PROFESSIONAL LINE. XUA1 - Relé de tensión y asimetría

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XUA1

- Relé de tensión y asimetría

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Índice

1. Aplicaciones y características

2. Esquemas y conexiones

3. Funcionamiento

3.1 Protección de tensión 3.2 Vigilancia de asimetría 3.3 Vigilancia de asimetría

4. Mandos y ajustes

4.1 Ajuste de los microinterruptores DIP 4.2 Ajuste de los valores de disparo

4.3 Comunicación a través del interface serie

XRS1

5. Carcasa y datos técnicos

5.1 Carcasa

5.2 Datos técnicos

1. Aplicaciones y características

El relé de tensión y asimetría XUA1 de la

P

ROFESSIONAL

L

INE es un relé digital de medida para vigilancia de redes trifásicas. El aparato protege a los generadores de energía eléctrica, a los consumidores, o a los medios generales de servicio contra máxima o respectivamente contra mínima tensión y asimetría en la cuantía y en la sucesión de fases, debidas, p. ej. a rotura del conductor o por haber saltado algún fusible.

Todos los aparatos de la PROFESSIONAL

L

INE 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 mediante LEDs

• Márgenes extremadamente amplios de la tensión de alimentación, mediante su etapa de alimentación universal

• Márgenes de ajuste muy grandes con escalonamientos muy pequeños

• Intercambio de datos con centrales de control y visualización gracias a un interfase serie XRS1, que se puede montara posteriori

• Medición de valor efectivo real

• Tiempos de respuesta sumamente rápidos • Parametrado de los valores característicos del

aparato

• Registro de asimetría mediante determinación de los componentes de contrasistema

• Forma de ejecución compacta mediante técnica SMD

Además las siguientes características son específicas del relé XUA1:

• Posibilidad de ajuste de distintas histéresis de conmutación

• Posibilidad de medición de la tensión del conductor exterior o de la tensión de fase

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2. Estructura

Figura 2.1: Conexión a la red de tres conductores

Figura 2.2: Conexión a la red de cuatro conductores

Entradas analógicas

La tensión continua se hace llegar al aparato de protección a través de las bornas L1 - L3 y N.

Tensión auxiliar

El aparato XUA1 puede tomar la tensión de alimentación directamente de las magnitudes de medida, o mediante una tensión auxiliar segura. Para ello puede utilizarse tanto una tensión alterna como una tensión continua.

El XUA1 cuenta con una etapa de red universal de amplio margen integrada. A las bornas de conexión A1 (L-) y A2 (L+) se pueden conectar tensiones auxiliares Uv en un margen comprendido entre 19 -55 V DC. Las bornas A1/A3 se utilizarán para conexión de tensiones comprendidas entre 50 - 750 V DC, o respectivamente 36 - 520 V AC.

Posición de los contactos

Aparato sin tensión, o contacto tras un disparo por máxima o mínima tensión.

Funcionamiento sin avería.

Contactos tras haberse producido un disparo por asimetría.

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3. Funcionamiento

3.1 Protección de tensión

El XUA1 cuenta con una vigilancia independiente, de una sola etapa, para máxima y mínima tensión. La influencia de perturbaciones acopladas inductiva y capacitivamente es suprimida mediante filtros

analógicos RC. La tensión de medida se hace llegar a la entrada analógica (Transformador

Analógico/Digital) del microprocesador, y a continuación se transforma en señales digitales a través de circuitos Sample y Hold. Todo el proceso subsiguiente de elaboración se efectúa con estos valores digitalizados. El registro de los valores tiene lugar con una frecuencia de exploración de 12 x fn, de manera que cada 1,66 ms (1,39 ms), a una frecuencia de 50Hz, (60Hz), se registran los valores momentáneos de las magnitudes de medida.

3.2 Vigilancia de asimetría

El XUA1 registra asimetría de las tensión en la cuantía y en la sucesión de fases. Estas asimetrías tienen lugar, por ejemplo, en caso de una rotura de conductor, al activarse los fusibles o en caso de cargas asimétricas de las tres fases.

Esto conduce siempre a un desfase del punto estrella. El XUA1 mide las tensiones que aparecen entonces en el contrasistema y garantiza así un disparo seguro una vez transcurrido el tiempo de retardo de disparo ajustado.

Principio de medida:

Un sistema rotatorio de tres fases puede

descomponerse, de acuerdo con el método de los “Componentes simétricos” en un sistema propio, un contrasistema y un sistema cero. El XUA1 calcula el contrasistema, para lo cual gira, por software el indicador de tensión de U2 en 240° y el indicador de tensión de U3 en 120°, sumando a continuación los vectores.

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Figura3.1: Sistema simétrico de tres fases

Se produce un campo giratorio con sentido de giro opuesto.

