cuadro general eléctrico
TRANSCRIPT
1 PII Sistema Eléctrico
Felipe Fernandez 2014
Proyecto de Instalaciones Informáticas UPM
Sistema Eléctrico
2 PII Sistema Eléctrico
Sistema Eléctrico de un CPD Resumen introductorio de conceptos básicos
Sistemas de alta disponibilidad y tolerantes a fallos
Proyecto de Instalaciones Informáticas UPM
3 PII Sistema Eléctrico
Sistema Eléctrico Parte 1
Resumen introductorio de conceptos básicos
Proyecto de Instalaciones Informáticas UPM
PII Sistema Eléctrico 4
índice Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT)
Consideraciones generales Aplicación al diseño de CPD´s
Aparamenta, dispositivos, unidades y módulos eléctricos Interruptores magneto-térmicos Interruptores diferenciales Interruptores diferenciales super-inmunizados Protectores de sobretensión Dispositivos de conmutación y distribución SAI’s y generadores de reserva Centros de transformación
Secciones normalizadas del sistema eléctrico Generación, transporte, distribución, acometida, enlace y consumo
Instalaciones eléctricas de interior
5 PII Sistema Eléctrico
Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión
REBT
PII Sistema Eléctrico 6
Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión
El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) del 2002, es el reglamento español de obligado cumplimiento que prescribe las condiciones de montaje, explotación y mantenimiento de instalaciones de baja tensión (V<1000V)
PII Sistema Eléctrico 7
Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT)
El REBT se compone de tres partes:
29 Artículos que atiende a las cuestiones legales y administrativas de las instalaciones.
51 Instrucciones Técnicas Complementarias (ITC) , donde se descrben los aspectos técnicos
51 Guías Técnicas de Aplicación (GTA), que no son reglamentarias y complementan la información de las ITC
Artículos
ITC
GTA
PII Sistema Eléctrico 8
Evolución de Los REBT’s
79
034
129
29
229
0
50
100
150
200
250
1955 1973 2002
Año de publicación
Artículos
Normas
PII Sistema Eléctrico 9
REBT Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión
www.ffii.nova.es/puntoinfomcyt/legislacionsi.asp?idregl=76
REGLAMENTO (Articulado)
PII Sistema Eléctrico 10
REBT ITC INSTRUCCIONES TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS
ITC
PII Sistema Eléctrico 11
REBT GTA GUÍAS TÉCNICAS DE APLICACIÓN GTA
PII Sistema Eléctrico 12
Empresas relevantes del sector
Schneider Electric www.schneider-electric.com
APC by Schneider Electric www.apc.com
Emerson Network Power, www.emersonnetworkpower.com
Liebert - Emerson Network Power, http://www.emersonnetworkpower.com/en-
US/Brands/Liebert/Pages/default.aspx ABB Group - Automation and Power Technologies
www.abb.com
→ White papers
13 PII Sistema Eléctrico
Aparamenta Dispositivos, unidades y módulos
eléctricos
PII Sistema Eléctrico 14
Dispositivos de Protección Armario eléctrico
Armario Eléctrico para disyuntores Marca: Schneider Electric Material: plástico
Un armario o cuadro eléctrico general, es aquel en el en él se protegen y distribuyen cada uno de los distintos circuitos en los que se divide la instalación a través fusibles, protecciones magnetotérmicas y diferenciales. Al menos existe un cuadro eléctrico principal por instalación, como ocurre en la mayoría de las viviendas. En instalaciones industriales suele haber también varios cuadros eléctricos secundarios.
PII Sistema Eléctrico 15
Dispositivos de Protección Interruptor automático magneto-térmico 2P
Interruptor Automático de carril DIN Marca: Schneider Electric 2P 25A 440V
Dispositivo utilizado para la protección de los circuitos eléctricos, contra cortocircuitos y sobrecargas de corriente. Sustituye al clásico fusible.
REBT ITC-22
PII Sistema Eléctrico 16
Dispositivos de Protección Interruptor automático magneto-térmico 3P
Interruptor Automático de carril DIN Marca: Schneider Electric 3P 63A 440V
Dispositivo utilizado para la protección de los circuitos eléctricos, contra cortocircuitos (parte magnética) y sobrecargas de corriente (parte térmica). Sustituye al clásico fusible.
PII Sistema Eléctrico 17
Dispositivos de Protección Interruptor Automático magneto-térmico
Vista interna de un Interruptor Automático DIN, junto a su curva tiempo-corriente de funcionamiento
Se basa en los efectos producidos por la circulación de corriente eléctrica en un circuito: magnético y térmico. El dispositivo consta de un electroimán y una lámina bimetálica conectadas en serie, por las que circula la corriente que va hacia la carga.
PII Sistema Eléctrico 18
Dispositivos de Protección Interruptor Diferencial
Interruptor diferencial de carril DIN Marca: Schneider Electric 2P 63A 30mA Clase AC
Dispositivo utilizado fundamentalmente para la protección de las personas contra los fallos de aislamiento entre los conductores activos y la masa de los aparatos. Consta de dos bobinas sobre un núcleo magnético, colocadas en el conductor de fase y en el neutro. Estas bobinas producen campos magnéticos que se anula si ambas corrientes son iguales..
