Sistema Eléctrico Proyecto de Instalaciones Informáticas UPM Felipe Fernandez 2014 PII Sistema Eléctrico 1 Sistema Eléctrico de un CPD Resumen introductorio de conceptos básicos Sistemas de alta disponibilidad y tolerantes a fallos Proyecto de Instalaciones Informáticas UPM PII Sistema Eléctrico 2 Sistema Eléctrico Parte 1 Resumen introductorio de conceptos básicos Proyecto de Instalaciones Informáticas UPM PII Sistema Eléctrico 3 índice Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) 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 Consideraciones generales Aplicación al diseño de CPD´s Generación, transporte, distribución, acometida, enlace y consumo Instalaciones eléctricas de interior PII Sistema Eléctrico 4 Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión REBT PII Sistema Eléctrico 5 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 6 Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) El REBT se compone de tres partes: Artículos 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 PII Sistema Eléctrico ITC GTA 7 Evolución de Los REBT’s 229 250 200 129 150 100 Artículos 79 50 Normas 34 29 1973 2002 0 0 1955 Año de publicación PII Sistema Eléctrico 8 REBT Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión REGLAMENTO (Articulado) www.ffii.nova.es/puntoinfomcyt/legislacionsi.asp?idregl=76 PII Sistema Eléctrico 9 REBT ITC INSTRUCCIONES TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS ITC PII Sistema Eléctrico 10 REBT GTA GUÍAS TÉCNICAS DE APLICACIÓN GTA PII Sistema Eléctrico 11 Empresas relevantes del sector → White papers 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/enUS/Brands/Liebert/Pages/default.aspx ABB Group - Automation and Power Technologies www.abb.com PII Sistema Eléctrico 12 Aparamenta Dispositivos, unidades y módulos eléctricos PII Sistema Eléctrico 13 Dispositivos de Protección Armario eléctrico 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. Armario Eléctrico para disyuntores Marca: Schneider Electric Material: plástico PII Sistema Eléctrico 14 Dispositivos de Protección Interruptor automático magneto-térmico 2P Dispositivo utilizado para la protección de los circuitos eléctricos, contra cortocircuitos y sobrecargas de corriente. Sustituye al clásico fusible. Interruptor Automático de carril DIN Marca: Schneider Electric 2P 25A 440V REBT ITC-22 PII Sistema Eléctrico 15 Dispositivos de Protección Interruptor automático magneto-térmico 3P Dispositivo utilizado para la protección de los circuitos eléctricos, contra cortocircuitos (parte magnética) y sobrecargas de corriente (parte térmica). Sustituye al clásico fusible. Interruptor Automático de carril DIN Marca: Schneider Electric 3P 63A 440V PII Sistema Eléctrico 16 Dispositivos de Protección Interruptor Automático magneto-térmico 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. Vista interna de un Interruptor Automático DIN, junto a su curva tiempo-corriente de funcionamiento PII Sistema Eléctrico 17 Dispositivos de Protección Interruptor Diferencial 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.. Interruptor diferencial de carril DIN Marca: Schneider Electric 2P 63A 30mA Clase AC REBT ITC-24 PII Sistema Eléctrico 18 Dispositivos de Protección REBT ITC-24 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 fugas Neutro Tierra PII Sistema Eléctrico 19 19 Dispositivos de Protección Interruptor Diferencial REBT ITC-24 Botón de Test 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 PII Sistema Eléctrico 20 Dispositivos de Protección Interruptor Diferencial Superinmunizado (SI) 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. Interruptor diferencial SI Marca: Schneider Electric Tipo: SUPERINMUNIZADO (SI) ilD 2x40A 30mA (2P- 40A - 30mA ) PII Sistema Eléctrico 21 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 22 Dispositivos de Protección Interruptor Diferencial + Magneto-térmico 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... Interruptor Diferencial+ Magneto-térmico de carril DIN Marca: Schneider Electric - earth leakage add-on block – Vigi NG125 - 2P - 63A - 30mA AC PII Sistema Eléctrico 23 Dispositivos de Protección Protector de Sobretensión transitoria REBT ITC-23 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. Protector de sobretensión de carril DIN Marca: Siemens. Protector de sobretensión monopolar, 25 kA Sistemas TT monofásicos "1+1" 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. http://www.electrical-installation.org/enwiki/Design_of_the_electrical_installation_protection_system_(_full_page_) PII Sistema Eléctrico 24 Dispositivos de Protección Protector de Sobretensión transitoria. Tipos 1,2 y 3 REBT ITC-23 1 2 3 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. PII Sistema Eléctrico http://ecmweb.com/contractor/understanding-surge-protective-device-ratings 25 Dispositivos de Protección Protector de Sobretensión transitoria + Interruptor automático 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 Estandar 62305-2 define 4 niveles: I (200KA) , II (150KA) , III and IV (100KA) PII Sistema Eléctrico 26 Dispositivos de Protección Protector de Sobretensión con Filtro LPF EMI 2-pole, shielded Surge Protective Device To protect sensitive electronic devices and equipments in singlephase 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). EPF 230V/16A http://www.leutron.de/uploads/tx_leutronpdb/253025_EPF_230V_16A-W_15.11.06en.pdf PII Sistema Eléctrico 27 Dispositivos de Protección Protector de Sobretensión con Filtro LPF EMI EPF 230V/16A 2-pole, shielded Surge Protective Device http://www.leutron.de/uploads/tx_leutronpdb/253025_EPF_230V_16A-W_15.11.06en.pdf PII Sistema Eléctrico 28 Dispositivos de Conmutación Interruptores de transferencia (Transfer Switches) 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 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 http://www.emersonnetworkpower.com/en-EMEA/Products/ACPower/TransferSwitches/Pages/ChlorideCROSSRack16-64ASTS.aspx PII Sistema Eléctrico 29 Dispositivos de Conmutación Interruptores de transferencia (Transfer Switches) Static Transfer Switch (STS) & Automatic Transfer Switch (ATS) Static Transfer Switch 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. http://www.emersonnetworkpower.com/en-EMEA/Products/ACPower/TransferSwitches/Pages/ChlorideCROSSRack16-64ASTS.aspx PII Sistema Eléctrico 30 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 31 Dispositivos de Conmutación Interruptores de transferencia (Transfer Switches) Evolución de la tensión DC en caso de fallo de alimentación AC 18ms APC White paper #62. Powering Single-Corded Equipment in a Dual Path Environment PII Sistema Eléctrico 32 Barras de distribución de potencia Power Bus Bar They have the advantages of quick installation, safety and compact, robust and flexible usage, reliable power supply, high availability, etc. PII Sistema Eléctrico http://sige2009.en.made-in-china.com/offer/XqlQWZBxhapD/Sell-Power-Busbar-Trunking-CKX8-.html 33 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 Sandwich single bolt joint configuration, and IP55 low impedance design Up to 6 conductors accomodates Double Neutral or CE Siemens LX High Power Busbar, 800-6300Amps PII Sistema Eléctrico 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 34 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 PDU characteristics: • With monitoring and metering capabilities. • They may be positioned for top or bottom rack entrance.. Rack PDU PII Sistema Eléctrico 35 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 36 Unidades de distribución de potencia Power Distribution Units (PDU´s) Ejemplo: Cabinet Power Distribution. Liebert STS2-PDU 250A 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.. Cabinet PDU+STS Static Transfer Switch (STS) + Power Distribution Unit (PDU) PII Sistema Eléctrico 37 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 kilovoltamps 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. PII Sistema Eléctrico http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/ 38 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 39 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 PII Sistema Eléctrico 40 Redes eléctricas PII Sistema Eléctrico 41 Redes eléctricas Diagrama general de una red eléctrica 1 Generación 2 Transporte 3 Distribución Elementos de transformación ET Estación Transformadora STD Subestación Transformadora Y Distribución ST Subestación Transformadora CT Centro de Transformación 4 Consumo PII Sistema Eléctrico 42 Redes eléctricas Ejemplo G Estación transformadora elevadora T L> 200 km G 〜 30 kV Centrales hidráulicas Centrales térmicas convencionales Centrales termonucleares Subestación Símbolo de un Transformador Línea de transporte 400 kV Subestación