Power d centelecomunicacionesconceptosbasicos
- 1. INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE ENERGIA DC EN TELECOMUNICACIONES Conceptos Básicos. Claudio Muñoz V. IEEE Costa Rica
- 2. Agenda • PRESENTACION • INTRODUCCION: • DEFINICION DE SISTEMA DE ENERGIA, COMPONENTES. • MODOS DE OPERACION DE UN SISTEMA DE ENERGIA. • COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ENERGIA •INTRODUCCION A LOS EQUIPOS DE ENERGIA • OTRAS CONSIDERACIONES DE INGENIERIA • Cableado • Sistemas de Puesta a Tierra • Barra MGB
- 3. INTRODUCCION
- 5. DEFINICION DE SISTEMA ¿ Qué es un Sistema ?
- 6. DEFINICION DE SISTEMA ENTRADA PROCESO SALIDA Retroalimentación
- 7. SISTEMA DE ENERGIA DC CON RESPALDO DE AC Red AC Motogenerador Baterías Rectificadores Distribución Convertidor DC/DC Inversor DC/AC -48 VDC -48 VDC +24 VDC 120 VAC Switch -48 VDC Sistema de Energía DC Sistema de Energía DC con Respaldo AC STA TE Cargas
- 8. DIAGRAMA SISTEMA DE ENERGIA DC MEDICION ALARMA Y CONTROL RECTIFICADORES BATERIAS SHUNT PDB A OTRAS CARGAS INVERSOR N+1 LVD
- 9. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC + - Filtrado Carga Entrada AC Salida DC Salida del Rectificador en Voltios y Amperios Potencia Salida = V x A = P <watts> RECTIFICADOR Equaliz -56.0V -54.48V Flotación -53.52V
- 10. •Un ignitrón es un tipo de rectificador controlado que data de la década de 1930. •Fue inventado por Joseph Slepian mientras trabajaba para Westinghouse. •Westinghouse fue el fabricante original y posee los derechos de la marca "Ignitron". Primer rectificador: El Ignitrón 1) Anodo, (2) Cátodo, (3) Ignitor, (4) Mercurio, (5) Aislante cerámico, (6) Fluido refrigerante.
- 11. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC TECNOLOGIAS DE RECTIFICADORES SCR –TIRISTOR CONTROLADO • Ventajas: •Económico, •Alta eficiencia. • Desventajas: • Alto nivel de ruido audible < 60 dBrn medidos a 1.5 metros • introduce armónicos a la red AC. • Gran tamaño y sumamente pesados. 400 A / 48 DC
- 12. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC TECNOLOGIAS DE RECTIFICADORES SCR –TIRISTOR CONTROLADO 100 A / -48 VDC
- 13. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC TECNOLOGIAS DE RECTIFICADORES SCR –TIRISTOR CONTROLADO 200A / 48VDC
- 14. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC TECNOLOGIAS DE RECTIFICADORES CONTROL FERRORESONANTE •Banco de Capacitores (tanque Ferroresonante) •Ventajas: Alta eficiencia, muy robusto. •Desventajas: Alto Ruido , tamaño y peso
- 15. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC TECNOLOGIAS DE RECTIFICADORES CONTROL FERRORESONANTE •Soporta variaciones de voltaje desde 185 VAC hasta 275 VAC, 3Ø, 50/60 Hz •Aplicaciones rurales o con poco mantenimiento. •Descontinuados de fabricación o muy pocos fabricantes. •Difícil obtención de repuestos.
- 16. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC TECNOLOGIAS DE RECTIFICADORES ALTA FRECUENCIA: Alta Frecuencia • Ventajas: Tamaño, peso, alta eficiencia (93% y los nuevos 97%), buen filtrado, ruido muy bajo. • Desventajas: alta susceptibilidad a transientes.