REBT ITC-24
PII Sistema Eléctrico 19 19
Dispositivos de Protección Interruptor Diferencial Si ocurre un fallo de aislamiento en algún aparato eléctrico (el
conductor de fase queda en contacto con alguna parte metálica conectada a tierra) se origina una descarga a tierra, y la corriente que circulará por el neutro será menor a la que circula por la fase.
Detecta las fugas entre Fase y Tierra: If = I1-I2 If
Fase
Tierra
Neutro
fugas
REBT ITC-24
PII Sistema Eléctrico 20
Ejercicio: Explicar la razón del funcionamiento del Botón de Test (T) de un interruptor diferencial. Nota. Se recomienda que la revisión se realice mensualmente. Para ello se debe pulsar el botón de prueba
Botón de Test Interruptor Diferencial
Dispositivos de Protección REBT ITC-24
PII Sistema Eléctrico 21
Dispositivos de Protección Interruptor Diferencial Superinmunizado (SI)
Interruptor diferencial SI Marca: Schneider Electric Tipo: SUPERINMUNIZADO (SI) ilD 2x40A 30mA (2P- 40A - 30mA )
ID SI clase A diseñados especialmente para la protección y continuidad del servicio en instalaciones que presenten:
• Riesgo de disparo intempestivo provocados por fugas transitorias de alta frecuencia o por transitorios de corta duración (descargas atmosféricas). • Riesgo de no disparo por presencia de armónicos o presencia de componentes continuas.
PII Sistema Eléctrico 22
Dispositivos de Protección Interruptor Diferencial Superinmunizado Exterior (SiE)
SiE (Superinmunizados Influencias Externas), que además de incorporar la tecnología superinmunizada "si" ofrece una resistencia a los entornos atmosféricos con revestimiento anticorrosión y mayor estanqueidad [Schneider]
PII Sistema Eléctrico 23
Dispositivos de Protección Interruptor Diferencial + Magneto-térmico
Interruptor Diferencial+ Magneto-térmico de carril DIN Marca: Schneider Electric - earth leakage add-on block – Vigi NG125 - 2P - 63A - 30mA AC
Interruptor automático magnetotérmico diferencial bipolar con un polo protegido, destinado a ser instalado al final de un circuito para la protección contra las sobrecargas y contra los cortocircuitos de la instalación, así como para la protección contra la electrocución...
PII Sistema Eléctrico 24
Dispositivos de Protección Protector de Sobretensión transitoria
REBT ITC-23
Normalmente se comporta como un circuito abierto, pero ante la descarga de un rayo actúa como un cortocircuito. En general, se conecta entre cada conductor y el borne de tierra tras el disyuntor principal.
Protector de sobretensión de carril DIN Marca: Siemens. Protector de sobretensión monopolar, 25 kA Sistemas TT monofásicos "1+1"
Dispositivo diseñado para limitar los transitorios de sobretensión de origen atmosférico (o por cargas eléctricas) a un valor inofensivo para una instalación eléctrica y sus equipos. Deriva a tierra las corrientes de impulso asociadas.
http://www.electrical-installation.org/enwiki/Design_of_the_electrical_installation_protection_system_(_full_page_)
PII Sistema Eléctrico 25
Dispositivos de Protección Protector de Sobretensión transitoria. Tipos 1,2 y 3
REBT ITC-23
Tipo 1 debe colocarse a la entrada de la red eléctrica solo en entornos severos Tipo 2 debe colarse después de los de tipo 1 Tipos 3 deben colocarse próximos a los equipos a proteger.
http://ecmweb.com/contractor/understanding-surge-protective-device-ratings
1 2 3
PII Sistema Eléctrico 26
Dispositivos de Protección Protector de Sobretensión transitoria + Interruptor automático
Estandar 62305-2 define 4 niveles: I (200KA) , II (150KA) , III and IV (100KA)
Descargador de sobretensiones transitorias tipo 2 (SPD) con un dispositivo de protección contra sobretensiones permanentes (POP) y un interruptor automático (MCB)
Descargador de sobretensiones + Interruptor automático Tipo 2
PII Sistema Eléctrico 27
Dispositivos de Protección Protector de Sobretensión con Filtro LPF EMI
To protect sensitive electronic devices and equipments in single-phase AC power supplies. The built in protection protects the equipment successful against surge voltages and HF-interferences caused by switching electromagnetic pulse and lightning. The impulse current discharge capability is up to 25 kA (8/20µs).
