Mitigacion Arc Flash

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Mitigacin de Arc FlashOperacin Remota en tableros de distribucin metalclad para mitigar el peligro de exposicin al arco elctrico

Ing. Jos M. FebresH.

Contenido

Utilizaremos ejemplos reales y posibles escenarios para

discutir los peligros inherentes y los mejores procedimientos posibles para operar equipos de forma remota y para mitigar daos durante la ocurrencia de un arco elctrico o limitar su ocurrencia. Revisaremos algunos conceptos bsicos de Arc Flash Si los procedimientos requieren que la operacin se

realice con equipos energizados stas tcnicas y herramientas de seguridad limitarn la exposicin al arco elctrico y otros peligros.

Informacin Bsica

Un Arco Elctrico es medido en calorias por cm2. Este valor es conocido como Energa Incidente (EI) Los estndares industriales actuales requieren que los trabajadores utilicen EPP con un rating > EI La foto muestra un arreglo para simular un arco en un cubculo de un CCM o breaker de 480 VAC por la empresa PSE&G EI para esta prueba fu de 51 cal/cm2

Riesgos del Arc Flash

No hay manera posible de eliminar completamente los riesgos de Arc Flash El mtodo preferido y ms efectivo para realizar cualquier trabajo elctrico es desenergizar el equipo en el cual se estar trabajando. Pero para poder realizar esto el equipo tiene que ser operado para abrirlo la cual es considerada como una accin de riesgo elctrico

Riesgos del Arc Flash

Definicin 2009 NFPA 70E: Arc Flash Hazard Una condicin peligrosa asociada con posible liberacin de energa causada por un arco elctrico.-

FPN #1 Un riesgo de arco elctrico puede existir en cualquier equipo o parte energizada, siempre que un operador est interactuando con ese equipo.

- FPN #2 Observar tabla 130.7 (C)(9) para ejemplos que puedan representar un riesgo elctrico

Riesgos del Arc FlashTarea / TrabajoTabla de actividades 2009 NFPA 70E

2004 70E HRC

2009 70E HRC

Insertion or removal (Racking) of CBs from cubicles, doors open (600V class switchgear) Insertion or removal (Racking) of CBs from cubicles, doors closed (600V class switchgear) Insertion or removal (Racking) of CBs from cubicles, doors open (Metal clad switchgear 1kV-38kV) Insertion or removal (Racking) of CBs from cubicles, doors closed (Metal clad switchgear 1kV-38kV)

3 2 4 2

4 4 4 4

Tablas de NFPA 70E

Muchas compaas han decidido utilizar las tablas para seleccionar EPP para ahorrar dinero y evitar hacer los estudios y anlisis apropiados. Estas tablas solo deben ser utilizadas si los valores de corriente de falla y tiempos de despeje son conocidos con exactitud para el equipo en el cual se va a realizar el trabajo. Las tablas asumen el mximo valor amp-ciclo. Si estos lmites no son alcanzados se requiere realizar un estudio adecuado de arc flash. Ejemplo: 600V rated switchgear Note 4: Maximum of 35kA available short circuit current available, maximum of up to 30 cycle clearing time

Tablas de NFPA 70E

Tpica subestacin MV/BV Los fusibles en MV no van a responder con suficiente rapidz a una falla en BV Tpicamente los interruptores principales no tienen proteccion instantanea (selectividad) La respuesta de tiempo corto (ST) de los alimentadores puede tener un retrazo de 0.3 seg o mayor Switches para reduccion de Arc Flash, tambien llamados switches de mantenimiento pueden ser muy efectivos.

T EIN O M T N IS P O ID DW H N W R A T O A YK D E P E SO IM L D N U ES O L B M D H F R A IO R V E IT O A R N Y F N IN , X R S R P IE . O S H U D E A E O T EIN O M T N E C P B F L Y Q A IF D P O E S N L H V GF R E T E O N E A U T N O F H F R A IO X E T Y UL U L IE R F S IO A S A IN O M D H IR W V L A IO F T EIN O M T N F R T E O N P R O E A DA P IC T N . IN O M T N B S D O N P 70E (S V 13) H F R A IO O H IR W U P S S N P L A IO S F R A IO AE N FA . S er.