- 17. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC TECNOLOGIAS DE RECTIFICADORES ALTA FRECUENCIA:
- 18. Nuevas Eficiencias: Rectifier Efficiency @ Nominal Vin, 25C 80.0% 82.0% 84.0% 86.0% 88.0% 90.0% 92.0% 94.0% 96.0% 98.0% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Load (%) Efficiency(%) 1Ph HE NE050AC48
- 19. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC TECNOLOGIAS DE RECTIFICADORES ALTA FRECUENCIA:
- 20. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC TECNOLOGIAS DE RECTIFICADORES
- 21. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC INVERSORES INVERSOR-48VDC 120VAC
- 22. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC INVERSORES INVERSOR-48VDC 120VAC
- 23. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC INVERSORES INVERSOR-48VDC 120VAC
- 24. Arquitectura convencial con Static Transfer Switch
- 25. Nueva arquitectura AC comercial 240 Vca N 120 Vca L 1 L 2 L 3
- 26. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC CONVERTIDORES CONVERTIDOR DC/DC-48VDC +24VDC
- 27. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC CONVERTIDORES
- 28. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC Resistencia de precisión de bajo valor utilizada para medir corriente. Es diseñada para tener una caída de tensión de 50mV en sus terminales cuando circule a través de ella el valor de corriente máximo permisible. Por ejemplo, si una caída de tensión de 12mV es medida en los terminales de un shunt de 150Amp, ¿Qué valor de corriente está circulando a través del shunt? 50mV 150 Amp 12mV i Amp i = 12 x 150 = 36 Amp 50 SHUNT DE MEDICIÓN
- 29. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC SHUNT
- 30. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC LVD = Low Voltage Disconnect Contacto electro-mecánico que se abre cuando el valor de la tensión es muy bajo para la operación de la carga. Protege a la batería de una descarga profunda durante una falla del AC, conservando la vida útil de la batería. Barra Carga Barra descarga Shunt LVLD LVBD A las cargas Dispositivo de desconexión por bajo voltaje LVD
- 31. COMPONENTES SISTEMA DE ENERGIA DC DISTRIBUCION SECUNDARIA Se utiliza para llevar a otra habitación o piso un cuadro de distribución. Todas envían alarmas a la planta principal por medio de contactos secos, lo que permite tener monitero y reporte de alarmas..
- 32. BATERIAS • DEFINICION: Unidad funcional para almacenamiento de energía a través de cambios electroquímicos. • FUNCION: Ofrecer respaldo de energía DC confiablemente por un número determinado de horas o minutos.
- 33. CONFIGURACION DE BATERIAS Se requiere: • Consumo carga (Amps) • Tiempo respaldo de Baterías (hrs). • Tensión final de corte (Vdc) • Tablas o curvas de • descarga de las Baterías dadas por el fabricante.
- 34. CONFIGURACION DE BATERIAS Capacidad Nominal en AH @ 8 hr @ 1,75 Vfpc @ 25ºC
- 35. CURVA TIPICA DE DESCARGA DE BATERIA Autonomía Voltaje -54V -42V LVD
- 36. CONSIDERACIONES DE APLICACION TEMPERATURA vs VIDA DE LA BATERIA 0 20 40 60 80 100 120 25 25.8 27.5 29.2 30.6 33.3 36 39.4 43.8 Temperatura (ºC) %Vidadiseño
- 37. DISPOSITIVO DE COMPENSACION DE TEMPERATURA • Ajuste proporcional del voltaje de flotación en función de la temperatura ambiente de batería. • Prolongación de la vida útil de la batería en aquellos sitios donde la temperatura es variable. • Es una opción ideal para sitios remotos y/o no monitoreados.