T L<100 km Red de distribución primaria Red de distribución secundaria PII Sistema Eléctrico Línea de interconexión 200kV Subestación Línea de distribución Red de distribución 1. Grandes 132kV, 100kV, 66kV, 45kV consumid. industriales Subestación D Línea de distribución Red de distribución 2. Consumid. industriales Electrificación rural 20kV, 15kV, 6.6 kV Centro de transformación Red de distribución de baja tensión 380 V (Tensión de Línea) 43 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 PII Sistema Eléctrico Centro de transformación 44 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 45 Centros de transformación Principales elementos de centro de transformación PII Sistema Eléctrico 46 Transformador de distribución Transformador de distribución utilizado para reducir MT → BT V1/N1= V2/N2 Partes de un transformador de distribución PII Sistema Eléctrico 47 Red de distribución Ejemplo de red distribución redundante MT Media Tensión BT Baja Tensión CT ST Subestación Transformadora CT Centro de Transformación ST ST MT MT CT Red de distribución en uso apoyado PII Sistema Eléctrico 48 Instalación eléctrica de baja tensión Principales secciones: 1. Distribución 2. Acometida. 3. Enlace 4. Interior REBT ITC-23 Ejemplo. Esquema unifilar de una instalación eléctrica provisional de obras. REBT ITC-24 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 PII Sistema Eléctrico INSTALACIONES PROVISIONALES Y TEMPORALES DE OBRAS 49 Acometida y Enlace REBT ITC-12 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) PII Sistema Eléctrico 50 Acometida y Enlace Leyenda de los esquemas. REBT ITC-12 Instalaciones de Enlace 1 Red de distribución. 2 3 4 5 6 7 Acometida Caja General de Protección (CGP) Línea General de Alimentac. (LGA) Interruptor general de maniobra Caja de derivación (ver → …) 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 13 Instalación de interior DI CC 3 Enlace LGA CGP 2 Acometida Caja General de Protección 1 Red de distribución PII Sistema Eléctrico 51 Acometida y Enlace Leyenda de los esquemas 1 2 3 4 5 6 7 REBT ITC-12 Para un solo usuario Red de distribución. Acometida Caja general de protección Línea general de alimentación Interruptor general de maniobra Caja de derivación (ver → …) 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 52 Acometida y Enlace Para dos usuarios PII Sistema Eléctrico REBT ITC-12 Para varios usuarios con contadores centralizados en un lugar 53 Acometida y Enlace REBT ITC-12 Para varios usuarios con contadores centralizados en más de un lugar PII Sistema Eléctrico 54 Caídas de tensión admisibles PII Sistema Eléctrico 55 Grados de Electrificación (GE) 1.Electrificación básica REBT ITC-25 • 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 PII Sistema Eléctrico 56 Características de los circuitos REBT ITC-25 Potencia prevista Circuito de utilización por toma (W) Factor de Factor de simultan. utilización Fs Fu Tipo de toma (7) Tubo o Máximo nº conducto Conductores Interruptor de puntos diámetro sección Automático de utilización externo mínima (A) o tomas por 2 (5) mm(3) (mm ) circuito 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 25 2 6 25 C4 Lavadora, lavavajillas y termo eléctrico 3.450 0,66 0,75 Base 25 A 2p+T 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 C9 Aire acondicionado (2) 25 6 25 (2) 25 6 25 2,5 20 1,5 16 C10 Secadora 3.450 C11 Automatización (4) 1 0,75 Base 16 A 2p+T 16 1 10 I = n x Ia x Fs(Factor de Simultaneidad) x Fu(Factor de Utilización) PII Sistema Eléctrico Factor de Simultaneidad - Factor de Utilización 57 Identificación de conductores Red Monofásica Tipo de conductor Color Protección (tierra) Verde-amarillo Neutro Azul Fase Marrón Red trifásica Tipo de conductor Color Protección (tierra) Verde-amarillo Neutro Azul Fase Marrón, Negro, Gris PII Sistema Eléctrico 58 Dispositivos de protección Características y esquemas de aplicación PII Sistema Eléctrico 59 Cuadro general eléctrico 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 PII Sistema Eléctrico 60 Cuadro general eléctrico El cuadro general eléctrico se situará lo más cerca posible del punto de entrada de la derivación individual correspondiente CGE ICP PII Sistema Eléctrico 61 Cuadro general eléctrico Ejemplo de cuadro general eléctrico interior CGE ICP www.iberdrola.es PII Sistema Eléctrico 62 Cuadro general eléctrico 