Dispositivo de protección contra sobretensiones: diagrama de aplicación e instalación

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Si su casa tiene muchos electrodomésticos costosos, es mejor encargarse de la organización de la protección integral de la red eléctrica. En este artículo le contaremos sobre los dispositivos de protección contra sobretensiones, por qué son necesarios, qué son y cómo se instalan..

Dispositivo de protección contra sobretensiones: diagrama de aplicación e instalación

La naturaleza de las sobretensiones y su efecto en la tecnología.

Desde la infancia, muchas personas están familiarizadas con el alboroto de desconectar los electrodomésticos de la red a la primera señal de una tormenta inminente. Hoy en día, el equipamiento eléctrico de las redes urbanas se ha vuelto más sofisticado, razón por la cual muchos descuidan los dispositivos básicos de protección. Al mismo tiempo, el problema no ha desaparecido por completo, los electrodomésticos, especialmente en las casas particulares, todavía están en riesgo..

La naturaleza de la aparición de sobretensiones de impulso (IP) puede ser natural y provocada por el hombre. En el primer caso, la PI surge debido a un rayo que cae sobre las líneas eléctricas aéreas, y la distancia entre el punto de impacto y los consumidores en riesgo puede ser de varios kilómetros. También es posible un impacto en mástiles de radio y pararrayos conectados al circuito principal de puesta a tierra, en cuyo caso aparece una sobretensión inducida en la red doméstica..

Dispositivo de protección contra sobretensiones: diagrama de aplicación e instalación 1 – rayo remoto en líneas eléctricas; 2 – consumidores; 3 – bucle de tierra; 4 – cierre de un rayo en las líneas eléctricas; 5 – rayo directo a un pararrayos

Los IP artificiales son impredecibles; surgen como resultado de sobrecargas de conmutación en subestaciones de transformación y distribución. Con un aumento asimétrico de potencia (solo en una fase), es posible una sobretensión brusca, es casi imposible prever esto.

Las tensiones de impulso son muy breves en el tiempo (menos de 0,006 s), aparecen en la red de forma sistemática y la mayoría de las veces pasan desapercibidas para el observador. Los electrodomésticos están diseñados para soportar sobretensiones de hasta 1000 V, que aparecen con mayor frecuencia. A un voltaje más alto, se garantiza la falla de las fuentes de alimentación, también es posible la ruptura del aislamiento en el cableado de la casa, lo que conduce a múltiples cortocircuitos e incendios.

Cómo funciona el SPD y cómo funciona

El SPD, dependiendo de la clase de protección, puede tener un dispositivo semiconductor en varistores o un descargador de contacto. En modo normal, el SPD opera en modo de derivación, la corriente en su interior fluye a través de la derivación conductora. La derivación está conectada a la tierra de protección a través de un varistor o dos electrodos con un espacio estrictamente regulado..

Dispositivo de protección contra sobretensiones: diagrama de aplicación e instalación

Con un salto de voltaje, incluso uno muy corto, la corriente atraviesa estos elementos y se propaga por el suelo o se compensa con una fuerte caída de la resistencia en el bucle de fase cero (cortocircuito). Una vez que el voltaje se estabiliza, el descargador pierde su capacidad y el dispositivo vuelve a funcionar en modo normal..

Dispositivo de protección contra sobretensiones: diagrama de aplicación e instalación

Por lo tanto, el SPD cierra el circuito durante algún tiempo para que el exceso de voltaje se pueda convertir en energía térmica. Al mismo tiempo, pasan corrientes significativas a través del dispositivo, desde decenas hasta cientos de kiloamperios..

¿Cuál es la diferencia entre clases de protección?

Dependiendo de las causas de IP, se distinguen dos características de la onda de sobretensión: 8/20 y 10/350 microsegundos. El primer dígito es el tiempo que tarda el MT en alcanzar su valor máximo, el segundo es el tiempo que tarda en caer a valores nominales. Como puede ver, el segundo tipo de sobretensión es más peligroso..

Los dispositivos de clase I están diseñados para la protección contra el suministro de energía con una característica de 10/350 μs, que ocurre con mayor frecuencia cuando un rayo cae en líneas eléctricas a menos de 1500 m del consumidor. Los dispositivos son capaces de pasar una corriente de 25 a 100 kA a través de sí mismos durante un breve período de tiempo, casi todos los dispositivos de Clase I se basan en descargadores.

