Protección contra sobretensións e correntes de raios

Protección contra sobretensións e correntes de raios

Sobretensión de orixe atmosférica
Definicións de sobretensión

Sobretensión (nun sistema) calquera tensión entre un condutor de fase e a terra ou entre condutores de fase que teñan un valor de pico superior ao correspondente pico da tensión máis alta para a definición de equipos do Vocabulario Electrotécnico Internacional (IEV 604-03-09)

Varios tipos de sobretensión

Unha sobretensión é un impulso ou onda de tensión que se superpón á tensión nominal da rede (ver Fig. J1)

Este tipo de sobretensión caracterízase por (ver Fig. J2):

• o tempo de subida tf (en μs);
• o gradiente S (en kV / μs).

Unha sobretensión perturba o equipo e produce radiación electromagnética. Ademais, a duración da sobretensión (T) provoca un pico de enerxía nos circuítos eléctricos que podería destruír o equipo.
Fig. J2 - Principais características dunha sobretensión

Catro tipos de sobretensión poden perturbar as instalacións eléctricas e as cargas:

• Sobretensións de conmutación: sobretensións de alta frecuencia ou perturbacións por explosión (ver Fig. J1) causadas por un cambio no estado estacionario nunha rede eléctrica (durante o funcionamento do aparello de distribución).
• Sobretensións de frecuencia de potencia: sobretensións da mesma frecuencia que a rede (50, 60 ou 400 Hz) causadas por un cambio de estado permanente na rede (tras un fallo: fallo de illamento, avaría do condutor neutro, etc.).
• Sobretensións causadas por descarga electrostática: sobretensións moi curtas (uns nanosegundos) de moi alta frecuencia causadas pola descarga de cargas eléctricas acumuladas (por exemplo, unha persoa que camiña sobre unha alfombra con plantas illantes está cargada eléctricamente cunha tensión de varios kilovoltios).
• Sobretensións de orixe atmosférica.

Características de sobretensión de orixe atmosférica

Raios nalgunhas cifras: os raios producen unha cantidade extremadamente grande de enerxía eléctrica pulsada (ver Figura J4)

• de varios miles de amperios (e varios miles de voltios)
• de alta frecuencia (aproximadamente 1 megahertz)
• de curta duración (dun microsegundo a un milisegundo)

Entre 2000 e 5000 as tormentas están en constante formación en todo o mundo. Estas tormentas van acompañadas de raios que representan un grave perigo para persoas e equipos. Os lóstregos chocan contra o chan a unha media de 30 a 100 golpes por segundo, é dicir, 3 millóns de golpes ao ano.

A táboa da figura J3 mostra algúns valores de raios coa súa probabilidade relacionada. Como se pode ver, o 50% dos raios teñen unha corrente superior a 35 kA e un 5% unha corrente superior a 100 kA. A enerxía transmitida polo raio é, polo tanto, moi elevada.

Fig. J3 - Exemplos de valores de descarga de raios dados pola norma IEC 62305-1 (2010 - Táboa A.3)

Fig. J4 - Exemplo de corrente de raio

Os raios tamén provocan un gran número de incendios, principalmente en zonas agrícolas (destruíndo casas ou facéndoas non aptas para o seu uso). Os edificios de gran altura son especialmente propensos aos raios.

Efectos nas instalacións eléctricas

O raio dana especialmente os sistemas eléctricos e electrónicos: transformadores, contadores de electricidade e aparellos eléctricos tanto en locais residenciais como industriais.

O custo de reparar os danos causados ​​polos raios é moi alto. Pero é moi difícil avaliar as consecuencias de:

• perturbacións causadas en ordenadores e redes de telecomunicacións;
• fallos xerados na execución de programas e sistemas de control de controladores lóxicos programables.

Ademais, o custo das perdas operativas pode ser moi superior ao valor do equipo destruído.

Impactos de raios

O raio é un fenómeno eléctrico de alta frecuencia que provoca sobretensións en todos os elementos condutores, especialmente nos cables e equipos eléctricos.

