Disjuntores de Entrada e Saída do Nobreak: Um Checklist Prático de Coordenação

Uma falha no ramo de saída não deve transformar um circuito com falha em uma interrupção para todas as cargas no UPS. No entanto, uma programação de disjuntores mostrando apenas classificações de ampères não pode dizer qual dispositivo abrirá primeiro. A resposta muda com a fonte que fornece a falha: o inversor tem corrente limitada, enquanto um caminho de bypass estático disponível pode trazer uma corrente de falha muito maior da concessionária ou do gerador.

Para um UPS industrial online, a coordenação de disjuntores é um estudo de sistema, não meramente uma escolha entre duas curvas de disparo de catálogo. O engenheiro precisa do diagrama unifilar instalado, do comportamento de falha e bypass do modelo do UPS, dos níveis de falha da fonte, dos caminhos dos cabos e das curvas reais dos dispositivos de proteção. Esta lista de verificação identifica as decisões a serem tomadas antes que alguém aprove uma programação de disjuntores.

Comece nos terminais do UPS. Rotule a entrada do retificador, a entrada do bypass estático, se for separada, e a distribuição de saída do UPS. Uma unidade de entrada comum ainda tem caminhos funcionais distintos de retificador e bypass dentro do UPS. Adicione qualquer conexão de gerador, ATS e bypass de manutenção mostrada no projeto. Em seguida, marque o disjuntor de alimentação de entrada, o disjuntor de alimentação de bypass, o dispositivo de saída do UPS e cada dispositivo de ramo downstream.

Este artigo trata da proteção de alimentação e ramo AC em torno de um sistema UPS. A proteção DC da string de bateria e a sequência de isolamento para um gabinete de bypass de manutenção externo precisam de suas próprias revisões de projeto. Nosso guia de disjuntor de bypass de manutenção e curto-circuito aborda o caminho de manutenção alternativo.

Antes de escolher as configurações, decida onde a seletividade é necessária. Para um curto-circuito em um ramo de carga, apenas esse ramo deve abrir enquanto as outras cargas do UPS permanecem energizadas? A resposta está no diagrama unifilar e no estudo de proteção. Pode exigir um projeto diferente de uma falha no barramento de saída comum do UPS, onde vários ramos não podem permanecer inalterados.

Um disjuntor de entrada deve suportar a demanda de entrada especificada do UPS sob os estados operacionais relevantes, incluindo carregamento da bateria e qualquer sobrecarga permitida ou condições de bypass. As classificações de entrada do retificador e do bypass precisam de atenção separada em um modelo de entrada dupla. Um disjuntor downstream deve se adequar ao seu circuito e carga. A corrente contínua é apenas a primeira verificação.

Em cada ponto de instalação, compare a capacidade de interrupção nominal do dispositivo e a capacidade de curto-circuito da montagem com a corrente de falha prospectiva máxima. Em seguida, revise a curva da unidade de disparo ou fusível contra a corrente de falha disponível e o requisito de proteção do condutor. A menor corrente de falha crível em um ramo remoto também é importante: pode ser muito pequena para operar um elemento instantâneo como alguém esperava. Use o modelo real do dispositivo, a configuração e a curva do fabricante, incluindo tolerâncias e dados de let-through onde o estudo os exigir.

O anterior guia de entrada de UPS curva C versus curva D lida com uma questão específica de entrada: disparo indevido na energização. Um disjuntor que evita um disparo de surto ainda tem que proteger o cabo, interromper a falha prospectiva e coordenar com o sistema upstream. “Use uma curva D” não pode responder a essas perguntas por si só.

Aqui está a parte que um único gráfico de tempo-corrente pode esconder. Com o UPS fornecendo a carga de seu inversor, a corrente de falha de saída é limitada pelo comportamento do inversor desse modelo. Na bateria, o bypass estático pode não estar disponível porque sua fonte AC falhou. Um dispositivo de ramo que dispara prontamente quando alimentado pelo bypass da concessionária pode não limpar da mesma maneira na bateria. O UPS pode limitar a corrente, alarmar ou desligar de acordo com seu projeto.