http://www.leutron.de/uploads/tx_leutronpdb/253025_EPF_230V_16A-W_15.11.06en.pdf
EPF 230V/16A
2-pole, shielded Surge Protective Device
PII Sistema Eléctrico 28
Dispositivos de Protección Protector de Sobretensión con Filtro LPF EMI
http://www.leutron.de/uploads/tx_leutronpdb/253025_EPF_230V_16A-W_15.11.06en.pdf
EPF 230V/16A
2-pole, shielded Surge Protective Device
PII Sistema Eléctrico 29
Dispositivos de Conmutación
Transfer switches provide ultra-fast switching between two independent AC power sources, offering virtually uninterrupted power to sensitive electronic equipment. When used with redundant AC power sources, the static transfer switch permits maintenance without shutting down critical equipment. Emergency switching, provides the transfer to the alternative source, in only a few milliseconds
http://www.emersonnetworkpower.com/en-EMEA/Products/ACPower/TransferSwitches/Pages/ChlorideCROSSRack16-64ASTS.aspx
Ejemplo: Emerson Chloride CROSS Rack STS • Available in 16, 32 and 64 A, with a nominal voltage of 230 V, Chloride CROSS Rack exists in both single-phase input and single-phase output models. • Ability to switch between alternative power sources • Advanced control 'break before make' (BBM) switching feature • Typ. transfer time: 4ms
Interruptores de transferencia (Transfer Switches)
PII Sistema Eléctrico 30
Dispositivos de Conmutación Interruptores de transferencia (Transfer Switches) Static Transfer Switch (STS) & Automatic Transfer Switch (ATS)
http://www.emersonnetworkpower.com/en-EMEA/Products/ACPower/TransferSwitches/Pages/ChlorideCROSSRack16-64ASTS.aspx
Transfer Switches TYPES • STS is based on static electronic components (SCR) • ATS is based on electromechanical components (Relays) → slower and cheaper Transfer Switches applications • A Transfer Switch can be connected between the critical load and the outputs of two independent power sources. • If the primary should fail, the switch will automatically transfer the load to the surviving source.
Static Transfer Switch
PII Sistema Eléctrico 31
Dispositivos de Conmutación Interruptores de transferencia (Transfer Switches) Static Transfer Switch (STS)
APC White paper #62. Powering Single-Corded Equipment in a Dual Path Environment
PII Sistema Eléctrico 32
Dispositivos de Conmutación Interruptores de transferencia (Transfer Switches) Evolución de la tensión DC en caso de fallo de alimentación AC
APC White paper #62. Powering Single-Corded Equipment in a Dual Path Environment
18ms
PII Sistema Eléctrico 33
Barras de distribución de potencia Power Bus Bar
http://sige2009.en.made-in-china.com/offer/XqlQWZBxhapD/Sell-Power-Busbar-Trunking-CKX8-.html
They have the advantages of quick installation, safety and compact, robust and flexible usage, reliable power supply, high availability, etc.
PII Sistema Eléctrico 34
Barras de distribución de potencia Power Bus Bar It transports and distributes the power
between the transformer, main power distribution board and sub-distribution boards on sites with high power requirements
Ejemplo: Siemens, LX High Power Busbar 800-6300Amps
Power Bus Bar Siemens Busbar Trunking
http://w3.siemens.co.uk/buildingtechnologies/uk/en/low-voltage/busbar-trunking/pages/busbar-trunking.aspx http://www.directindustry.com/prod/siemens-low-voltage-products/busbars-trunking-systems-25580-561136.html
Siemens LX High Power Busbar,
800-6300Amps
• Sandwich single bolt joint configuration, and IP55 low impedance design
• Up to 6 conductors accomodates Double Neutral or CE
PII Sistema Eléctrico 35
Unidades de distribución de potencia Power Distribution Units (PDU´s) Las PDU’s disponen de una entrada de corriente alterna y
múltiples salidas para conectar cargas eléctricas. Tipos:
Rack Power Distribution Row, Power Distribution Room Power Distribution
Ejemplo: Liebert MPX Adaptive Rack PDU and MPH Managed Rack PDU
Rack PDU
PDU characteristics: • With monitoring and metering
capabilities. • They may be positioned for top or
bottom rack entrance..
PII Sistema Eléctrico 36
Unidades de distribución de potencia Power Distribution Units (PDU´s) Las nuevas unidades combinadas PDU+STS permiten además una
conmutación ultrarrápida adicional entre dos fuentes de corriente alterna, suministrando una alimentación alterna redundante doble a equipos o cargas críticas con alimentación única.
PDU+STS
Static Transfer Switch (STS) + Power Distribution Unit (PDU)
PII Sistema Eléctrico 37
Unidades de distribución de potencia Power Distribution Units (PDU´s) Ejemplo: Cabinet Power Distribution. Liebert STS2-PDU 250A
Cabinet PDU+STS
Features • Dual-bus power distribution
switches automatically or manually between two AC power sources.
• True internal redundancy • Equipment. Monitoring — built-in
metering and alarm annunciation with communication to centralized monitoring..
Static Transfer Switch (STS) + Power Distribution Unit (PDU)
PII Sistema Eléctrico 38
Unidades de distribución de potencia Power Distribution Units (PDU´s. Definition
A power distribution unit is a device for controlling electrical power in a data center.
The most basic PDU is a large power strip without surge protection. It is designed to provide standard electrical outlets for data center equipment and has no monitoring or remote access capabilities.
The floor-mounted and rack-mounted PDUs can be more sophisticated, providing data that can be used for power usage effectiveness (PUE) calculations. A floor-mounted PDU, sometimes called a main distribution unit (MDU), provides an
important management bridge between a building's primary power and various equipment racks within a data center or network operations center (NOC). Each PDU can handle larger amounts of energy than an ordinary power strip (300 kilovolt-amps and higher depending on the manufacturer and model) and typically provides power to multiple equipment racks.