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. PII Sistema Eléctrico ICP Cuadro General Eléctrico IA 63 Cuadro general eléctrico Interruptor general automático (IGA) viene impuesto por la capacidad máxima de la instalación. IGA Cuadro General Eléctrico 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. PII Sistema Eléctrico IA 64 Cuadro general eléctrico 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. ID Cuadro General Eléctrico IA REBT ITC-05 PII Sistema Eléctrico 65 Cuadro general eléctrico 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 IA Cuadro General Eléctrico IA REBT ITC-22 PII Sistema Eléctrico 66 Circuitos de distribución interna Circuitos de electrificación básica REBT GTA-25 • Ejemplo 1 de esquema unifilar PII Sistema Eléctrico 67 Circuitos de distribución interna Circuitos de electrificación básica REBT GTA-25 • Ejemplo 2 de esquema unifilar con circuitos desdoblados PII Sistema Eléctrico 68 Circuitos de distribución interna Circuitos de electrificación elevada REBT GTA-25 • Ejemplo 3 de esquema unifilar PII Sistema Eléctrico 69 Cuadro general eléctrico instalado Ejemplo. Cableado de un cuadro eléctrico básico PII Sistema Eléctrico 70 Cuadro general eléctrico instalado Ejemplo. Tubo y sección de conductores utilizados PII Sistema Eléctrico 71 Sistemas de conexión de neutro y masa Esquemas TT e IT PII Sistema Eléctrico 72 Sistemas de conexión neutro y masa TT 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 T T El defecto puede ser detectado por un interruptor diferencial. La intensidad de defecto es limitada por las resistencias de tierra. Sistema de disponibilidad estándar PII Sistema Eléctrico REBT ITC-08 73 Sistemas de conexión de neutro y masa IT 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 I T 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 Sistema de alta disponibilidad PII Sistema Eléctrico REBT ITC-08 74 Sistemas de conexión de neutro y masa IT 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 Sistema de alta disponibilidad PII Sistema Eléctrico L1 L2 L3 N PE REBT ITC-08 75 Sistemas de conexión neutro y masa IT Esquema IT 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). Automático Manual www.schneider.com PII Sistema Eléctrico 76 Sistemas de conexión neutro y masa IT Control Permanente del Aislamiento Ejemplo: Schneider VIGILOHM XD3XX XD312 • • • • Detección automática de un defecto Señalización local o a distancia Memorización posible del defecto Toroidal separado o acoplado XD301 toroidales abiertos toroidales cerrados PII Sistema Eléctrico 77 Sistema Eléctrico Parte 2 Sistemas de alta disponibilidad y tolerantes a fallos Proyecto de Instalaciones Informáticas UPM PII Sistema Eléctrico 78 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 79 Arquitectura básica del sistema eléctrico de un CPD Ejemplo. Diagrama de bloques básico Data Center Philosophy, Architecture and Its Technologies 2008 PII Sistema Eléctrico 80 Esquema básico de distribución eléctrica de un CPD Ejemplo Diagrama unifilar básico Square D. Company PII Sistema Eléctrico 81 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 82 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 APC White paper #129. A Scalable, Reconfigurable, and Efficient Data Center Power Distribution Architecture PII Sistema Eléctrico 83 Estructura básica de distribución eléctrica de un CPD Modular structure: Busway 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. Liebert MB Modular Busway PII Sistema Eléctrico 84 Estructura básica de distribución eléctrica de un CPD Modular structure: Busway 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). 1 2 Flexible and Adaptable APC White paper #129. A Scalable, Reconfigurable, and Efficient Data Center Power Distribution Architecture PII Sistema Eléctrico 85 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 86 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 87 Tier I Distribución eléctrica Ejemplo 1 Esquema unifilar Power Bus Bar 400 A CPD UPM PII Sistema Eléctrico 88 Distribución eléctrica Tier I Ejemplo 1 Planta del cableado eléctrico de potencia Power Bus Bar 2200A CPD UPM PII Sistema Eléctrico 89 Sistemas con alimentación doble Redundant power Ejemplo 2 Planta del cableado eléctrico de potencia con alimentación doble redundante. Utility entry [CommScope] PII Sistema Eléctrico PDU 90 Sistemas de distribución de alta disponibilidad Ejemplo 