Os raios poden afectar os sistemas eléctricos (e / ou electrónicos) dun edificio de dous xeitos:

• polo impacto directo do raio no edificio (ver Fig. J5 a);
• por impacto indirecto do raio no edificio:
• Pódese caer un raio nunha liña aérea de enerxía eléctrica que subministra un edificio (ver Fig. J5 b). A sobreintensidade e a sobretensión poden estenderse varios quilómetros dende o punto de impacto.
• Un raio pode caer preto dunha liña de enerxía eléctrica (ver Fig. J5 c). É a radiación electromagnética da corrente de lóstrego a que produce unha alta corrente e unha sobretensión na rede de subministración de enerxía eléctrica. Nestes dous últimos casos, as correntes e tensións perigosas transmítenas a rede de alimentación.

Un raio pode caer preto dun edificio (ver Fig. J5 d). O potencial terrestre ao redor do punto de impacto aumenta perigosamente.

Fig. J5 - Varios tipos de impacto lóstrego

En todos os casos, as consecuencias para as instalacións eléctricas e as cargas poden ser dramáticas.

Fig. J6 - Consecuencia dun impacto de raios

Un raio cae sobre un edificio desprotexido.	O raio cae preto dunha liña aérea.	Un raio cae preto dun edificio.
A corrente de lóstrego flúe cara á terra a través das estruturas máis ou menos condutoras do edificio con efectos moi destrutivos: efectos térmicos: sobrecalentamento moi violento de materiais, provocando incendios efectos mecánicos: Deformación estrutural flashover térmico: o fenómeno extremadamente perigoso en presenza de materiais inflamables ou explosivos (hidrocarburos, po, etc.)	A corrente de lóstrego xera sobretensións a través da indución electromagnética no sistema de distribución. Estas sobretensións propáganse ao longo da liña ata os equipos eléctricos dentro dos edificios.	O raio xera os mesmos tipos de sobretensión que os opostos descritos. Ademais, a corrente de lóstrego volve subir da terra á instalación eléctrica, provocando así a avaría do equipo.
O edificio e as instalacións dentro do edificio adoitan destruírse	As instalacións eléctricas no interior do edificio xeralmente son destruídas.

Os distintos modos de propagación

Modo común

Aparecen sobretensións de modo común entre os condutores vivos e a terra: fase a terra ou neutro a terra (ver Fig. J7). Son perigosos especialmente para aparellos cuxo cadro está conectado á terra debido a riscos de rotura dieléctrica.

Fig. J7 - Modo común

Modo diferencial

Aparecen sobretensións de modo diferencial entre os condutores activos:

fase a fase ou fase a neutro (ver Fig. J8). Son especialmente perigosos para equipos electrónicos, hardware sensible como sistemas informáticos, etc.

Fig. J8 - Modo diferencial

Caracterización da onda lóstrego

A análise dos fenómenos permite a definición dos tipos de ondas de corrente e tensión de raio.

• As normas IEC consideran 2 tipos de onda de corrente:
• Onda de 10/350 µs: para caracterizar as ondas actuais a partir dun raio directo (ver Fig. J9);

Fig. J9 - 10/350 µs de onda de corrente

• Onda de 8/20 µs: para caracterizar as ondas actuais dun raio indirecto (ver Fig. J10).

Fig. J10 - 8/20 µs de onda de corrente

Estes dous tipos de ondas de corrente de lóstrego úsanse para definir probas en SPD (norma IEC 61643-11) e a inmunidade dos equipos ás correntes de lóstrego.

O valor máximo da onda actual caracteriza a intensidade do golpe de raio.

As sobretensións creadas por raios caracterízanse por unha onda de tensión de 1.2 / 50 µs (ver Fig. J11).

Este tipo de onda de tensión úsase para verificar que os equipos soportan sobretensións de orixe atmosférica (tensión de impulso segundo IEC 61000-4-5).

Fig. J11 - 1.2 / 50 µs de onda de tensión

Principio de protección contra raios
Normas xerais de protección contra raios

Procedemento para previr riscos de raios
O sistema para protexer un edificio contra os efectos dun raio debe incluír:

• protección das estruturas contra raios directos;
• protección das instalacións eléctricas contra raios directos e indirectos.

