PROFESSIONAL LINE. XI1-S/-S-R - Relé de sobreintensidad a tierra para redes puestas a tierra rígidamente a través de resistencias

Transcripción

1 PROFESSIONAL LINE XI1-S/-S-R - Relé de sobreintensidad a tierra para redes puestas a tierra rígidamente a través de resistencias

2 Índice 1. Aplicaciones y características 2. Esquemas y conexiones 3. Funcionamiento 3.1 Detección del sentido de la derivación a tierra (XI1-S-R) 3.2 Exigencias a los transformadores principales de corriente 4. Mandos y ajustes 4.1 Ajuste de los microinterruptores DIP 4.2 Ajuste de los valores de disparo 4.3 Comunicación a través de interface serie XRS1 5. Carcasa y datos técnicos 5.1 Carcasa 5.2 Datos técnicos 5.3 Protección independiente de derivaciones a tierra 5.4 Protección dependiente de derivaciones a tierra 5.5 Características de disparo 6. Formulario de pedido 1. Aplicaciones y características El relé XI1-S de la PROFESSIONAL LlNE es un relé universal de protección contra derivaciones a tierra para máquinas eléctricas, conductores y redes con punto de estrella puesto a tierra rígidamente o puesto a tierra a través de resistencias. Se utiliza, preferentemente, en redes radiales. Con frecuencia se utiliza también el XI1-S como protección de reserva en el punto central de puesta a tierra de la red. Entonces, el relé registra todas las derivaciones a tierra del sistema de red. En este caso se elige un retardo de disparo mayor que el tiempo de disparo más largo de todos los demás dispositivos de vigilancia de derivación a tierra conectados en la red. La variante del aparato XI1-S-R con registro del sentido de la derivación a tierra es una protección selectiva contra derivaciones a tierra, y suele utilizarse, por lo general, en redes anulares, en redes con conductores paralelos y en redes con sistemas muy complejos. En las dos variantes del aparato hay la posibilidad de elegir entre las siguientes características de disparo: característica de disparo independiente característica de disparo dependiente Normal Inversa Fuertemente Inversa Extremadamente Inversa Todos los aparatos de la PROFESSIONAL LlNE ofrecen la precisión y superioridad de la técnica digital de protección frente a dispositivos de protección convencionales, y se caracterizan por las propiedades siguientes: Elevada precisión de medida gracias al procesamiento digital de valores de medida Indicación de fallos a través de LED s Márgenes extremadamente amplios de la tensión de alimentación, mediante su etapa de red universal Márgenes de ajuste muy grandes con escalonamientos de ajuste muy pequeños Intercambio de datos con centrales de control y visualización gracias al interface serie XRS1, que se puede montar a posteriori Filtrado digital de las magnitudes de medida con análisis de Fourier discreto Tiempos de respuesta sumamente rápidos Forma de ejecución compacta mediante técnica SMD Nota: En caso de necesitar un relé de corriente a tierra sensible no direccional se dispone alternativamente del relé tipo XI1-E. 2 TB XI1-S/-SR SP

3 2. Esquemas y conexiones Entradas analógicas Las señales analógicas de entrada de las corrientes se hacen liegar al aparato a través de las bornas IE1 y IE2. La tensión cero, necesaria para detección del sentido de la corriente, se conecta desde el bobinado en triángulo abierto de los transformadores de tensión a las bornas Ue y Un. Suministro de tensión auxiliar El aparato XI1-S/-S-R necesita una fuente separada de tensión auxiliar, para lo que se puede utilizar una tensión alterna o una tensión continua. Para ello el XI1-S/-S-R cuenta con una etapa integrada de red universal de amplio margen. A las bornas de conexión A1 - A2 se pueden conectar tensiones auxiliares en un margen comprendido entre V DC o V AC. Posición de los contactos Figura 2.3: Posición de los contactos Aparato sin tensión, o funcionamiento sin avería. Contactos tras haberse producido un disparo por sobreintensidad. Contactos tras haberse producido un disparo rápido por sobreintensidad a tierra. Observación: Si se desea que los contactos de disparo de IE> y IE>> actúen conjuntamente sobre la bobina de disparo del interruptor de potencia, deberán unirse externamente. Alternativamente al registro de la derivación a tierra se puede conectar un transformador toroidal de medida a las bornas IE1 e IE2. Figura 2.1: Esquema de conexión del XI1-S Figura 2.2: Esquema de conexión del XI1-S-R TB XI1-S/-SR SP 3