Los SPD de clase II están diseñados para compensar las fuentes de alimentación con una característica de 8/20 μs, los valores de corriente máxima en ellos varían de 10 a 40 kA.

La clase de protección III está diseñada para compensar sobretensiones con corrientes inferiores a 10 kA con una característica de alimentación de 8/20 μs. Los dispositivos de las clases de protección II y III se basan en elementos semiconductores..

Dispositivo de protección contra sobretensiones: diagrama de aplicación e instalación

Puede parecer que basta con instalar solo dispositivos de Clase I, como los más potentes, pero no es así. El problema es que cuanto más alto es el umbral más bajo de la corriente de producción, menos sensible es el SPD. En otras palabras: con valores cortos y relativamente bajos de la fuente de alimentación, es posible que un SPD potente no funcione y uno más sensible no haga frente a corrientes de esta magnitud..

Los dispositivos con clase de protección III están diseñados para eliminar las fuentes de alimentación más bajas: solo unos pocos miles de voltios. Son completamente similares en características a los dispositivos de protección instalados por los fabricantes en fuentes de alimentación para electrodomésticos. Con una instalación redundante, son los primeros en asumir la carga y evitar el funcionamiento de un DPS en dispositivos cuyo recurso está limitado a 20-30 ciclos.

¿Es necesario un SPD, una evaluación de riesgos?

Una lista completa de requisitos para la organización de la protección contra el suministro de energía se establece en IEC 61643-21, es posible determinar la instalación obligatoria de acuerdo con la norma IEC 62305-2, según la cual se establece una evaluación específica del grado de riesgo de impacto de rayo y las consecuencias causadas por él..

Dispositivo de protección contra sobretensiones: diagrama de aplicación e instalación

En general, cuando se suministra energía desde líneas aéreas de transmisión, casi siempre es preferible la instalación de DPS de clase I, a menos que se hayan tomado un conjunto de medidas para reducir el efecto de las tormentas en el modo de suministro de energía: puesta a tierra de los soportes, el conductor PEN y los elementos de soporte metálicos, un pararrayos con un bucle de tierra separado, instalación potenciales sistemas de compensación.

Una forma más sencilla de evaluar el riesgo es comparar el costo de los dispositivos desprotegidos y los dispositivos de seguridad. Incluso en edificios de varios pisos, donde las sobretensiones son muy bajas con una característica de 8/20, el riesgo de ruptura del aislamiento o falla de los dispositivos es bastante alto..

Instalación de dispositivos en el cuadro principal

La mayoría de los SPD son modulares y se pueden instalar en un riel DIN de 35 mm. El único requisito es que la pantalla para instalar el SPD debe tener una carcasa metálica con una conexión obligatoria al conductor de protección..

Dispositivo de protección contra sobretensiones: diagrama de aplicación e instalación

Al elegir un DPS, además de las características básicas de rendimiento, también debe tener en cuenta la corriente nominal de operación en modo bypass, debe corresponder a la carga en su red. Otro parámetro es el voltaje límite máximo, no debe ser menor que el valor más alto dentro de las fluctuaciones diarias.

Los SPD se conectan en serie a una red de alimentación monofásica o trifásica, respectivamente, a través de un disyuntor de dos y cuatro polos. Su instalación es necesaria en caso de soldar los electrodos de descarga de chispas o avería del varistor, lo que provoca un cortocircuito permanente. Las fases y un conductor de protección están conectados a los terminales superiores del SPD, a los terminales inferiores – cero.

Dispositivo de protección contra sobretensiones: diagrama de aplicación e instalación Ejemplo de conexión SPD: 1 – entrada; 2 – interruptor automático; 3 – SPD; 4 – bus de puesta a tierra; 5 – bucle de tierra; 6 – medidor de electricidad; 7 – máquina diferencial; 8 – a las máquinas de consumo

Al instalar varios dispositivos de protección con diferentes clases de protección, deben coordinarse mediante choques especiales conectados en serie con el SPD. Los dispositivos de protección están integrados en el circuito en una clase creciente. Sin coordinación, los SPD más sensibles asumirán la carga principal y fallarán antes.

La instalación de estranguladores se puede evitar si la longitud de la línea de cable entre los dispositivos supera los 10 metros. Por esta razón, los SPD de clase I se montan en la fachada incluso antes del medidor, protegiendo la unidad de medición de sobretensiones, y la segunda y tercera clase se instalan, respectivamente, en la ASU y los escudos de piso / grupo..

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