Datos mecánicos: como placa de circuito impreso, el detector de arco se aloja en una caja LRB estándar con terminales de tornillo en ambos extremos y todas las entradas de señal en un extremo.

Datos eléctricos

Tensión de alimentación

+UB = 24 V (+10% / -20%)

Corriente de circuito cerrado

7 mA (+10% / -20%)

Capacidad de corriente máx:

4OmA (+10% / -20%)

Datos técnicos generales

Temperatura de servicio:

Amplificador: -20° a 70 °C

Sensor: -25° a 85° C

Tensión de prueba: 2000 V

Categorías de protección:

Amplificadores: IP 53

Sensores : IP 65

Los demás componentes del sistema necesarios para la desconexión de la zona defectuosa (transformadores, relés de sobreintensidad y disyuntores) deben estar clasificados de acuerdo con los requisitos de la aparamenta.

Las instalaciones de distribución con envolvente metálica que cumplen los requisitos de protección contra el contacto, pero cuya seguridad del personal en caso de arco no está demostrada, pueden equiparse posteriormente con el sistema LBW. 

De este modo, se puede garantizar la seguridad frente al arco y reducir sus efectos. En varios lados accesibles, los dispositivos de conmutación abiertos pueden estar provistos de protecciones en lugar de cubiertas protectoras para proporcionar una protección definida contra el contacto. 

Las protecciones pueden ser barandillas, cadenas, muros enrejados o puertas. 

En general, en este tipo de instalaciones no se puede esperar que se cumplan los requisitos de las instalaciones de conmutación resistentes a los arcos eléctricos en lo que respecta a la protección contra el contacto y la estabilidad del edificio de conmutación. Mediante el reequipamiento del sistema de detección de arcos LBW y medidas adicionales en caso necesario, se pueden limitar los efectos de la formación de arcos internos.

Una sección de barras colectoras se desconecta como se muestra en los dibujos 1 y 2.

Si se permite la desconexión de una sección de barras completa en caso de arco, el diseño puede ajustarse al dibujo 1, en el que pueden conectarse hasta veinte sensores a un sistema de detección de arcos.

El principio de protección del sistema de detección de arco incorpora dos criterios importantes

1. aumento dinámico de la intensidad luminosa (correspondiente a un arco)
2. sobrecorriente en la unidad de alimentación.

Acción (dibujos 1 y 2)

1. Al encenderse el arco, el cambio de radiación en el sensor (A) es evaluado por la unidad de detección de arco (B) a través de la conexión (1).

2. Si el cambio excede el valor preestablecido se cambia la posición de contacto de un relé en el sistema de detección de arco (B).

2. El relé de sobreintensidad © en la unidad de alimentación (2) aplica la tensión de desconexión al interruptor de alimentación (D) a través de la posición de contacto del relé de cambio y esto desconecta la zona de protección.

Extracto de DIN VDE0101 Instalación de sistemas de alta tensión para tensiones nominales superiores a 1kV

".4.4 Los sistemas de protección en el control deben estar diseñados de forma que el personal esté protegido en alto grado. Esta condición se cumple si se prevé una de las medidas siguientes o equivalentes:

a) Interruptor en lugar de seccionador. Los interruptores-seccionadores deben ser capaces de desconectar la corriente normal máxima que se produzca en la instalación y ser adecuados para actuar después de cortocircuitos.

b) Protección contra errores de mando para seccionadores y seccionadores de puesta a tierra,

por ejemplo, enclavamientos, seccionadores de puesta a tierra resistentes a la apertura, cerraduras de llave no intercambiables.

c) Control del equipo desde una distancia segura.

d) Colocación de dispositivos de protección adecuados, p. ej. placas guía de arco, ventanas de arco, puertas de paso total, tabiques divisorios."

Extracto de DIN VDE 0670 parte 6

Celdas de alta tensión con envolvente metálica para tensiones de hasta 72,5 kV, montadas en fábrica, con ensayo de tipo:

"Tabla AA2.Ejemplos de medidas para limitar los efectos de defectos internos

• tiempo de respuesta muy corto, por ejemplo, mediante detectores sensibles a la luz, la presión o la temperatura o mediante protección diferencial de barras colectoras
• uso de fusibles adecuados en combinación con interruptores para limitar la corriente de paso y la duración del defecto.
• baja probabilidad de permanencia, por ejemplo, por control remoto
• trampillas de alivio de presión".

Extracto de DIN VDE 0670 parte 601

Comportamiento de la prueba tras defectos internos

"Valoración de la prueba.

Los siguientes criterios tienen en cuenta los efectos de arco mencionados en la sección 1. El cliente de la prueba debe decidir en base a qué criterios se evaluarán los resultados de la prueba. El cliente de la prueba debe decidir en base a qué criterios se evaluarán los resultados de la prueba.

En detalle:

Criterio nº 1

Si las puertas, cubiertas, etc. debidamente aseguradas no se abren o no

Criterio nº 2

Si no se desprenden piezas de la (aparamenta con envolvente metálica) que puedan poner en peligro al personal. Entre ellas se incluyen piezas grandes con bordes afilados, como ventanas de inspección, tapas de alivio de presión, placas de cubierta, etc., de metal o plástico.

Criterio 3

Si se producen o no orificios por efecto de la formación de arcos en las partes superiores de libre acceso de la envolvente por combustión u otros efectos.

Criterio 4

Si se incendian o no los indicadores aplicados perpendicularmente (véase el apartado 5.3). Quedan excluidos de esta evaluación los indicadores incendiados por la quema de barniz o de etiquetas.

Criterio 5

Si los indicadores aplicados horizontalmente se incendian o no (véase el apartado 5.3.). En caso de que comiencen a arder durante la prueba, el criterio se considerará cumplido siempre que pueda probarse que se han encendido por partículas incandescentes y no por gases calientes. La prueba se aportará mediante una cámara de alta velocidad.

Criterio 6

Si todas las conexiones a tierra son eficaces o no".