A rack-mountable PDU mounts directly to an equipment rack so it can control and monitor power to specific servers, switches and other data center devices and assist in balancing power loads. Rack-mountable PDAs are known by several different names, including smart PDUs and intelligent PDUs. Such PDUs include three-phase displays for devices sharing power well as remote management tools that use the Simple Network Management Protocol (SNMP) to provide administrators with the ability to adjust and monitor power demands from offsite locations.
http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/
PII Sistema Eléctrico 39
Sistemas de alimentación ininterrumpida Uninterruptible Power Supply (UPS´s) Ejemplo: Double-conversion On-line UPS (IEC 62040-3)
UPS Double-conversion (AC-DC, DC-AC)
Common feature • On-line double-conversion topology usually includes a bypass circuit
that is used if there is an extended overload or if there is a problem in the double conversion circuits.
• It is very important that data centers monitor Battery health and have a conservative battery replacement policy
PII Sistema Eléctrico 40
Generadores eléctricos de reserva Generador Eléctrico Diesel Ejemplo
Diesel generator
Features [AiNET] • Generators should be tested weekly and at least monthly with full load. • It is important to keep them heated to ensure the prompt “warm” start up
when needed • Critical element to generator operations is the amount of fuel stored
41 PII Sistema Eléctrico
Redes eléctricas
PII Sistema Eléctrico 42
Redes eléctricas Diagrama general de una red eléctrica
1 Generación
2 Transporte
3 Distribución
4 Consumo
Elementos de transformación ET Estación Transformadora STD Subestación Transformadora Y Distribución ST Subestación Transformadora CT Centro de Transformación
PII Sistema Eléctrico 43
Línea de transporte 400 kV
Estación transformadora elevadora
L> 200 km
Subestación
Subestación
Subestación
Línea de interconexión 200kV
Centro de transformación
Línea de distribución 132kV, 100kV, 66kV, 45kV
L<100 km Red de distribución primaria
Red de distribución secundaria
30 kV
G
〜
Centrales hidráulicas Centrales térmicas convencionales Centrales termonucleares
Red de distribución 1. Grandes consumid. industriales
Red de distribución 2. Consumid. industriales Electrificación rural
Red de distribución de baja tensión 380 V (Tensión de Línea)
Subestación
Línea de distribución 20kV, 15kV, 6.6 kV
G
T
T
D
Símbolo de un
Transformador
Redes eléctricas Ejemplo
PII Sistema Eléctrico 44
Redes eléctricas
Principales secciones: 1. Generación 2. Transporte → Alta Tensión 3. Distribución → Media Tensión
- Centros de transformación
4. Consumo → Baja Tensión - Acometida - Enlace - Instalaciones de Interior
Ejemplo: Esquema básico simplificado de una red eléctrica de distribución
Centro de transformación
PII Sistema Eléctrico 45
Centros de transformación Un centro de transformación es una instalación provista de uno o varios transformadores reductores de Media Tensión (ej. 45KV) a Baja tensión (ej. 230V) con la aparamenta y obra complementaria precisa Ejemplo. Esquema básico de un centro de transformación subterráneo
MT Media tensión BT Baja Tensión
PII Sistema Eléctrico 46
Centros de transformación Principales elementos de centro de transformación
PII Sistema Eléctrico 47
Transformador de distribución Transformador de distribución utilizado para reducir MT → BT
Partes de un transformador de distribución
V1/N1= V2/N2
PII Sistema Eléctrico 48
Red de distribución Ejemplo de red distribución redundante
Red de distribución en uso apoyado
ST Subestación Transformadora CT Centro de Transformación
ST ST
CT
CT
MT MT
MT Media Tensión BT Baja Tensión
PII Sistema Eléctrico 49
Instalación eléctrica de baja tensión
Principales secciones: 1. Distribución 2. Acometida. 3. Enlace 4. Interior Ejemplo. Esquema unifilar de una instalación eléctrica provisional de obras.
INSTALACIONES PROVISIONALES Y TEMPORALES DE OBRAS
REBT ITC-23
Nota. Resistencia de tierra. Cuando se utilizan interruptores diferenciales en redes TT, la resistencia máxima a tierra permisible depende de la sensibilidad de los interruptores diferenciales instalados y de la tensión de contacto máxima: 50 voltios para locales convencionales, 24 voltios para locales húmedos o emplazamientos conductores. • 30mA ; 50V → 1660 Ω • 300mA ; 50V → 166 Ω Para edificios comerciales se recomienda típicamente una resistencia de tierra de 5 Ohm o inferior
REBT ITC-24
PII Sistema Eléctrico 50
Acometida y Enlace Acometida es la parte de la instalación de la Red de Distribución,
que alimenta la Caja General de Protección (CGP). Instalación de Enlace es aquella que une la CGP con las
Instalaciones Interiores. Comienza en el final de la acometida y termina en los dispositivos generales de mando y protección de las instalaciones interiores de los usuarios. Las partes que constituyen las Instalaciones de Enlace son: Caja General de Protección (CGP) Línea General de Alimentación (LGA) Elementos para la Ubicación de Contadores (CC) Derivación Individual (DI)
En las Instalaciones Interiores se encuentran ubicados::
La Caja para Interruptor de Control de Potencia (ICP) y Los Dispositivos Generales de Mando y Protección (DGMP)
REBT ITC-12
PII Sistema Eléctrico 51
Leyenda de los esquemas.