O principio básico para a protección da instalación contra o risco de raios é evitar que a enerxía perturbadora chegue a equipos sensibles. Para conseguilo, é necesario:

• capturar a corrente de lóstrego e canalizalo á terra a través do camiño máis directo (evitando a proximidade de equipos sensibles);
• realizar unión equipotencial da instalación; Este enlace equipotencial é implementado por condutores de unión, complementados con dispositivos de protección contra sobretensións (SPDs) ou espacios de chispa (por exemplo, fenda de chispa de antena).
• minimice os efectos inducidos e indirectos mediante a instalación de SPD e / ou filtros. Utilízanse dous sistemas de protección para eliminar ou limitar as sobretensións: coñécense como o sistema de protección do edificio (para o exterior dos edificios) e o sistema de protección da instalación eléctrica (para o interior dos edificios).

Sistema de protección de edificios

O papel do sistema de protección do edificio é protexelo contra os raios directos.
O sistema consiste en:

• o dispositivo de captura: o sistema de protección contra raios;
• condutores descendentes deseñados para transportar a corrente de raios á terra;
• Condutores de terra "pé de galo" conectados entre si;
• enlaces entre todos os cadros metálicos (unión equipotencial) e os cables de terra.

Cando a corrente de lóstrego flúe nun condutor, se aparecen diferenzas de potencial entre el e os cadros conectados á terra que se atopan nas inmediacións, estes últimos poden provocar flashovers destrutivos.

Os 3 tipos do sistema de protección contra raios
Utilízanse tres tipos de protección de edificios:

O pararraios (sinxelo ou con sistema de disparo)

O pararraios é unha punta de captura metálica situada na parte superior do edificio. Está aterrado por un ou máis condutores (a miúdo tiras de cobre) (ver Fig. J12).

Fig. J12 - Pararraios (varilla simple ou con sistema de disparo)

O pararraios con fíos tensos

Estes fíos esténdense por riba da estrutura a protexer. Úsanse para protexer estruturas especiais: zonas de lanzamento de foguetes, aplicacións militares e protección de liñas aéreas de alta tensión (ver Fig. J13).

Fig. J13 - Fíos tensos

O pararraios con gaiola mallada (gaiola de Faraday)

Esta protección implica colocar numerosos conductores / cintas simétricamente ao redor do edificio. (ver Fig. J14).

Este tipo de sistema de protección contra raios utilízase en edificios altamente expostos que albergan instalacións moi sensibles como salas de informática.

Fig. J14 - gaiola mallada (gaiola de Faraday)

Consecuencias da protección do edificio para os equipos da instalación eléctrica

O 50% da corrente de raio descargada polo sistema de protección do edificio volve subir ás redes de posta a terra da instalación eléctrica (ver Fig. J15): o aumento potencial dos cadros supera con moita frecuencia a capacidade de resistencia ao illamento dos condutores nas distintas redes ( BT, telecomunicacións, cable de vídeo, etc.).

Ademais, o fluxo de corrente a través dos condutores descendentes xera sobretensións inducidas na instalación eléctrica.

Como consecuencia, o sistema de protección do edificio non protexe a instalación eléctrica: é, polo tanto, obrigatorio prever un sistema de protección da instalación eléctrica.

Fig. J15 - Corrente directa contra o raio

Protección contra raios - Sistema de protección de instalación eléctrica

O principal obxectivo do sistema de protección da instalación eléctrica é limitar as sobretensións a valores aceptables para o equipo.

O sistema de protección da instalación eléctrica consiste en:

• un ou máis SPD dependendo da configuración do edificio;
• o enlace equipotencial: unha malla metálica de partes condutoras expostas.

Implantación

O procedemento para protexer os sistemas eléctricos e electrónicos dun edificio é o seguinte.

Buscar información

• Identifique todas as cargas sensibles e a súa situación no edificio.
• Identificar os sistemas eléctricos e electrónicos e os seus respectivos puntos de entrada no edificio.
• Comprobe se hai un sistema de protección contra raios no edificio ou nas inmediacións.
• Coñece a normativa aplicable á situación do edificio.
• Avaliar o risco de raios segundo a situación xeográfica, o tipo de subministración de enerxía, a densidade de raios, etc.