Quando uma fonte de bypass aceitável está disponível, alguns projetos de UPS transferem uma falha downstream severa para o bypass estático. Isso altera tanto a corrente de falha prospectiva quanto o estresse no switch estático e seus dispositivos de proteção. A nota de coordenação publicada pela Schneider Electric distingue o inversor com corrente limitada do caminho de bypass de maior capacidade e diz que as configurações downstream exigem um estudo específico do local. A Eaton também recomenda comparar o comportamento de limpeza do dispositivo de ramo com as capacidades do inversor e bypass do UPS em vez de tratar os fusíveis de bypass internos como proteção para a distribuição do edifício.

A localização do transformador pode alterar o caminho visto pela carga durante o bypass. Veja nosso checklist de especificação de UPS baseado em transformador para uma revisão específica do modelo dos caminhos do transformador e de bypass.

Um gerador adiciona outro caso de fonte. Sua corrente de falha disponível e resposta de tensão podem diferir da concessionária, e a disponibilidade de bypass depende do modelo do UPS e da qualidade de energia do gerador. O guia de especificação de UPS com backup de gerador explica por que a aceitação do retificador e a prontidão do bypass estático devem ser verificadas separadamente. Inclua o caso do gerador na revisão de proteção se as cargas protegidas devem operar nessa fonte.

A tabela é um mapa de revisão, não um conjunto de valores de aprovação. Os tempos de limpeza reais e as configurações devem vir do UPS escolhido e dos dispositivos de proteção, do estudo de falha e dos requisitos aplicáveis do projeto.

O UPS protege seus próprios componentes. Seus fusíveis internos, limite de corrente eletrônico e proteção do switch estático não fornecem automaticamente a cada ramo de carga um dispositivo de proteção seletivo. Se uma pequena falha no ramo operar primeiro um dispositivo comum do UPS ou de bypass, todas as cargas downstream podem ser perdidas, embora a falha tenha começado em apenas um circuito.

A coordenação também tem limites. Em um alto nível de falha, as regiões instantâneas de dois disjuntores ou o comportamento de let-through podem se sobrepor; em um baixo nível de falha, um inversor pode não fornecer corrente suficiente para fazer um ramo disparar rapidamente. Um projetista qualificado deve verificar ambas as extremidades da faixa de corrente de falha e declarar onde a seletividade é alcançada, onde é apenas parcial e o que o UPS faz quando o caminho de bypass está ausente.

Os arranjos de neutro e aterramento afetam o caminho da falha. Não copie um layout de disjuntor de três ou quatro polos de outro desenho de UPS sem verificar a fonte do local, o aterramento e o arranjo de bypass. Este artigo não especifica uma contagem de polos universal ou um procedimento de comutação de campo.

Forneça ao projetista e ao fornecedor do UPS as mesmas informações:

• Diagrama unifilar como construído ou proposto, com os caminhos do retificador, bypass estático, saída e manutenção identificados
• Modelo do UPS e seus dados de entrada, bypass, curto-circuito do inversor e switch estático
• Dados da fonte de concessionária e gerador, incluindo níveis de falha prospectivos máximos e mínimos em pontos relevantes
• Tamanhos, comprimentos, condições de instalação e cargas conectadas dos cabos de alimentação e de ramo
• Modelos exatos de disjuntores ou fusíveis, classificações, configurações ajustáveis e curvas de tempo-corrente/let-through
• Arranjo de aterramento e neutro, mais os circuitos onde o isolamento seletivo é necessário

Peça à revisão para retornar a programação de dispositivos, as suposições do estudo e uma lista curta de casos operacionais que foram realmente verificados. Se um ramo não puder ser seletivo no modo de bateria, essa limitação deve estar visível nos documentos de entrega, não descoberta durante uma falha. O guia de aceitação de instalação de UPS mostra como registrar a configuração instalada e os testes funcionais acordados; um teste de comissionamento não substitui o estudo de proteção.

A questão prática não é “Qual disjuntor é maior?” É se o dispositivo certo limpa a falha certa enquanto o UPS está em cada modo que o local pretende usar.

Schneider Electric, Coordenação de Relés e Disjuntores Downstream para Sistemas UPS Galaxy e Symmetra MW — explicação do fabricante sobre o comportamento do modelo e específico do local, comportamento do inversor e da fonte de bypass.

Eaton, Comportamento da Fonte de Alimentação e Seu Efeito na Distribuição de Energia — limitação do inversor, capacidade de falha do bypass e seletividade do ramo de carga.