1 Red de distribución. 2 Acometida 3 Caja General de Protección (CGP) 4 Línea General de Alimentac. (LGA) 5 Interruptor general de maniobra 6 Caja de derivación (ver → …) 7 Emplazamiento de contadores (CC) 8 Derivación Individual (DI) 9 Fusible de seguridad 10 Contador (Kwh) 11 Caja para Interruptor de Control de
Potencia (ICP) 12 Dispositivos generales de mando y
protección (IGA, ID, PIA) 13 Instalación interior
Acometida y Enlace
13 Instalación de interior
2 Acometida
1 Red de distribución
REBT ITC-12 Instalaciones de Enlace
CGP LGA
CC
DI
3 Enlace
Caja General de Protección
PII Sistema Eléctrico 52
Para un solo usuario
Acometida y Enlace REBT ITC-12
Leyenda de los esquemas 1 Red de distribución. 2 Acometida 3 Caja general de protección 4 Línea general de alimentación 5 Interruptor general de maniobra 6 Caja de derivación (ver → …) 7 Emplazamiento de contadores 8 Derivación Individual 9 Fusible de seguridad 10 Contador 11 Caja para interruptor de control de
potencia 12 Dispositivos generales de mando y
protección 13 Instalación interior
PII Sistema Eléctrico 53
Para varios usuarios con contadores centralizados en un lugar
Para dos usuarios
Acometida y Enlace REBT ITC-12
PII Sistema Eléctrico 54
Para varios usuarios con contadores centralizados en más de un lugar
Acometida y Enlace REBT ITC-12
PII Sistema Eléctrico 55
Caídas de tensión admisibles
PII Sistema Eléctrico 56
Grados de Electrificación (GE)
1.Electrificación básica • Debe cubrir las posibles necesidades primarias de una vivienda sin
necesidad de obras posteriores • Siempre que la vivienda tenga una superficie útil inferior a 160 m2 • Potencia ≥ 5.750 W a 230 V • Circuitos mínimos: 5
2. Electrificación elevada • Debe cubrir las necesidades básicas de una vivienda y además, la
calefacción eléctrica y aire acondicionado • Siempre que la vivienda tenga una superficie útil superior a 160 m2 • Potencia ≥ 9.200 W a 230 V • Circuitos mínimos: 5 + 6
REBT ITC-25
PII Sistema Eléctrico 57
Características de los circuitos
Circuito de utilización
Potencia prevista por toma
(W)
Factor de simultan.
Fs
Factor de utilización
Fu Tipo de toma (7)
Interruptor Automático
(A)
Máximo nº de puntos
de utilización o tomas por
circuito
Conductores sección mínima (mm2) (5)
Tubo o conducto diámetro externo mm(3)
C1 Iluminación 200 0,75 0,5 Punto de luz (9) 10 30 1,5 16
C2 Tomas de uso general 3.450 0,2 0,25 Base 16 A 2p+T 16 20 2,5 20
C3 Cocina y horno 5.400 0,5 0,75 Base 25 A 2p+T 25 2 6 25
C4 Lavadora, lavavajillas y termo
eléctrico 3.450 0,66 0,75
Base 16 A 2p+T Combinadas con
fusibles o interruptores
automáticos de 16 A (8)
20 30 4(6) 20
C5 Baño, cuarto de cocina 3.450 0,4 0,5 Base 16 A 2p+T
16 6 2,5 20
C6 Calefacción (2) 25 6 25 C9 Aire
acondicionado (2) 25 6 25
C10 Secadora 3.450 1 0,75 Base 16 A 2p+T 16 1 2,5 20
C11 Automatización (4) 10 1,5 16
I = n x Ia x Fs(Factor de Simultaneidad) x Fu(Factor de Utilización)
REBT ITC-25
Factor de Simultaneidad - Factor de Utilización
PII Sistema Eléctrico 58
Identificación de conductores
Tipo de conductor Color
Protección (tierra) Verde-amarillo Neutro Azul Fase Marrón, Negro, Gris
Red trifásica
Tipo de conductor Color
Protección (tierra) Verde-amarillo Neutro Azul Fase Marrón
Red Monofásica
59 PII Sistema Eléctrico
Dispositivos de protección Características y
esquemas de aplicación
PII Sistema Eléctrico 60
Principales elementos del armario eléctrico de una instalación interior INTERRUPTOR DE CONTROL DE POTENCIA (ICP): Normalmente se sitúa junto al
Cuadro General de Mando y Protección, e inmediatamente antes de él. Este interruptor desconecta toda la instalación cuando la suma de las potencias demandadas por los aparatos que se encuentran funcionando a la vez sobrepasa la potencia contratada.
INTERRUPTOR GENERAL AUTOMÁTICO (IGA): Es el encargado de proteger de sobrecargas y cortocircuitos la instalación completa de la vivienda.
INTERRUPTOR DIFERENCIAL (ID): Sirve para desconectar la instalación eléctrica de forma rápida cuando existe una fuga a tierra, protegiendo a las personas contra los contactos a las descargas eléctricas.
PEQUEÑOS INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS (PIA): Protegen de los incidentes producidos por los cortocircuitos y sobrecargas en cada uno de los circuitos interiores (iluminación, calefacción, electrodomésticos, etc.).
Nota. Para instalar el ICP es necesario disponer de una caja normalizada que se
pueda precintar.
www.iberdrola.es
Cuadro general eléctrico
PII Sistema Eléctrico 61
El cuadro general eléctrico se situará lo más cerca posible del punto de entrada de la derivación individual correspondiente
Cuadro general eléctrico
CGE
ICP
PII Sistema Eléctrico 62
Ejemplo de cuadro general eléctrico interior
Cuadro general eléctrico
www.iberdrola.es
CGE
ICP
PII Sistema Eléctrico 63
Interruptor de Control de Potencia (ICP) lo instala la empresa suministradora de la energía para limitar el consumo de corriente del abonado.