Implementación da solución

• Instale condutores de unión nos cadros por unha malla.
• Instale un SPD no cadro de entrada de BT.
• Instale un SPD adicional en cada placa de subdistribución situada nas proximidades de equipos sensibles (ver Fig. J16).

Fig. J16 - Exemplo de protección dunha instalación eléctrica a gran escala

O dispositivo de protección contra sobretensións (SPD)

Os dispositivos de protección contra sobretensións (SPD) úsanse para redes de subministración de enerxía eléctrica, redes telefónicas e autobuses de comunicación e control automático.

O dispositivo de protección contra sobretensións (SPD) é un compoñente do sistema de protección da instalación eléctrica.

Este dispositivo está conectado en paralelo no circuíto de alimentación das cargas que ten que protexer (ver Fig. J17). Tamén se pode empregar a todos os niveis da rede de alimentación.

Este é o tipo de protección contra sobretensións máis usado e máis comúnmente.

Fig. J17 - Principio do sistema de protección en paralelo

O SPD conectado en paralelo ten unha alta impedancia. Unha vez que aparece a sobretensión transitoria no sistema, a impedancia do dispositivo diminúe polo que a corrente de sobretensión é conducida polo SPD, obviando o equipo sensible.

Principio

O SPD está deseñado para limitar as sobretensións transitorias de orixe atmosférica e desviar as ondas de corrente cara á terra, de xeito que limita a amplitude desta sobretensión a un valor que non sexa perigoso para a instalación eléctrica e os aparellos eléctricos de distribución.

O SPD elimina as sobretensións

• en modo común, entre fase e neutro ou terra;
• en modo diferencial, entre fase e neutro.

En caso de sobretensión que supere o limiar de funcionamento, o SPD

• conduce a enerxía á terra, en modo común;
• distribúe a enerxía aos outros condutores en directo, en modo diferencial.

Os tres tipos de SPD

Escribe 1 SPD
O SPD tipo 1 recoméndase no caso específico de edificios do sector servizos e industriais, protexidos por un sistema de protección contra raios ou unha gaiola mallada.
Protexe as instalacións eléctricas contra os raios directos. Pode descargar a corrente de volta do raio que se estende dende o condutor de terra ata os condutores da rede.
O SPD tipo 1 caracterízase por unha onda de corrente de 10/350 µs.

Escribe 2 SPD
O SPD tipo 2 é o principal sistema de protección para todas as instalacións eléctricas de baixa tensión. Instalado en cada cadro eléctrico, evita a propagación de sobretensións nas instalacións eléctricas e protexe as cargas.
O SPD tipo 2 caracterízase por unha onda de corrente de 8/20 µs.

Escribe 3 SPD
Estes SPD teñen unha baixa capacidade de descarga. Polo tanto, deben instalarse obrigatoriamente como complemento ao SPD de tipo 2 e nas proximidades de cargas sensibles.
O SPD tipo 3 caracterízase por unha combinación de ondas de tensión (1.2 / 50 μs) e ondas de corrente (8/20 μs).

Definición normativa SPD

Fig. J18 - Definición estándar SPD

Nota 1: existen T1 + T2 SPD (ou Tipo 1 + 2 SPD) que combinan a protección de cargas contra os raios directos e indirectos.

Nota 2: algúns T2 SPD tamén se poden declarar como T3

Características do SPD

A norma internacional IEC 61643-11 Edición 1.0 (03/2011) define as características e probas para SPD conectados a sistemas de distribución de baixa tensión (ver Fig. J19).

En verde, o rango de funcionamento garantido do SPD.
Fig. J19 - Característica tempo / corrente dun SPD con varistor

Características comúns

• U_C: Tensión máxima de funcionamento continua. Esta é a tensión CA ou CC por encima da cal se activa o SPD. Este valor elíxese de acordo coa tensión nominal e a disposición de posta a terra do sistema.
• U_P: Nivel de protección contra tensión (en I_n). Esta é a tensión máxima entre os terminais do SPD cando está activo. Esta tensión alcánzase cando a corrente que flúe no SPD é igual a In. O nivel de protección de tensión elixido debe estar por debaixo da capacidade de resistencia ás sobretensións das cargas. En caso de raios, a tensión entre os terminais do SPD xeralmente segue sendo inferior a U_P.
• En: intensidade de descarga nominal. Este é o valor máximo dunha corrente de forma de onda de 8/20 µs que o SPD é capaz de descargar un mínimo de 19 veces.

