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Diseño de Equipo “Arc-Resistant” Asistido por Simulación Monterrey Design and Innovation Center 1 Contenido > Falla de Arco Interno > ¿Que es?, Técnicas de Mitigación, Efectos, Normativa. > Simulación de Falla de Arco Interno Confidential Property of Schneider Electric 2 Falla de Arco Interno > Descarga no intencional de corriente a través del medio aislante en un tablero de distribución. > Su estudio surge de la necesidad de reducir los riesgos en el manejo de equipo eléctrico. Confidential Property of Schneider Electric 3 Falla de Arco Interno > Soluciones para minimizar el riesgo de Falla de Arco Interno: > Soluciones Activas: - Basadas en Relevadores y Sensores. - Arc TerminatorTM. > Soluciones Pasivas: - Reforzar los gabinetes para resistir los efectos de una Falla de Arco Interno. Confidential Property of Schneider Electric 4 Falla de Arco Interno > Efectos de un Arco Interno en un tablero de distribución: > Efectos de presurización. > Efectos térmicos. Efectos Presión Térmicos Duración de la falla Confidential Property of Schneider Electric 5 Falla de Arco Interno > Normativa: IEEE C37.20.7, IEC 62271-200, CSA C22.2. > Criterios de falla en un ensayo de Falla de Arco Interno: > Criterio 1. Puertas y cubiertas deben permanecer cerradas. Deformaciones son aceptables. > Criterio 2. El equipo no debe tener desprendimientos individuales de materiales mayores a 60g. > Criterio 3. Evaluación de “Burn-Through”. Agujeros causados por exposición al arco eléctrico no son permitidos. > Criterio 4. Los testigos de tela colocados alrededor del equipo no deben de quemarse. > Criterio 5. Las conexiones a tierra deben seguir efectivamente conectadas. Confidential Property of Schneider Electric 6 Falla de Arco Interno Ip ≥ 2.6 Icc (RMS) > Clasificaciones IEEE C37.20.7 Corriente (A) > Nivel de corriente de falla. > Duración de la falla. > Accesibilidad: 20kA RMS - Tipo 1 y Tipo 2, sufijos A, B, C y D. 52kA Pico Tiempo (s) > Ensayo > Calibración de corriente de corto. > Colocación de alambre iniciador del arco. > Colocación de testigos de tela. Confidential Property of Schneider Electric Iniciador del Arco 7 Falla de Arco Interno > Ensayo > 25kA Confidential Property of Schneider Electric 8 Falla de Arco Interno > Ensayo > 40kA Confidential Property of Schneider Electric 9 Simulación de Falla de Arco Interno > ANSYS Fluent + Mechanical ANSYS Fluent Cálculo CFD -Presiones -Temperaturas Acoplamiento en un solo sentido > Aplicación personalizada UDF para la aplicación y distribución de la energía del arco. > Modelo de gas real para plasma. Confidential Property of Schneider Electric ANSYS Mechanical Cálculo Dinámico Estructural -Deformaciones -Esfuerzos > Uso de macros APDL para la aplicación de contornos de presión > Aplicación de curva de presión. 10 Simulación de Falla de Arco Interno > ANSYS Fluent + Mechanical Energía del Arco Eléctrico 70 60 Conducción Térmica (10%) Voltaje de Arco Power (MW) 50 40 30 20 Radiación (80%) 10 Datos de Entrada 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 time (s) Datos de Pruebas Radiación a paredes (30%) Confidential Property of Schneider Electric Calentamiento del Fluido (60%) Vaporización de Plástico y Metales 11 Simulación de Falla de Arco Interno > ANSYS Fluent + Mechanical Pressurization Curve on Front Cover 0.5 0.45 0.4 Pressure (bar) 0.35 Pressurization Curve on Front Cover 0.3 0.5 0.25 0.2 0.45 0.15 0.4 0.1 0.05 0.35 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 Time (s) + = Pressure (bar) 0 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 Time (s) Correlación entre presión calculada y medida. Confidential Property of Schneider Electric 12 Simulación de Falla de Arco Interno > ANSYS Fluent + Mechanical Confidential Property of Schneider Electric 13 Simulación de Falla de Arco Interno > ANSYS Fluent + Mechanical Cálculo de Presiones Confidential Property of Schneider Electric Evaluación de Diseño Inicial Diseño Propuesto Prueba Exitosa 14 ©2014 Schneider Electric. All Rights Reserved. All trademarks are owned by Schneider Electric Industries SAS or its affiliated companies or their respective owners. 15 Referencias Confidential Property of Schneider Electric 16