Debe ubicarse en una caja, inmediatamente antes de los demás dispositivos, en compartimento independiente y precintable.
Puede colocarse en el mismo cuadro que el resto de los dispositivos generales de mando y protección.
Cuadro general eléctrico
Cuadro General Eléctrico
ICP
IA
PII Sistema Eléctrico 64
Interruptor general automático (IGA) viene impuesto por la capacidad máxima de la instalación.
Como mínimo será un interruptor de corte omnipolar con accionamiento manual, de intensidad nominal mínima de 25 A y dispositivo de protección contra sobrecargas y cortocircuitos.
Con poder de corte suficiente para la intensidad de cortocircuito como mínimo de 4500 A.
Cuadro general eléctrico
Cuadro General Eléctrico
IGA
IA
PII Sistema Eléctrico 65
Interruptores diferenciales (ID) de protección contra contactos indirectos
de todos los circuitos, Con una intensidad diferencial-residual
máxima de 30 mA e intensidad asignada superior o igual que la del interruptor general.
Como mínimo uno cada cinco circuitos
En caso de circuitos de alta disponibilidad se distribuirán por las cargas eléctricas correspondientes para minimizar la zona afectada por la desconexión correspondiente.
Cuadro general eléctrico
Cuadro General Eléctrico
ID
IA
REBT ITC-05
PII Sistema Eléctrico 66
Interruptores automáticos (IA) de protección individual para cada
circuito De corte omnipolar con accionamiento
manual y dispositivo de protección contra sobrecargas y cortocircuitos,
La intensidad asignada a cada uno será según su aplicación
Cuadro general eléctrico
Cuadro General Eléctrico
IA
IA
REBT ITC-22
PII Sistema Eléctrico 67
Circuitos de distribución interna REBT GTA-25 Circuitos de electrificación básica
• Ejemplo 1 de esquema unifilar
PII Sistema Eléctrico 68
Circuitos de distribución interna REBT GTA-25 Circuitos de electrificación básica
• Ejemplo 2 de esquema unifilar con circuitos desdoblados
PII Sistema Eléctrico 69
Circuitos de distribución interna Circuitos de electrificación elevada • Ejemplo 3 de esquema unifilar
REBT GTA-25
PII Sistema Eléctrico 70
Cuadro general eléctrico instalado Ejemplo. Cableado de un cuadro eléctrico básico
PII Sistema Eléctrico 71
Ejemplo. Tubo y sección de conductores utilizados Cuadro general eléctrico instalado
72 PII Sistema Eléctrico
Sistemas de conexión de neutro y masa
Esquemas TT e IT
PII Sistema Eléctrico 73
Esquema TT unifilar Definición
El punto neutro del transformador BT está conectado a una toma de tierra
Las masas de los receptores están conectadas por el conductor de protección PE a una toma de tierra común
Sistemas de conexión neutro y masa TT
Sistema de disponibilidad estándar
El defecto puede ser detectado por un interruptor diferencial. La intensidad de defecto es limitada por las resistencias de tierra.
T T
REBT ITC-08
PII Sistema Eléctrico 74
Esquema IT unifilar Definición El punto neutro del
transformador BT no está conectado a una toma de tierra
Las masas de los receptores están conectadas por el conductor de protección PE a una toma de tierra común
Sistemas de conexión de neutro y masa IT
Sistema de alta disponibilidad
Régimen de neutro aislado o sistema de conexión a tierra IT En caso de defecto de aislamiento, la intensidad no puede circular a través del neutro del transformador
I T
REBT ITC-08
PII Sistema Eléctrico 75
Esquema IT detallado Definición El punto neutro del
transformador BT no está conectado a una toma de tierra
Las masas de los receptores están conectadas por el conductor de protección PE a una toma de tierra común
L1 L2 L3 N PE
Sistemas de conexión de neutro y masa IT
Sistema de alta disponibilidad REBT ITC-08
PII Sistema Eléctrico 76
En esquema IT es necesario un Control Permanente del Aislamiento (CPA)
Medida permanente del aislamiento a tierra Control del aislamiento por inyección de
corriente alterna adicional de baja frecuencia (2,5 Hz).
