Los interruptores de entrada y salida de UPS: una lista de verificación práctica de coordinación

Una falla en la rama de salida no debería convertir un circuito fallido en una interrupción para todas las cargas de la UPS. Sin embargo, un cronograma de interruptores que solo muestra las clasificaciones de amperios no puede decirle qué dispositivo se abrirá primero. La respuesta cambia con la fuente que suministra la falla: el inversor tiene corriente limitada, mientras que una ruta de derivación estática disponible puede aportar una corriente de falla mucho mayor de la red eléctrica o del generador.

Para una UPS industrial en línea, la coordinación de interruptores es un estudio del sistema, no una mera elección entre dos curvas de disparo de catálogo. El ingeniero necesita el diagrama unilineal instalado, el comportamiento de falla y derivación del modelo de UPS, los niveles de falla de la fuente, las rutas de los cables y las curvas reales de los dispositivos de protección. Esta lista de verificación identifica las decisiones a tomar antes de que alguien apruebe un cronograma de interruptores.

Comience en los terminales de la UPS. Etiquete la entrada del rectificador, la entrada de derivación estática si es separada y la distribución de salida de la UPS. Una unidad de entrada común todavía tiene rutas funcionales de rectificador y derivación distintas dentro de la UPS. Agregue cualquier conexión de generador, ATS y derivación de mantenimiento que se muestre en el diseño del proyecto. Luego marque el interruptor de alimentación de entrada, el interruptor de alimentación de derivación, el dispositivo de salida de la UPS y cada dispositivo de rama descendente.

Este artículo se refiere a la protección de alimentadores y ramas de CA alrededor de un sistema de UPS. La protección de CC de la cadena de baterías y la secuencia de aislamiento para un gabinete de derivación de mantenimiento externo requieren sus propias revisiones de diseño. Nuestra guía de interruptores de derivación de mantenimiento y cortocircuitos aborda la ruta de derivación alternativa.

Antes de elegir la configuración, decida dónde se requiere selectividad. Para un cortocircuito en una rama de carga, ¿debería abrirse solo esa rama mientras que las otras cargas de la UPS permanecen energizadas? La respuesta está en el diagrama unilineal y en el estudio de protección. Puede requerir un diseño diferente al de una falla en el bus de salida común de la UPS, donde múltiples ramas no pueden permanecer sin afectar.

Un interruptor de entrada debe soportar la demanda de entrada especificada de la UPS bajo los estados operativos relevantes, incluida la carga de la batería y cualquier condición permitida de sobrecarga o derivación. Las clasificaciones de entrada del rectificador y de derivación requieren atención separada en un modelo de entrada dual. Un interruptor descendente debe adaptarse a su circuito y carga. La corriente continua es solo la primera verificación.

En cada punto de instalación, compare la capacidad de interrupción nominal del dispositivo y la capacidad de cortocircuito del ensamblaje con la corriente de falla prospectiva máxima. Luego revise la curva de la unidad de disparo o del fusible contra la corriente de falla disponible y el requisito de protección del conductor. La corriente de falla más baja creíble en una rama remota también importa: puede ser demasiado pequeña para operar un elemento instantáneo como alguien esperaba. Utilice el modelo de dispositivo real, la configuración y la curva del fabricante, incluidos los datos de tolerancia y de paso directo donde el estudio los requiera.

La anterior guía de entrada de UPS C-curve versus D-curve trata un problema de entrada específico: el disparo intempestivo al energizar. Un interruptor que evita un disparo por sobretensión todavía tiene que proteger el cable, interrumpir la falla prospectiva y coordinar con el sistema aguas arriba. "Usar una curva D" no puede responder esas preguntas por sí solo.

Aquí es donde un solo gráfico de tiempo-corriente puede ocultar. Con la UPS suministrando la carga desde su inversor, la corriente de falla de salida está limitada por el comportamiento del inversor de ese modelo. En batería, la derivación estática puede no estar disponible porque su fuente de CA ha fallado. Un dispositivo de rama que se dispara rápidamente cuando es alimentado por la derivación de la red eléctrica puede no despejar de la misma manera en batería. La UPS puede limitar la corriente, alarmar o apagarse según su diseño.