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 APC White Paper #75. Comparing UPS System Design Configurations & AiNET Tier IV PII Sistema Eléctrico 91 Sistemas de distribución de alta disponibilidad Ejemplo Esquema unifilar ELECTRICAL DISTRIBUTION FOR A RELIABLE DATA CENTER. IEEE 2012 PII Sistema Eléctrico 92 Clasificación Tier TIA-942 Tier I: Tier II: Tier III: Tier IV: Recordatorio Infraestructura básica (1965) Infraestructura con componentes redundantes (1970) Infraestructura con mantenimiento simultáneo (1985) Infraestructura tolerante a fallos (1995) Uptime Institute 2008 Tier Classifications Define Site Infrastructure PII Sistema Eléctrico 93 Distribución eléctrica Tier I (1965) Ejemplo Diagrama de bloques [Uptime] Uptime Institute 2008 Tier Classifications Define Site Infrastructure PII Sistema Eléctrico 94 Distribución eléctrica Tier I Ejemplo Diagrama de bloques [Isaak Technologies, Inc.] PII Sistema Eléctrico 95 Distribución eléctrica Tier I Ejemplo Diagrama de bloques detallado [Emerson] TVSS: Transient Voltage Surge Suppressor ATS Automatic Transfer Switch PDU Power Distribution Unit Emerson Network Power. Liebert., 2010, Using Static Transfer Switches to Enhance Data Center Availability and Maintainability PII Sistema Eléctrico 96 Distribución eléctrica Tier II (1970) Ejemplo Diagrama de bloques [Uptime] Uptime Institute 2008 Tier Classifications Define Site Infrastructure PII Sistema Eléctrico 97 Distribución eléctrica Tier II Ejemplo Diagrama de bloques [Isaak Technologies, Inc.] PII Sistema Eléctrico 98 Distribución eléctrica Tier III (1985) Distribución pasiva Ejemplo Diagrama de bloques [Uptime] Uptime Institute 2008 Tier Classifications Define Site Infrastructure PII Sistema Eléctrico 99 Distribución eléctrica Tier III Ejemplo Diagrama de bloques [Isaak Technologies, Inc.] PII Sistema Eléctrico 100 Distribución eléctrica Tier IV (1995) Distribución activa Ejemplo Diagrama de bloques [Uptime] Uptime Institute 2008 Tier Classifications Define Site Infrastructure PII Sistema Eléctrico 101 Distribución eléctrica Tier IV Ejemplo Diagrama de bloques [Isaak Technologies, Inc. ] PII Sistema Eléctrico 102 Distribución eléctrica Tier IV Ejemplo TVSS: Transient Voltage Surge Suppressor Diagrama de bloques detallado [Emerson] Emerson Network Power. Liebert 2010, Using Static Transfer Switches (STS) to Enhance Data Center Availability and Maintainability CB: Circuit Breaker ) ATS: Automatic Transfer Switch PII Sistema Eléctrico 103 Distribución eléctrica Tier IV Ejemplo Esquema unifilar [IEEE] Data Center Design of Optimal Reliable Systems IEEE 2011 Redundant Capacity Components (Power and Cooling) to support the IT loads CB: Circuit Breaker ) ATS: Automatic Transfer Switch Multiple, independent, physically isolated Systems (Compartmentalized) Flywheel products store and deliver DC power utilizing the kinetic energy stored in high speed rotation modules. UPS: Uninterruptible Power Supply Multiple, independent, diverse and simultaneously active Distribution Paths All IT equipment shall be Dual Powered PII Sistema Eléctrico 104 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 105 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 PII Sistema Eléctrico 106 Apéndice PII Sistema Eléctrico 107 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. 5V Internal Drive 12V Bypass In Out Battery/Charger Rectifier AC/DC PWM/PFC Switcher Unregulated DC To Multi Output Regulated DC Voltages Inverter External Drive 3.3V I/O 12V 12V DC/DC 1.5/2. 5V DC/DC 1.1V1.85V 3.3V Memory Controller µ Processor SDRAM 3.3V Graphics Controller Voltage Regulator Modules Several AC-DC conversion steps can be eliminated to improve efficiency PII Sistema Eléctrico http://hightech.lbl.gov/dc-powering/ AC/DC Multi output PS DC Multi Output http://hightech.lbl.gov/dc-powering/videos.html 108 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 Pent 10KW UPS Psal 9KW Rendimiento: 90% 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 Respuesta correcta (D) A) 19KW B) 10KW C) 9KW D) 1KW Pent 10KW UPS NOTA Primer principio de la termodinámica En régimen permanente: Pent(W) = Psal(W) + Q(W) Q: Potencia calorífica Psal 9KW 1KW Rendimiento: 90% PII Sistema Eléctrico 110 Proyecto de Instalaciones Informáticas CONTACTO Felipe Fernández Hernández UPM E-mail: felipe.fernandez.pii@gmail.com PII Sistema Eléctrico 111