Por que é importante?
In corresponde a unha corrente de descarga nominal que un SPD pode soportar polo menos 19 veces: un valor maior de In significa unha vida máis longa para o SPD, polo que se recomenda escoller valores máis altos que o valor mínimo imposto de 5 kA.

Escribe 1 SPD

• I_diabinho: Corrente de impulso. Este é o valor máximo dunha forma de onda de corrente de 10/350 µs que o SPD é capaz de descargar polo menos unha vez.

Por que son eu?_diabinho importante?
A norma IEC 62305 require un valor de corrente de impulso máximo de 25 kA por polo para o sistema trifásico. Isto significa que para unha rede 3P + N o SPD debería ser capaz de soportar unha corrente de impulso máxima total de 100kA procedente do enlace de terra.

• I_fi: Autoextinguir o seguimento actual. Aplicable só á tecnoloxía spark gap. Esta é a corrente (50 Hz) que o SPD é capaz de interromper por si só despois do flashover. Esta corrente sempre debe ser maior que a corrente de curtocircuíto potencial no punto de instalación.

Escribe 2 SPD

• Imax: intensidade máxima de descarga. Este é o valor máximo dunha corrente de forma de onda de 8/20 µs que o SPD é capaz de descargar unha vez.

Por que é importante Imax?
Se comparas 2 SPDs co mesmo In, pero con Imax diferente: o SPD con maior valor Imax ten unha "marxe de seguridade" máis alta e pode soportar maior intensidade de corrente sen ser danado.

Escribe 3 SPD

• U_OC: Tensión de circuíto aberto aplicada durante as probas de clase III (tipo 3).

Principais aplicacións

• SPD de baixa tensión. Con este termo designanse dispositivos moi diferentes, tanto desde o punto de vista tecnolóxico como do uso. Os SPD de baixa tensión son modulares para instalarse facilmente dentro de cadros de baixa tensión. Tamén hai SPD adaptables a tomas de corrente, pero estes dispositivos teñen unha baixa capacidade de descarga.

• SPD para redes de comunicación. Estes dispositivos protexen as redes telefónicas, as redes conmutadas e as redes de control automático (bus) contra sobretensións procedentes do exterior (raios) e as internas á rede de alimentación (equipos contaminantes, operación de cadros, etc.). Estes SPD tamén se instalan en conectores RJ11, RJ45, ... ou están integrados en cargas.

Notas

1. Secuencia de proba segundo a norma IEC 61643-11 para SPD baseada en MOV (varistor). Un total de 19 impulsos en I_n:

• Un impulso positivo
• Un impulso negativo
• 15 impulsos sincronizados a cada 30 ° na tensión de 50 Hz
• Un impulso positivo
• Un impulso negativo

2. para SPD tipo 1, despois dos 15 impulsos en I_n (ver nota anterior):

• Un impulso a 0.1 x I_diabinho
• Un impulso a 0.25 x I_diabinho
• Un impulso a 0.5 x I_diabinho
• Un impulso a 0.75 x I_diabinho
• Un impulso en I_diabinho

Deseño do sistema de protección da instalación eléctrica
Normas de deseño do sistema de protección da instalación eléctrica

Para protexer unha instalación eléctrica nun edificio, aplícanse regras sinxelas para a elección

• SPD (s);
• o seu sistema de protección.

Para un sistema de distribución de enerxía, as principais características empregadas para definir o sistema de protección contra raios e seleccionar un SPD para protexer unha instalación eléctrica nun edificio son:

• SPD
• cantidade de SPD
• tipo
• nivel de exposición para definir a corrente máxima de descarga do SPD Imax.
• O dispositivo de protección contra curtocircuíto
• intensidade máxima de descarga Imax;
• corrente de curtocircuíto Isc no punto de instalación.

O diagrama lóxico da figura J20 a continuación ilustra esta regra de deseño.