Anlisis de Riesgo de Arco

E quationfor A inO rc penN PAeq F .

A ir18 inch s e 0 .1 se nds co 40 kA

Equaciones NFPA 70E en programa excel Ejemplo:

DA = dista ce fromarc electrodes, n in h s (for dista ce 1 in a d grea r) ce n s 8 . n te tA = arc duration, s o d ec n s (cycle / 60 cycle s s) F =bolted fault short circuit current, in kA (for th range of 16 to 50kA e )B- 5 .1 EMA = 5 71 x D 2A -1.9593

x t A x (0 0 x F .0 16 in id n e rg c e t ne y

2

- 0 0 6 x F+0 9 8 .0 7 .8 3 ) A S E NWR

EM = m xim m openarc a u A

5.764

c l/c a m

2

E quationfor A ina C bic rc uN PAeq F .

B ox18 inch s e 0 .1 se nds co 40 kA

2000kVA 480V transformer 2 segundos tiempo de despeje

DB = dista ce fromarc electrodes, n in h s (for dista ce 1 in a d grea r) ce n s 8 . n te tB = arc du tion, ra s o d ec n s (cycle / 6 cycle s 0 s) F =bolted fault short circuit current, in kA (for the range of 16 to 50kA )B- 5 .2 E MB = 1 3 .7 x D 08B -1.4738

xt

A

x (.0 3 x F 09

2

- .3 5 x F + 5 6 5 43 .9 7 ) AS E NWR

EM = m xim m 20 in. cu box a u bic B

in id n en rgy c et e

10 .3220

c l/c a m

2

A F rc lashP rotectio (bo n ltedfault)N PAeq F .

B und o ary2 40 8 5 2M A V v lts o %Z sc n s eo d

M A bf = bolte fault M Aat point involved V d V V =vo lts %Z = percent im dan base ontra pe ce d nsform M A er V t = tim of a exposure in e rc sc n s eo d, (cycle / 6 cycle s 0 s)B2 - -1 ISC ={{[M A Ba x 10 V se6

] / [1 3 x V x 10 / %Z .7 2 ]} 0 } A S E NWR2

ISC = S ort C uit C rrent h irc uB2 - -2 P= 1 3 x Vx I .7 2sc

48,11 4

A p ms

1 -6 x 0 0 0 .7 7

P = M x um Po er a im wB -3 -2 .2 D c =[ 2 5 x M A .6 Vbf

(in M ) in a 3 W xt ]1/2

-pha a se rc

A SW R N E

19.99 4 14.56 174.7 2

M W

Dc = C rab B D tan e u le urn is c Dc = C rab B D tan e u le urn is c

A SW R N E A SW R N E

F t in h s ce

A FlashP rc rotection(transfo e rm r)N PAeq F .

B nd ou ary2 MA V %c 2 vo onds s lts eZA S E NWR A SW R N E A SW R N E A p ms

B -3 -2 .3

M A = rating of transform V er V= timlts a ntxposuren base onconds er(cycles / 60 cycle %Z vo of rc e im dain pe ce d s tra , V t = = perce e e nsform M A s) P= 1 3 h rt CI u C rre -6 x 0 0 .7 2 o .7 7 2 ISC = S x Vxirc it u 10 t nD c =[ 5 x M A x t ] 3 V1/2

DC=14.56 ft

Dc = C rab B D tan e u le urn is c Dc = C rab B D tan e u le urn is c

14.56 174.7 2

F t in h s ce

Frontera de Proteccin de Arco Determina a quedistancia de partes energizadas se debe utilizar EPP

Esta distancia se basa en no exceder 1.2 cal/cm2 de energa calrica en la piel de una persona

1.2 cal/cm2 causara una quemadura de segundo grado en piel expuesta en 0.1 segundos