Cuando una fuente de derivación aceptable está disponible, algunos diseños de UPS transfieren una falla descendente severa a la derivación estática. Eso cambia tanto la corriente de falla prospectiva como el estrés en el interruptor estático y sus dispositivos de protección. La nota de coordinación publicada por Schneider Electric distingue el inversor de corriente limitada de la ruta de derivación de mayor capacidad y dice que la configuración descendente requiere un estudio específico del sitio. Eaton recomienda de manera similar comparar el comportamiento de despeje del dispositivo de rama con las capacidades del inversor y de derivación de la UPS en lugar de tratar los fusibles de derivación internos como protección para la distribución del edificio.

Un generador agrega otro caso de fuente. Su corriente de falla disponible y respuesta de voltaje pueden diferir de los de la red eléctrica, y la disponibilidad de derivación depende del modelo de UPS y la calidad de potencia del generador. La guía de especificaciones de UPS respaldada por generador explica por qué la aceptación del rectificador y la preparación de la derivación estática deben verificarse por separado. Incluya el caso del generador en la revisión de protección si se espera que las cargas protegidas operen en esa fuente.

La tabla es un mapa de revisión, no un conjunto de valores de aprobación. Los tiempos de despeje y la configuración reales deben provenir de la UPS y los dispositivos de protección elegidos, el estudio de fallas y los requisitos del proyecto aplicables.

La UPS protege sus propios componentes. Sus fusibles internos, límite de corriente electrónico y protección del interruptor estático no proporcionan automáticamente a cada rama de carga un dispositivo de protección selectivo. Si una falla pequeña en una rama opera primero un dispositivo común de la UPS o de derivación, todas las cargas descendentes pueden perderse a pesar de que la falla comenzó en un solo circuito.

La coordinación también tiene límites. A un nivel de falla alto, las regiones instantáneas de dos interruptores o el comportamiento de paso directo pueden superponerse; a un nivel de falla bajo, un inversor puede no suministrar suficiente corriente para que una rama se dispare rápidamente. Un diseñador calificado debe verificar ambos extremos del rango de corriente de falla y indicar dónde se logra la selectividad, dónde es solo parcial y qué hace la UPS cuando la ruta de derivación está ausente.

Los arreglos de neutro y tierra afectan la ruta de falla. No copie un diseño de interruptor de tres o cuatro polos de otro diagrama de UPS sin verificar la fuente del sitio, la unión y el arreglo de derivación. Este artículo no especifica un número de polos universal ni un procedimiento de conmutación de campo.

Proporcione al diseñador y al proveedor de la UPS la misma información:

• Diagrama unilineal tal como está construido o propuesto, con las rutas de rectificador, derivación estática, salida y mantenimiento identificadas
• Modelo de UPS y sus datos de entrada, derivación, cortocircuito del inversor e interruptor estático
• Datos de la fuente de la red eléctrica y del generador, incluidos los niveles de falla prospectiva máximos y mínimos en los puntos relevantes
• Tamaños, longitudes, condiciones de instalación y cargas conectadas de los cables de alimentador y de rama
• Modelos exactos de interruptores o fusibles, clasificaciones, configuraciones ajustables y curvas de tiempo-corriente/paso directo
• Arreglo de tierra y neutro, más los circuitos donde se requiere aislamiento selectivo

Solicite a la revisión que devuelva el cronograma de dispositivos, las suposiciones del estudio y una lista corta de los casos operativos que se verificaron realmente. Si una rama no puede ser selectiva en modo de batería, esa limitación debe ser visible en los documentos de entrega, no descubierta durante una falla. La guía de prueba de aceptación de instalación de UPS muestra cómo registrar la configuración instalada y las pruebas funcionales acordadas; una prueba de puesta en marcha no reemplaza el estudio de protección.

La pregunta práctica no es "¿Qué interruptor es más grande?". Es si el dispositivo correcto despeja la falla correcta mientras la UPS está en cada modo que el sitio pretende usar.

Schneider Electric, Coordinación de relés y interruptores aguas abajo para sistemas UPS Galaxy y Symmetra MW — explicación del fabricante sobre el comportamiento de coordinación, inversor y derivación específico del modelo y del sitio.

Eaton, Comportamiento de la fuente de alimentación y su efecto en la distribución de energía — limitación del inversor, capacidad de falla de derivación y selectividad de la rama de carga.