4 3. Funcionamiento Las corrientes alternas características procedentes de los transformadores principales de corriente se transforman en la etapa analógica, a través de transmisores de entrada y de resistencias Shunt, en tensiones separadas galvánicamente. A continuación unos filtros analógicos RC suprimen la influencia de perturbaciones acopladas. La tensión de medida se hace llegar a las entradas analógicas (Transformador Analógico/Digital) del microprocesador, y a continuación se transforma en señales digitales a través de circuitos Sample y Hold. Todo el procesamiento posterior se efectúa con estos valores digitalizados. El registro de los valores tiene lugar con una frecuencia de exploración de 800 Hz (960 Hz) de manera que, cada 1,25 ms (1, 11 ms) a una frecuencia de 50 Hz, (60 Hz) se registran los valores momentáneos de las magnitudes de medida. Cuando se excitan los circuitos de medida, parpadea el LED correspondiente. Una vez transcurrido el tiempo de retardo ajustado, el parpadeo intermitente pasa a luz continua. 3.1 Registro del sentido de la derivación a tierra (XI1 S-R) El principio de medida para la determinación del sentido de la derivación a tierra se basa en la medición del ángulo de fases, y de este modo también en la medición de coincidencia entre las mediciones de la corriente cero y de la tensión cero. La tensión cero, necesaria para la detección del sentido, se mide a través de los bobinados en triángulo abierto de los transformadores de tensión (Conexión a las bornas Ue y Un) La mayor parte de los fallos que se producen en una red rígida, tienen predominantemente carácter inductivo. Por eso se ha elegido como ángulo característico entre corriente y tensión, con el que se consigue la máxima sensibilidad de la medición, el ángulo de 110 adelantado respecto a le tensión cero U 0. Figura 3.1: Derivación en redes puestas rígidamente a tierra En las redes puestas a tierra a través de resistencias, la mayor parte de los fallos tienen predominantemente carácter óhmico con pequeña parte proporcional de carácter inductivo. Por eso, para estas formas de redes, se ha elegido como ángulo característico el de 170 respecto a la tensión cero U0 (ver figura 3.2). Figura 3.2: Derivación a tierra en redes puestas a tierra a través de resistencias El margen de respuesta del elemento direccional se fija en todo caso, girando en ± 90 el indicador de corriente del ángulo característico. 3.2 Exigencias a los transformadores principales de corriente Los transformadores de corriente deben dimensionarse de tal modo que, no lleguen a saturarse con las corrientes siguientes: Etapa independiente de sobreintensidad a tierra y tiempo K1= 2 Etapa dependiente de sobreintensidad a tierra y tiempo K1= 20 Disparo rápido por cortocircuito a tierra K1= 20 K1= Factor de corriente referido al valor de ajuste, con el que el transformador de corriente no funciona aún en el margen de saturación. Además, los transformadores tienen que dimensionarse de acuerdo con las corrientes máximas de cortocircuito que puedan producirse en la red, o respectivamente en el objeto a proteger. En el dimensionado de los transformadores de corriente, repercute de forma muy positiva la reducida potencia absorbida por el XI1-S/-S-R, que es tan sólo de <0,1 VA. Puede asimismo tomarse en consideración en las consideraciones para elección del aparato la carga mínima de los transformadores, debido a la relación directa que tiene este hecho con la clase de protección. 4 TB XI1-S/-SR SP

5 4. Mandos y ajustes En la placa frontal del XI1-S/-S-R se encuentran todos los mandos necesarios para el parametrado del aparato, así como todos los elementos de indicación. De esta manera se pueden efectuar los ajustes del aparato sin necesidad de desmontarlo del carril de fijación. Para ajustar los parámetros hay que abrir la cubierta transparente del relé, como se expone en la figura. No forzar el aparato! En la cubierta transparente hay dos zonas para introducir rótulos de identificación. Figura 4.3: Apertura de la tapa frontal Figura 4.1: Placa frontal del XI1-S LEDs El LED ON sirve para indicar que el aparato está listo para el servicio, (estando aplicada la tensión auxiliar de alimentación Uv). Los LEDs IE> y IE>> señalizan la excitación (el LED parpadea intermitentemente) o respectivamente disparo de las correspondientes funciones (luz continua). Tecla de prueba (TEST) Esta tecla sirve para producir un disparo de prueba del aparato. Tras haber pulsado la tecla durante 5 segundos, tiene una comprobación del Hardware, durante la cual los dos relés de salida pasan a situación de disparo, encendiéndose los LEDs de disparo. Figura 4.2: Placa frontal del XI1-S-R TB XI1-S/-SR SP 5