Si se suman las tensiones, la suma, en caso de tensiones y ángulos simétricos, es igual a cero.

Figura 3.2: Sistema asimétrico de tres fases

En la figura 3.2 se representan las tensiones de una red asimétrica. El relé XUA1 calcula el contrasistema mediante el giro de los vectores de tensión y posterior suma.

El valor límite que se ha de ajustar se refiere,

porcentualmente ala tensión nominal seleccionada Un. Si tiene lugar el fallo de una fase (y con posición correcta de ángulos), la asimetría de tensión es U2S ≈

33% de Un.

Vectores de tensión con Giro de los vectores de tensión Adición de los vectores carga simétrica para calcular el contrasistema de tensión girados

Vectores de tensión en Giro de los vectores de tensión Suma de los vectores caso de asimetría para calcular el contrasistema de tensión girados

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4. Mandos y ajustes

En la placa frontal del XUA1 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.

Figura 4.1: Placa frontal

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 4.2: Apertura de la tapa frontal

LEDs

El LED “ON” sirve para indicar que el aparato está listo para el servicio, estando aplicada la tensión auxiliar de alimentación Uv. El LED U indica disparo por mínima tensión (el LED parpadea

intermitentemente) o respectivamente disparo por máxima tensión (luz continua). Las asimetrías se indican a través del LED U2s (Este LED se enciende con luz continua en caso de disparo).

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.

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4.1 Ajuste de los microinterruptores DIP

El bloque de microinterruptores DIP, situado en la

placa frontal del aparato XUA1 sirve para ajustar los márgenes nominales y para parametrar las funciones del aparato.

Microinterruptor DIP OFF ON Función

1* Un= 60 V Un= 110 V

2* Un= 60 V Un= 230 V

3* Un= 60 V Un= 400 V

Ajuste de la tensión nominal 4

5 Y ∆ Medición de tensión de fase/tensión del conductor exterior

6* 3% 5%

7* 3% 10% Ajuste de la histéresis de conmutación para U

8 2% 5% Histéresis de conmutación para U2s

Tabla 4.1: Funciones de los microinterruptores DIP

En los microinterruptores DIP 1 - 3, o resp. 6 - 7, solamente uno de ellos puede estar en posición “ON”.

Tensión nominal

La tensión nominal deseada Un (tensión del conductor exterior) puede ajustarse con ayuda de los

microinterruptores DIP 1-3 a un valor de 60, 110, 230 ó 400 V AC. Hay que tener muy en cuenta que, únicamente puede estar conectado uno de los tres microinterruptores DIP.

Son posibles las siguientes configuraciones de los microinterruptores DIP para ajuste de la tensión nominal:

Figura 4.3: Ajuste de la tensión nominal

Si se ha elegido una tensión nominal excesivamente baja, ello no da lugar a la destrucción del aparato,

Conmutación tensión de fase/tensión del conductor exterior

Mediante conmutación del microinterruptor DIP 5, la posibilidad de medir la tensión fase/neutro (Posición “OFF”), o la tensión fase/fase (Posición “ON”). (Ver figuras 2.1 y 2.2).

Histéresis de conmutación para U< y U>

La histéresis de comunicación de las etapas de disparo para U< y U> puede insertarse, con ayuda de los microinterruptores DIP 6 - 7, a un 3, 5, ó 10% de los valores de disparo. Al igual que en el caso de la tensión nominal hay que asegurarse de que, únicamente esté conectado uno de los dos microinterruptores DIP.

Histéresis de conmutación para U2s

La histéresis de conmutación de la etapa de disparo U2s (Tensión de superposición) puede ajustarse con el microinterruptor DIP 8 a un valor de 2 o de 5% (Posición “ON”) del valor de disparo.

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4.2 Ajuste de los valores de disparo

Los aparatos de la PROFESSIONAL

L

INE 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 10%. 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.

Etapa de mínima tensión

La etapa de disparo por mínima tensión puede ajustarse, con el potenciómetro U</Un en un margen comprendido entre 75 - 100% de Un.

Etapa de máxima tensión

La etapa de disparo por máxima tensión puede ajustarse con el potenciómetro U>/Un en un margen comprendido entre 100 - 125% de Un.

Etapa de disparo por asimetría

La etapa de disparo por asimetría puede ajustarse con ayuda de los potenciómetros que se ven en la figura siguiente, en un margen comprendido entre 0 - 60% de Un.

Ejemplo:

Se desea ajustar un valor de disparo de U2s> de 36% Un. El valor de ajuste del potenciómetro de la derecha se añade sencillamente al valor de ajuste del potenciómetro del ajuste basto. (La flecha del

potenciómetro de ajuste basto tiene que encontrarse siempre dentro de la barra marcada, pues en otro caso, no habrá valor de ajuste definido).