T EN O M TO ISP O I E W HN WR A T O A Y I DE P E S RIM LE . N U E H U D E A E H I F R AI N RV D I D T O A R NY F N K , X R S O N P I D O S S O L B MD O T E F R AI NE C P B F L YQ AIF DP OE S N L H V G O M D H I O NE AU T NO F H IN O M T O X E T Y U L U L IE R F S I AS A I O N FRE TE R W V L AI O F T EN O M TO F RT E O NP R O E A D P L AI N . I F R AI NB S DO N P 7 E ( S e .1 ) H I F R AI N O H I W U P S S N A P I T S N O M T R C O O AE N F A 0 . S Vr 3

Anlisis de Riesgo de ArcoE u t n o Acin p n q aio f r r Oe A ir( rd ta c s1 in a dge te) fo is n e 8 . n r a r

3 6 in h s ce 2 sc n s eo d 4 8 k A

Una falla de 48 kA con un tiempo de despeje de 2 seg a una distancia de 36

NP e . FA q

DA = d ta c fr m r e c o e , is n e o ac le tr d s tA =acd r tio , r ua n sc n s eo d F =b lte fa lt s ot c c it c r e t, in o d u h r ir u ur nB5 - .1 EM =5 7 xD 21 AA -1 5 3 .9 9

in h s ce ( y le / 6 c c s c c s 0 y le )

k A ( rth r n eo 1 to5 k ) fo e a g f 6 0AA

xt

x( .0 1 xF 0 06 in id n e eg c e t nr y

2

- 0 0 6xF+0 9 8 .0 7 .8 3 ) AS E N WR

EM =mx u o e ac a imm p n r A

3. 7 96 3

c l/c a m

2

E u t n o AcinaC b q aio f r r u icNP e . FA q

Bx o( rd ta c s1 in a dge te) fo is n e 8 . n r a r

DB = d ta c fr m r e c o e , is n e o ac le tr d s tB =acd r tio , r ua n sc n s eo d F =b lte fa lt s ot c c it c re t, in o d u h r ir u ur nB5 - .2 E M =1 3 .7xD 08 BB -1 7 8 .4 3

in h s ce ( y le / 6 c c s c c s 0 y le )

k A ( rth r n eo 1 to5 k ) fo e a g f 6 0AxtA

3 6 in h s ce 2 sc n s eo d 4 8 k A

x( 0 3xF .0 9

2

- .3 5 xF+5 6 5 43 .9 7 ) AS E N WR

EM =mx u 2 in c b b x a imm 0 . u ic o B

in id n e eg c e t nr y

1 43 9 1. 01

c l/c a m

2

AcF s Poe t n b lt d a lt r la h r t cio ( o e f u )NP e . FA q

Bu dr o n ay3 40 8 5 0 .1MA V v lt os % Z sc n s eo d

Ei sera:

M A b = b lte fa lt M A t p in in o e V o d u V a o t v lv d f V =v lts o % Z = p r e t ime a c b s do tr n fomr M A ec n p d n e a e n a s r e V t = tim o ace p s r in e f r x o ue sc n s eo d,B 21 - IS ={[M AB s x1 { V ae 0 C6

( y le / 6 c c s c c s 0 y le )

39 Cal/cm2 al aire abierto 114 Cal/cm2 en un gabinete

] / [1 3 xV x1 0/ % } .7 2 ]} 0 Z AS E N WR

IS = S ot C c it C r e t h r ir u ur n CB 22 - P 1 3 xV I = .7 2 xs c

7, 7 21 1

Ap ms

1 0

-6

x0 0 .7 7

2

P = Mx u P wr a imm o eB - .2 - 3 2 D c =[ 2 5 .6 xM A Vb f

( M ) ina3 in W xt ]1 /2

-p a eac hs r

AS E N WR

2. 9 99 1 39 .9 4. 5 78

M W

Dc = C r b B r D t n e ua le un isa c Dc = C r b B r D t n e ua le un isa c

AS E N WR AS E N WR

F t in h s ce

AcF s Poe t n t a somr r la h r t cio ( r n f r e)NP e . FA q

B u dr o n ay3 0 .1AS E N WR AS E N WR AS E N WR MA V v lt d o %o Z sc n s es Ap ms

B - .3 - 3 2