Fig. J20 - Diagrama lóxico para a selección dun sistema de protección

As outras características para a selección dun SPD están predefinidas para a instalación eléctrica.

• número de polos en SPD;
• nivel de protección de tensión U_P;
• U_C: Tensión máxima de funcionamento continua.

Esta sub-sección Deseño do sistema de protección da instalación eléctrica describe con maior detalle os criterios para a selección do sistema de protección segundo as características da instalación, o equipamento a protexer e o medio ambiente.

Elementos do sistema de protección

O SPD debe instalarse sempre na orixe da instalación eléctrica.

Localización e tipo de SPD

O tipo de SPD que se instalará na orixe da instalación depende de se existe ou non un sistema de protección contra raios. Se o edificio está equipado cun sistema de protección contra raios (segundo IEC 62305), debería instalarse un SPD tipo 1.

Para o SPD instalado ao final da instalación, as normas de instalación IEC 60364 establecen valores mínimos para as seguintes 2 características:

• Intensidade de descarga nominal I_n = 5 kA (8/20) µs;
• Nivel de protección de tensión U_P(en I_n) <2.5 kV.

O número de SPD adicionais que se instalarán está determinado por:

• o tamaño do sitio e a dificultade para instalar condutores de unión. En sitios grandes, é esencial instalar un SPD no extremo entrante de cada recinto de subdistribución.
• a distancia que separa as cargas sensibles a protexer do dispositivo de protección final entrante. Cando as cargas están situadas a máis de 10 metros do dispositivo de protección do extremo entrante, é necesario proporcionar unha protección fina adicional o máis próxima posible ás cargas sensibles. Os fenómenos de reflexión ondulatoria están aumentando a partir dos 10 metros. Ver Propagación dunha onda lóstrego
• o risco de exposición. No caso dun sitio moi exposto, o SPD de entrada non pode asegurar tanto un alto fluxo de corrente de raio como un nivel de protección de voltaxe suficientemente baixo. En particular, un SPD de tipo 1 adoita acompañarse dun SPD de tipo 2.

A táboa da figura J21 a continuación mostra a cantidade e o tipo de SPD que se establecerá en función dos dous factores definidos anteriormente.

Fig. J21 - Os 4 casos de implementación de SPD

Niveis distribuídos de protección

Varios niveis de protección de SPD permiten que a enerxía se distribúa entre varios SPD, como se mostra na Figura J22 na que se prevén os tres tipos de SPD:

• Tipo 1: cando o edificio está equipado cun sistema de protección contra raios e está situado no extremo de entrada da instalación, absorbe unha cantidade moi grande de enerxía;
• Tipo 2: absorbe sobretensións residuais;
• Tipo 3: proporciona protección "fina" se é necesario para os equipos máis sensibles situados moi preto das cargas.

Nota: os SPD de tipo 1 e 2 pódense combinar nun SPD único
Fig. J22 - Arquitectura de protección fina

Características comúns dos SPD segundo as características da instalación
Tensión máxima de funcionamento continua Uc

Dependendo da disposición de posta a terra do sistema, a tensión máxima de funcionamento continua U_C de SPD debe ser igual ou superior aos valores que se amosan na táboa da figura J23.

Fig. J23 - Valor mínimo estipulado de U_C para SPD dependendo da disposición de toma de terra do sistema (baseada na táboa 534.2 do estándar IEC 60364-5-53)

N / A: non aplicable
U: tensión de liña a liña do sistema de baixa tensión
a. estes valores están relacionados coas peores condicións de fallo, polo tanto non se ten en conta a tolerancia do 10%.

Os valores máis comúns de UC escollidos segundo a disposición do sistema de posta a terra.
TT, TN: 260, 320, 340 e 350 V
TI: 440, 460 V

Nivel de protección de tensión U_P (en I_n)

O estándar IEC 60364-4-44 axuda na elección do nivel de protección Up para o SPD en función das cargas a protexer. A táboa da figura J24 indica a capacidade de resistencia ao impulso de cada tipo de equipo.