Figura 4.4: Ejemplo de ajuste

Retardo de disparo

Los tiempos de disparo tU y tU2s> son ajustables continuamente en un margen comprendido entre 0 -10 segundos.

4.3 Comunicación a través de interface

serie XRS1

Figura 4.5: 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

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5. Carcasa y datos técnicos

5.1 Carcasa

El XUA1, al igual que todos los aparatos de la PROFESSIONAL

L

INE está provisto para montaje sobre el carril de fijación DIN EN 50022.

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 mm2_{de sección.}

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5.2 Datos técnicos

Entrada de medida

Tensión nominal Un: 60, 110, 230, 400 V AC

Margen de frecuencia nominal: 35 - 78 Hz (35 - 66 Hz en caso de comunicación a través de interface)

Potencia absorbida en el circuito de tensión: 1 VA / por fase con Un

Carga térmica del circuito de tensión: De forma permanente 520 V AC

Tensión auxiliar

Tensión auxiliar nominal UV/ 36 - 520 V AC (f= 35 - 78 Hz) ó 50 - 750 V DC / 4 W (Bornas A1 - A3)

Potencia absorbida: 19 - 55 V DC/3 W (Bornas A1(L-) - A2 (L+))

Datos comunes

Relación de desexcitación: Dependiente de la histéresis ajustada Tiempo de reposición de la excitación: < 70 ms

Tiempo de desexcitación después

de un disparo: 190 - 280 ms

Tiempo mínimo de respuesta al conectarse

la tensión de alimentación: U aprox. 130 ms; U2s aprox. 290 ms

Tiempo mínimo de respuesta estando

aplicada la tensión de alimentación: U 60 - 110 ms; U2s 70 - 130 ms

Relés 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: 105_{conmutaciones con potencia de conmutación max.}

Material de los contactos: AgCdO

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: -25° C hasta +70° C Resistencia a condiciones climáticas clase F,

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Pruebas de alta tensión, según VDE 0435, parte 303

Prueba de tensión: 2,5 kV (efectivos)/50 Hz; 1 minuto Prueba de tensión de choque: 5 kV; 1,2/50 µs, 0,5 J

Prueba de alta frecuencia 2,5 kV/1 MHz

Resistencia a perturbaciones por descarga de electricidad estática

(ESD), según VDE 0843, parte 2: 8 kV Resistencia a perturbaciones por campos

electromagnéticos, según VDE 0843, parte 3: 10 V/m Resistencia a perturbaciones por

magnitudes de perturbación transitorias

rápidas (Burst), según VDE 0843, parte 4: 4 kV/ 2,5 kHz, 15 ms Prueba de supresión de interferencias,

según DIN 57 871 y VDE 0871: Valor límite clase A

Exactitud de repetición: 1%

Exactitud fundamental del retardo de tiempo: 0,5 % ò ± 25 ms Exactitud del valor nominal de

magnitudes características: Un= 60 V para U2s: 2% para U: 1,5 % UFase

2 % Uconductor exterior

Un= 110 V / 230 V / 400 V 1 % Influencia de la temperatura: 0,02 % por K

Influencia de la frecuencia: 45 - 66 Hz ninguna diferencia 35 - 45 Hz y 66 - 78 Hz 1 % Esfuerzos mecánicos

Choques: Clase 1 según DIN IEC 255-21-2

Vibraciones: Clase 1 según DIN IEC 255-21-1

Clase de protección

Frontal del aparato: IP 40 con tapa frontal cerrada

Peso: aprox. 0,7 kg

Material de la carcasa del relé: Auto-extingible

Posición de montaje: Cualquiera

Parámetro Margen de ajuste Escalonamiento

U< 75 - 100 % Un continuo

U> 100 - 125 % Un continuo

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Listas de ajustes del

XUA1

Proyecto:___________________________________________ Nº Com.-Nr.:_______________________ Grupo de funciones:= __________ Localidad:+ ______ Identificación aparato:- _______________ Funciones de los relés:________________________________ Fecha: _____________________

Ajuste de los parámetros

Función Unidad Ajuste defábrica actualesAjustes

U< Disparo por mínima tensión % Un 75

U> Disparo por máxima tensión % Un 100

U2s> Tensión de asimetría % Un 0

tU Tiempo de retardo para protección de tensión s 0 tU2s> Tiempo de retardo para protección de asimetría s 0

Ajuste de los microinterruptores DIP Microinterruptor DIP Función Ajustes de fábrica Ajustes actuales 1* 60 V

2* Ajuste de la tensión nominal 60 V

3* 60 V

4

5 Media tensión de fase/tensión del conductor_exterior Y 6* Histéresis de conmutación para U 3 % 7* Histéresis de conmutación para U 3 %

8 Histéresis de conmutación para U2s 2 %

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Woodward

Woodward Kempen GmbH

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