- 38. CALCULO PARA CAPACIDAD DE RECTIFICACION += AmpConsumox BatrecargaHrs BatrespaldoHrsx1.15 AmpConsumoCR Rectif.NominalCap. CR N = RECORDAR EL CRITERIO DE REDUNDANCIA N+1 CR: Capacidad de Rectificación N: Número de rectificadores Hrs: Horas Amp: Amperios
- 39. Modos de Operación de un Sistema de Energía DC • Flotación • Descarga • Recarga o Igualación • Redundancia – N+1 – Batería
- 40. Modo de Flotación CARGA Red comercial AC Rectificadores Bastidor de Distribución Bancos de Baterías Vf
- 41. Modo de Descarga CARGA Red comercial AC Rectificadores Bastidor de Distribución Bancos de Baterías
- 42. Modo de Recarga CARGA Red comercial AC Rectificadores Bastidor de Distribución Bancos de Baterías
- 43. Redundancia N+1 CARGA 75 Amp Red comercial AC Rectificadores 50 Amp Bastidor de Distribución Bancos de Baterías 25 Amp 25 Amp 25 Amp
- 44. Redundancia N+1 CARGA 75 Amp Red comercial AC Rectificadores 50 Amp Bastidor de Distribución Bancos de Baterías 37,5 Amp 37,5 Amp
- 45. Redundancia de Batería CARGA 75 Amp Red comercial AC Rectificadores 50 Amp Bastidor de Distribución Bancos de Baterías 50 Amp
- 46. OTRAS CONSIDERACIONES A LA HORA DE DIMENSIONAR SISTEMAS DE ENERGIA DC Tablero de Transferencia
- 47. CABLEADO ¿Cuál de los conductores tiene la resistencia mas alta? A B Repuesta: El conductor del cable identificado como “B” La resistencia será igual a: Ro = ρρρρ(L / Area) = ohms
- 48. CABLEADO ¿Cuál de los conductores tiene la resistencia mas alta? A B Repuesta: El conductor del cable Identificado como “A” La resistencia será igual a: Ro = ρρρρ(L / Area) = ohms
- 49. CAIDA DE TENSION Banco de Baterías Sistema de Energía con Distribución Carga 0.25V 0.75V 1.0V Caída de tensión del lazo - 42.0Vmin 1.75V/Celda - 41.0Vmin Norma GTE E-SW-POWER 795-000-074
- 50. CAIDA DE TENSION Banco de Baterías Sistema de Energía con Distribución Carga Caída de tensión del lazo - 42.0Vmin 1.75V/Celda - 41.0Vmin 0.25V 0.50V 0.25V 1.0V Distribución Remota Norma GTE E-SW-POWER 795-000-074
- 51. CAIDA DE TENSION Banco de Baterías Sistema de Energía con Distribución Carga Caída de tensión del lazo - 42.0Vmin 1.75V/Celda - 41.0Vmin 0.25V 0.50V 0.25V 1.0V Distribución Remota Norma GTE E-SW-POWER 795-000-074
- 52. ¿ Dónde se encuentra instalado un Sistema de Energía DC ? En el exterior en un Gabinete tipo shelter En el interior de una Central Telefónica
- 53. ¿ Dónde se encuentra ubicado el Edificio de la CT ? Edificio Central Telefónica Expuesto al medio que lo rodea PERTURBACIONES
- 54. Perturbaciones externas al Sistema de Energía DC • Sobretensiones Transitorias: Descargas Eléctricas (Rayo) Supresores de sobretensiones Transitorias Sistema de Puesta a Tierra
- 55. TIPOS DE SOBRETENSIONES • Sobretensiones atmosféricas (externas): Incidencia de rayos en líneas de transmisión • Sobretensiones internas: Fallas a tierra, maniobras imprecisas, corrientes parásitas o inducidas (Sneak currents) etc.
- 56. SUPRESORES DE SOBRETENSIONES TRANSITORIAS ANSI/IEEE C62.41 (1991) CATEGORIA EJEMPLO CARACTERISTICA SOBRETENSION CATEGORIA C CATEGORIA B CATEGORIA A ACOMETIDA • Acometida • Sub -Tableros • Barras y alimentadores • Equipos alimentados desde sub -tableros • Tomacorrientes • Cicuitos ramales largos • 20.000 Volts • 10.000 Amp por aprox. 20 µs. (Impulso de forma onda 10kA, 8/20 µs, Z= 2 ohm) • 6.000 Volts • 3.000 Amp por aprox. 20 µs. (Forma onda 3kA, 8/20 µs, Z=2 ohm) • 6.000 Volts • 200 Amp por aprox. 20 µs.
- 58. Barra Maestra de Aterrizamientos.MGB. •Productores de sobrevoltajes. Zona P. •Compensadores de sobrevoltajes. Zona A. •Zona de tierras no aislada. Zona N. •Zona de tierras aislada. Zona I. •Barras auxiliares de tierra.
- 60. P A N I