6 4.1 Ajuste de los microinterruptores DIP El bloque de microinterruptores DIP, situado en la placa frontal del aparato sirve para ajustar los márgenes nominales y para parametrar las funciones del aparato. Microinterruptor DIP OFF ON Función 1* DEFT NINV 2* DEFT VINV Ajuste de la característica de disparo para IE> 3* DEFT EINV 4 Puesto a tierra rígidamente 110 Puesto a tierra a través de Conmutación del ángulo característico de 110 a 170 (en el XI1-S fuera de servicio) resistencias No bloqueado Bloqueado Bloqueo de la etapa IE>> 6 50 Hz 60 Hz Ajuste de la frecuencia nominal 7* x 1 s (x1) x 10 s (x2) Factor de tiempo DEFT para tie> (entre paréntesis los factores para disparo dependiente) 8* x 1 s x 100 s Factor de tiempo DEFT para tie> Tabla 4.1: Funciones de los microinterruptores DIP * En los microinterruptores DIP 1-3, o resp. 7-8, solamente uno de ellos puede estar en posición ON. Característica de disparo La característica de disparo deseada para la protección contra derivación a tierra y tiempo puede ajustarse con ayuda de los microinterruptores DIP 1-3. Hay que tener muy en cuenta que, en cada caso, sólo puede estar conectado, como máximo, uno de estos tres microinterruptores DIP. En caso de un ajuste erróneo (p. ej. 2 microinterruptores DIP para característica de disparo IE> puestos en posición "ON"), se produce inmediatamente el disparo. Están permitidas las configuraciones siguientes para ajuste de la característica de disparo: Característica de disparo independiente Normal Inversa Fuertemente Inversa Con ayuda del microinterruptor DIP 4 se puede seleccionar entre punto de estrella puesto rígidamente a tierra (ángulo característico = 110 ) y punto de estrella puesto a través de resistencias (ángulo característico = 170 ). Bloqueo de la etapa de disparo rápido por derivación a tierra (IE>>) Si el microinterruptor DIP 5 se encuentra en posición ON, entonces está bloqueada la etapa de disparo rápido por derivación a tierra. Frecuencia nominal El XI1-S/-S-R puede ajustarse con ayuda del microinterruptor DIP 6, a 50 ó 60 Hz, dependiendo de las características dadas de la red. Extremadamente Inversa Figura 4.4: Ajuste de la característica de disparo Selección del punto de estrella puesto rígidamente a tierra / puesto a tierra a través de resistencias Dependiendo del tratamiento del punto de estrella, se tendrá un ángulo característico entre corriente y tensión en el caso de producirse un fallo por derivación a tierra. Conmutación de márgenes de tiempo Con ayuda del microinterruptor DIP 7 se multiplica el tiempo de disparo tie> de la etapa de disparo independiente por el factor 10, y la etapa dependiente de disparo se multiplica por el factor 2. Con el microinterruptor DIP 8 se puede multiplicar el tiempo de disparo de la etapa independiente de disparo por el factor TB XI1-S/-SR SP

7 4.2 Ajuste de los valores de disparo Los aparatos de la PROFESSIONAL LINE cuentan con una posibilidad de ajuste única de extraordinaria exactitud. Para ello se emplean dos potenciómetros. Un potenciómetro de ajuste basto puede ajustarse, con valores discretos, del mismo modo que un interruptor escalonado, y de ese modo se fija el valor de disparo en etapas de 0,25 x In. Un segundo potenciómetro para ajuste fino (0-10%) es ajustable de forma continua para el valor. Sumando los valores se obtiene un valor de disparo extraordinariamente exacto. Retardo de disparo para la etapa de disparo rápido por cortocircuito a tierra El tiempo de respuesta para el disparo rápido por cortocircuito a tierra es ajustable continuamente en un margen comprendido entre 0-1,25 segundos. 4.3 Comunicación a través de interface serie XRS1 Ajuste de la etapa de derivación a tierra La etapa de derivación a tierra IE> puede ajustarse con ayuda de los potenciómetros que se indican en la figura siguiente en un margen comprendido entre 0,25-1,75 x In. Ejemplo: Se desea ajustar un tiempo de disparo IE> de 1,15 x In. El valor de ajuste del potenciómetro de la derecha se suma sencillamente al valor de ajuste del potenciómetro del ajuste basto. Figura 4.5: Ejemplo de ajuste Retardo de disparo para el disparo por sobreintensidad a tierra El tiempo de disparo por derivación a tierra es ajustable en un margen comprendido entre segundos para la etapa de protección independiente (DEFT). En el caso de la protección dependiente (NINV, VINV o EINV) se puede ajustar un factor de tiempo desde 0,1-2. Disparo rápido por cortocircuito a tierra El disparo por derivación a tierra puede ajustarse dentro de un margen comprendido entre 1-15 x In. El ajuste se efectúa de manera similar al ajuste de la etapa de sobreintensidad. El disparo por cortocircuito a tierra del relé XI1-S-R no es direccional ya que en caso de fallo, esta etapa debe disparar en un tiempo muy breve. Figura 4.6: Principio de la comunicación Para la comunicación de los aparatos con un nivel superior de control, se dispone del interface serie XRS1, para transmisión de datos, junto con todo el Software necesario para ello. El adaptador, se monta lateralmente e instala posteriormente de forma muy sencilla. Mediante transmisión óptica permite la separación galvánica del relé. De esta manera se puede seleccionar los valores de medida, se puede parametrar el relé y se pueden asimismo configurarlas funciones de protección del relé de salida. Para más detalles sobre el funcionamiento del XRS1 verla descripción específica de dicho equipo. TB XI1-S/-SR SP 7