Sistemas de conexión neutro y masa IT
Automático
www.schneider.com
Esquema IT
Manual
PII Sistema Eléctrico 77
Control Permanente del Aislamiento Ejemplo: Schneider VIGILOHM XD3XX
XD312
XD301
• Detección automática de un defecto • Señalización local o a distancia • Memorización posible del defecto • Toroidal separado o acoplado
Sistemas de conexión neutro y masa IT
toroidales abiertos
toroidales cerrados
78 PII Sistema Eléctrico
Sistema Eléctrico Parte 2
Sistemas de alta disponibilidad y tolerantes a fallos
Proyecto de Instalaciones Informáticas UPM
PII Sistema Eléctrico 79
índice Sistema eléctrico de un CPD Sistemas con alimentación única Sistemas con alimentación doble Single points of failure Ejemplos de sistemas eléctricos de CPD’s con diferente
disponibilidad
PII Sistema Eléctrico 80
Arquitectura básica del sistema eléctrico de un CPD
Ejemplo. Diagrama de bloques básico
Data Center Philosophy, Architecture and Its Technologies 2008
PII Sistema Eléctrico 81
Ejemplo Diagrama unifilar básico
Square D. Company
Esquema básico de distribución eléctrica de un CPD
PII Sistema Eléctrico 82
Estructura básica de distribución eléctrica de un CPD
Classical structure: power cabling routed underneath a raised floor from PDU´s (Power Distribution Units)
APC White paper #129. A Scalable, Reconfigurable, and Efficient Data Center Power Distribution Architecture
PII Sistema Eléctrico 83
APC White paper #129. A Scalable, Reconfigurable, and Efficient Data Center Power Distribution Architecture
Estructura básica de distribución eléctrica de un CPD
Classical structure: power cabling routed underneath a raised floor from PDU´s (Power Distribution Units) Drawbacks of such designs are well established: valuable floor space is consumed by distribution equipment; raised floors are costly; under-floor cabling becomes congested, disrupting air flow used for cooling; requirements to remove unused cables, which tend to be abandoned; and risk of human error while working with circuit breakers and cables that are not clearly associated with a given load
PII Sistema Eléctrico 84
Overhead bus systems can be reusable for years for future facility changes and growth.
With the busway, as compared with individual cables, less copper is used and the reusable components reduce modification costs.
Main components: Tap Box: Provides the input
connection from the UPS/PDU to busway.
Busway: Extends 3-phase power distribution over or under rows of racks.
Bus plugs: Enable plug-n-play distribution to individual racks or rack PDUs.
Estructura básica de distribución eléctrica de un CPD
Modular structure: Busway
Liebert MB Modular Busway
PII Sistema Eléctrico 85
APC White paper #129. A Scalable, Reconfigurable, and Efficient Data Center Power Distribution Architecture
Busway that traverses the planned IT rack layout (perpendicular to the rows) enables quick and easy scaling of the final IT distribution.
Busway consist of busway sections (straight
lengths containing busbars and
a slot for continuous access) and tap boxes (plug-in units containing circuit protection and wiring devices).
Estructura básica de distribución eléctrica de un CPD
Modular structure: Busway
Flexible and Adaptable
1
2
PII Sistema Eléctrico 86
Sistemas con alimentación única
Tres fuentes de potencia Red-Batería-Generador
Un camino de potencia a los sistemas de cómputo
Típicos de Tier I y II
Uptime Institute 2006 Fault_Tolerant_Power_Certification
PII Sistema Eléctrico 87
Sistemas con alimentación doble
Tres fuentes de potencia Red-Batería-Generador
Doble camino de potencia a los sistemas de cómputo
Típicos de Tier III y IV
Uptime Institute 2006 Fault_Tolerant_Power_Certification
PII Sistema Eléctrico 88
CPD UPM
Distribución eléctrica Ejemplo 1 Esquema unifilar
Tier I
Power Bus Bar 400 A
PII Sistema Eléctrico 89
CPD UPM
Distribución eléctrica Ejemplo 1 Planta del cableado eléctrico de potencia
Tier I
Power Bus Bar 2200A
PII Sistema Eléctrico 90
[CommScope]
Ejemplo 2 Planta del cableado eléctrico de potencia con alimentación doble redundante.
Sistemas con alimentación doble
PDU
Utility entry
Redundant power
PII Sistema Eléctrico 91
Sistemas de distribución de alta disponibilidad
Ejemplo
APC White Paper #75. Comparing UPS System Design Configurations & AiNET Tier IV
Note 1 Redundancy test From the input to any final output, more than one independent path may always be traced – this is the “finger test” Note 2 A single point of failure (SPOF) is a part of a system that, if it fails, will stop the entire system from working.
ATS: Automatic Transfer Switch PDU; Power Distribution Units
PII Sistema Eléctrico 92
Sistemas de distribución de alta disponibilidad
Ejemplo Esquema unifilar
ELECTRICAL DISTRIBUTION FOR A RELIABLE DATA CENTER. IEEE 2012
PII Sistema Eléctrico 93
Clasificación Tier TIA-942
Tier I: Infraestructura básica (1965) Tier II: Infraestructura con componentes redundantes (1970) Tier III: Infraestructura con mantenimiento simultáneo (1985) Tier IV: Infraestructura tolerante a fallos (1995)
Uptime Institute 2008 Tier Classifications Define Site Infrastructure
Recordatorio
PII Sistema Eléctrico 94
Distribución eléctrica Tier I (1965)
Ejemplo Diagrama de bloques [Uptime]
Uptime Institute 2008 Tier Classifications Define Site Infrastructure
PII Sistema Eléctrico 95
Ejemplo Diagrama de bloques
[Isaak Technologies, Inc.]
Distribución eléctrica Tier I
PII Sistema Eléctrico 96
Distribución eléctrica Tier I
Ejemplo Diagrama de bloques detallado
[Emerson]
Emerson Network Power. Liebert., 2010, Using Static Transfer Switches to Enhance Data Center Availability and Maintainability
TVSS: Transient Voltage Surge Suppressor
ATS Automatic Transfer Switch
PDU Power Distribution Unit
PII Sistema Eléctrico 97
Distribución eléctrica Tier II (1970)
Ejemplo Diagrama de bloques [Uptime]
Uptime Institute 2008 Tier Classifications Define Site Infrastructure
PII Sistema Eléctrico 98
Ejemplo Diagrama de bloques
[Isaak Technologies, Inc.]