8 5. Carcasa y datos técnicos 5.1 Carcasa El XI1-S/-S-R, al igual que todos los aparatos de la PROFESSIONAL LINE está provisto para montaje sobre el carril de fijación DIN EN La placa frontal del aparato está protegida mediante una tapa transparente precintable (IP 40). Figura 5.1: Esquema de dimensiones Bornas de conexión Las bornas de conexión del aparato permiten la conexión de conductores con máximo 2 x 2,5 mm 2 de sección. Para realizarlas conexiones hay que quitar la tapa transparente del aparato (Ver capítulo 4). 8 TB XI1-S/-SR SP

9 5.2 Datos técnicos Entrada de medida Frecuencia nominal fn: 50/60 Hz Carga térmica de los circuitos de tensión de forma permanente 120 V AC Carga térmica de los circuitos de corriente: corriente de choque (una semionda) 250 x I N durante 1 s 100 x I N durante 10 s 30 x I N de forma permanente 4 x I N Potencia absorbida en el circuito de corriente: con In= 1 A 0,1 VA con In= 5 A 0,1 VA Potencia absorbida en el circuito de tensión: con Un= 100 V 0,1 VA Tensión auxiliar Tensión auxiliar nominal UV/ Potencia absorbida: V DC o V AC (f= Hz) 4 W (bornas A1- A2) Datos comunes Relación de desexcitación: > 97 % Tiempo de reposición de la excitación: < 50 ms Tiempo de desexcitación después de un disparo: 200 ms Tiempo mínimo de respuesta al conectarse la tensión de alimentación: 100 ms Tiempo mínimo de respuesta estando aplicada la tensión de alimentación: < 50 ms Relé de salida Número de relés: 2 Contactos: Cada uno con un contacto conmutado Potencia máx. de conmutación: óhmica 1250 VA/AC, o respectivamente 120 W/DC Inductiva 500 VA/AC o respectivamente 75 W/DC Tensión máxima de conexión: 250 V AC 220 V DC Carga óhmica Imáx.= 0,2 A Carga inductiva Imáx.= 0,1 A con L/R 50 ms 24 V DC Carga inductiva Imáx.= 5 A Carga mínima: 1W / 1 VA con Umín. 10 V Tensión nominal máxima: 5 A Corriente de conexión (16 ms) 20 A Duración de los contactos: 10 5 conmutaciones con potencia de conmutación max. Material de los contactos: AgCdO TB XI1-S/-SR SP 9