Distribución eléctrica Tier II
PII Sistema Eléctrico 99
Distribución eléctrica Tier III (1985)
Ejemplo Diagrama
de bloques [Uptime]
Distribución pasiva
Uptime Institute 2008 Tier Classifications Define Site Infrastructure
PII Sistema Eléctrico 100
Ejemplo Diagrama de bloques
[Isaak Technologies, Inc.]
Distribución eléctrica Tier III
PII Sistema Eléctrico 101
Distribución eléctrica Tier IV (1995)
Ejemplo Diagrama
de bloques [Uptime]
Distribución activa
Uptime Institute 2008 Tier Classifications Define Site Infrastructure
PII Sistema Eléctrico 102
Ejemplo Diagrama de bloques
[Isaak Technologies, Inc. ]
Distribución eléctrica Tier IV
PII Sistema Eléctrico 103
Distribución eléctrica Tier IV
Emerson Network Power. Liebert 2010, Using Static Transfer Switches (STS) to Enhance Data Center Availability and Maintainability
Ejemplo Diagrama de
bloques detallado [Emerson]
TVSS: Transient Voltage Surge Suppressor
CB: Circuit Breaker ) ATS: Automatic Transfer Switch
PII Sistema Eléctrico 104
Data Center Design of Optimal Reliable Systems IEEE 2011
Ejemplo Esquema unifilar
[IEEE]
Distribución eléctrica Tier IV
CB: Circuit Breaker ) ATS: Automatic Transfer Switch
All IT equipment shall be Dual Powered
Multiple, independent, diverse and simultaneously active Distribution Paths
Multiple, independent, physically isolated Systems (Compartmentalized)
Redundant Capacity Components (Power and Cooling) to support the IT loads
Flywheel products store and deliver DC power utilizing the kinetic energy stored in high speed rotation modules.
UPS: Uninterruptible Power Supply
PII Sistema Eléctrico 105
Distribución eléctrica Tier IV Ejemplo: Diagrama de bloques básico [AiNet]
AiNET’s certified TIA-942 Tier IV data center. http://www.ai.net/tia-942-tier-iv-data-center
PII Sistema Eléctrico 106
Distribución eléctrica Tier IV Ejemplo de AiNET . Diagrama de bloques [AiNet]
AiNET’s certified TIA-942 Tier IV data center. http://www.ai.net/tia-942-tier-iv-data-center
107 PII Sistema Eléctrico
Apéndice
PII Sistema Eléctrico 108
DC Power for Data Centers DC Power
An alternative approach to conventional alternating-current (AC) power uses a direct-current (DC) power distribution scheme throughout a data center, eliminating extra power conversion steps and losses
DC power is distributed at the facility level to racks of computers that have been modified to directly accept high voltage direct current (DC).
In typical data centers, the loss in electrical power through conversions of alternating current (AC) to DC to AC to DC occurs for all power flowing to the IT equipment.
http://hightech.lbl.gov/dc-powering/
DC Multi Output
http://hightech.lbl.gov/dc-powering/videos.html
Several AC-DC conversion steps can be eliminated to improve efficiency
Inverter
In Out
Bypass
Battery/ChargerRectifier
Inverter
In Out
Bypass
Battery/ChargerRectifier
Internal Drive
External Drive
I/O
Memory Controller
µ Processor
SDRAM
Graphics Controller
DC/DCAC/DC
DC/DC
AC/DC Multi output PS
Voltage Regulator Modules
5V
12V
3.3V
12V 1.5/2.5V
1.1V-1.85V
3.3V
3.3V
12V
PWM/PFCSwitcher
Unregulated DCTo Multi Output Regulated DC
Voltages
Internal Drive
External Drive
I/O
Memory Controller
µ Processor
SDRAM
Graphics Controller
DC/DCAC/DC
DC/DC
AC/DC Multi output PS
Voltage Regulator Modules
5V
12V
3.3V
12V 1.5/2.5V
1.1V-1.85V
3.3V
3.3V
12V
PWM/PFCSwitcher
Unregulated DCTo Multi Output Regulated DC
Voltages
PII Sistema Eléctrico 109
Ejercicio básico Indicar la potencia de refrigeración necesaria para el UPS
indicado con una potencia de entrada de 10KW y 90% de rendimiento
Respuestas:
A) 19KW B) 10KW C) 9KW D) 1KW
Rendimiento: 90%
Pent 10KW
Psal 9KW
UPS
PII Sistema Eléctrico 110
Ejercicio básico
Indicar la potencia de refrigeración necesaria para el UPS indicado con una potencia de entrada de 10KW y 90% de rendimiento
Respuesta correcta (D) A) 19KW B) 10KW C) 9KW D) 1KW
NOTA Primer principio de la termodinámica En régimen permanente: Pent(W) = Psal(W) + Q(W) Q: Potencia calorífica
Rendimiento: 90%
1KW
Pent 10KW
Psal 9KW
UPS
PII Sistema Eléctrico 111
Proyecto de Instalaciones Informáticas CONTACTO Felipe Fernández Hernández UPM E-mail: [email protected]