10 Datos de sistema Normas: VDE 0435 parte 303; VDE 0843 parte 1-4; VDE 0160; IEC 255-4; BS 142; VDE 0871 Margen de temperatura durante el almacenamiento y servicio: Resistencia a condiciones climáticas clase F, según DIN y DIN IEC 68, parte 2-3: Pruebas de alta tensión, según VDE 0435, parte 303 Prueba de tensión: Prueba de tensión de choque: Prueba de alta frecuencia Resistencia a perturbaciones por descarga de electricidad estática (ESD), según VDE 0843, parte 2: Resistencia a perturbaciones por campos electromagnéticos, según VDE 0843, parte 3: Resistencia a perturbaciones por magnitudes de perturbación transitorias rápidas (Burst), según VDE 0843, parte 4: Prueba de supresión de interferencias, según DIN y VDE 0871: -25 C hasta +70 C Más de 56 días a 40 C y 95% de humedad relativa del aire 2,5 kv (efectivos)/50 Hz; 1 minuto 5 kv; 1,2/50 µs, 0,5 J 2,5 kv/1 MHz 8 kv 10 V/m 4 kv/ 2,5 khz, 15 ms Valor límite clase A Exactitud de repetición: 1% Exactitud fundamental del retardo de tiempo: Exactitud de la corriente: Exactitud del tiempo de disparo en el margen de 2-20 x I S : Exactitud de la determinación del sentido de la derivación a tierra (XI1-S-R): 0,5 % ó ± 25 ms ± 3 % del valor de ajuste o ± 2 % de IE 2 % DEFT / 5 % NINV y VINV / 7,5 % EINV / ó 25 ms Exactitud de medida del ángulo: + 1 / - 13 con IE 0,5 x I N y Ue 0,5 V + 1 / - 3 con IE 0,5 x I N y Ue 0,5 V Influencias de corrientes superpuestas: 5 % Influencia de la temperatura: 0,08 % por K Influencia de la frecuencia: 1 % por Hz de desviación del valor nominal ± 10 % de fn (50 ó 60 Hz) Esfuerzos mecánicos: Choques: Clase 1 según DIN IEC Vibraciones: Clase 1 según DIN IEC Clase de protección Frontal del aparato: IP 40 con tapa frontal cerrada Peso: aprox. 0,7 kg Posición de montaje: Cualquiera Material de la carcasa del relé: Auto-extingible 10 TB XI1-S/-SR SP

11 5.3 Protección independiente de sobreintensidad a tierra Parámetro Margen de ajuste Escalonamiento IE> 0,25-1,75 x In continuo IE>> 1-15 x In continuo tie> 0-1 s / 0-10 s / s continuo tie>> 0-1,25 s continuo Tabla 5.1: Márgenes de ajuste 5.4 Protección dependiente de sobreintensidad a tierra Líneas características de disparo según IEC 255-4, o respectivamente BS 142: Normal inversa: Fuertemente inversa: Extremadamente inversa: Siendo: t = Tiempo de disparo tie> = Multiplicador de tiempo IE = Corriente de error IE> = Valor de ajuste de la corriente Parámetro Margen de ajuste Escalonamiento IE> 0,25-1,75 x In continuo IE>> 1-15 x In continuo tie> 0,1-2 continuo tie>> 0-1,25 s continuo Tabla 5.2: Márgenes de ajuste y escalonamientos TB XI1-S/-SR SP 11

12 5.5 Características de disparo Figura 5.2: Normal inversa Figura 5.4: Fuertemente inversa Figura 5.3: Extremadamente inversa Figura 5.5: Características de disparo independiente 12 TB XI1-S/-SR SP

13 6. Formulario de pedido Relé de sobreintensidad XI1- S Para redes puestas rígidamente a tierra Con detección del sentido de la derivación a tierra Corriente nominal: 1 A 5 A Reservado el derecho a introducir modificaciones técnicas. R 1 5 TB XI1-S/-SR SP 13

14 Listas de ajustes del XI1-S/-S-R Proyecto: Nº Com.-Nr.: Grupo de funciones:= Localidad:+ Identificación aparato:- Funciones de los relés: Fecha: Ajuste de los parámetros Ajuste de Función Unidad fábrica IE> Disparo por cortocircuito a tierra x In 0,25 Ajustes actuales IE>> Disparo rápido por cortocircuito a tierra x In 1 tie> Retardo de tiempo por cortocircuito a tierra s 0 tie> tie>> Factor de tiempo para línea característica inversa Retardo de tiempo para disparo por cortocircuito a tierra s 0 Ajuste de los microinterruptores DIP Microinterruptor DIP Función Ajustes de fábrica 1* DEFT 2* Ajuste de la característica de disparo para IE> DEFT 3* DEFT 4 Conmutación del ángulo característico de Puesto a tierra 110 a 170 (en el XI1-S fuera de servicio) rígidamente Bloqueo de la etapa IE>> No bloqueado 6 Ajuste de la frecuencia nominal 50 Hz 7* Factor de tiempo DEFT para tie> (entre paréntesis los factores para disparo x 1 s (x 1) dependiente) 8* Factor de tiempo DEFT para tie> x 1 s Ajustes actuales *Solo uno de los microinterruptores DIP 1-3 o resp. 7-8 puede estar en posición ON de forma simultanea. 14 TB XI1-S/-SR SP

15 TB XI1-S/-SR SP 15

16 Woodward SEG GmbH & Co. KG Krefelder Weg 47 D Kempen (Germany) Postfach (P.O.Box) D Kempen (Germany) Phone: +49 (0) Internet Homepage Documentation Sales Phone: +49 (0) Telefax: +49 (0) kemp.electronics@woodward.com Service Phone: +49 (0) Telefax: +49 (0) kemp.pd@woodward.com