Fig. J24 - Tensión de impulso nominal necesaria do equipo Uw (táboa 443.2 de IEC 60364-4-44)

a. Segundo IEC 60038: 2009.
b. Esta tensión de impulso nominal aplícase entre condutores en tensión e PE.
c. En Canadá e Estados Unidos, para tensións a terra superiores a 300 V, aplícase a tensión nominal de impulso correspondente á seguinte tensión máis alta desta columna.
d. Para operacións de sistemas de TI a 220-240 V, utilizarase a fila 230/400, debido á tensión a terra por falla de terra nunha liña.

Fig. J25 - Categoría de equipos de sobretensión

	Equipos da categoría de sobretensión Só son adecuado para o uso na instalación fixa de edificios onde se aplican medios de protección fóra do equipo, para limitar as sobretensións transitorias ao nivel especificado. Exemplos deste tipo de equipos son os que conteñen circuítos electrónicos como ordenadores, aparellos con programas electrónicos, etc.
	Os equipos de categoría de sobretensión II son axeitados para a conexión á instalación eléctrica fixa, proporcionando un grado normal de dispoñibilidade normalmente requirido para os equipos que utilizan corrente. Exemplos de tales equipos son os electrodomésticos e cargas similares.
	Os equipos de categoría de sobretensión III úsanse na instalación fixa augas abaixo e inclúen a placa de distribución principal, proporcionando un alto grao de dispoñibilidade. Exemplos de tales equipos son as placas de distribución, interruptores automáticos, sistemas de cableado incluídos cables, barras de bus, caixas de conexións, interruptores, tomas de corrente) na instalación fixa e equipos para uso industrial e algúns outros equipos, por exemplo motores estacionarios con conexión permanente á instalación fixa.
	Os equipos da categoría de sobretensión IV son adecuados para o seu uso ou na proximidade da orixe da instalación, por exemplo, augas arriba do cadro de distribución principal. Exemplos deste tipo de equipos son os contadores de electricidade, os dispositivos primarios de protección contra sobrecorrente e as unidades de control de ondulación.

O U "instalado"_P o rendemento debe compararse coa capacidade de resistencia ao impulso das cargas.

O SPD ten un nivel de protección de tensión U_P iso é intrínseco, é dicir, definido e probado independentemente da súa instalación. Na práctica, para a elección de U_P no rendemento dun SPD, débese tomar unha marxe de seguridade para permitir as sobretensións inherentes á instalación do SPD (ver Figura J26 e Conexión do dispositivo de protección contra sobretensións).

Fig. J26 - U instalado_P

O nivel de protección de tensión "instalado" U_P xeralmente adoptado para protexer equipos sensibles en instalacións eléctricas de 230/400 V é de 2.5 kV (categoría de sobretensión II, ver Fig. J27).

Nota:
Se o SPD de entrada non pode alcanzar o nivel de protección de tensión estipulado ou se os equipos sensibles están remotos (ver Elementos do sistema de protección # Localización e tipo de SPD Localización e tipo de SPD, debe instalarse un SPD coordinado adicional para acadar o nivel de protección requirido.

Número de polos

• Dependendo da disposición de posta a terra do sistema, é necesario prever unha arquitectura SPD que garanta a protección en modo común (CM) e modo diferencial (DM).

Fig. J27 - Necesidades de protección segundo a disposición de posta a terra do sistema

a. A protección entre fase e neutro pode incorporarse ao SPD colocado na orixe da instalación ou remotarse preto do equipo a protexer
b. Se se distribúe neutral

Nota:

Sobretensión de modo común
Unha forma básica de protección é instalar un SPD en modo común entre fases e o condutor PE (ou PEN), calquera que sexa o tipo de arranxo de terra do sistema empregado.

Sobretensión en modo diferencial
Nos sistemas TT e TN-S, a posta a terra do neutro resulta nunha asimetría debido ás impedancias de terra que leva á aparición de tensións en modo diferencial, aínda que a sobretensión inducida por un raio é de modo común.

SPD 2P, 3P e 4P
(ver Fig. J28)
Estes están adaptados aos sistemas IT, TN-C, TN-CS.
Proporcionan protección só contra sobretensións de modo común

Fig. J28 - SPDs 1P, 2P, 3P, 4P

1P + N, 3P + N SPD
(ver Fig. J29)
Estes están adaptados aos sistemas TT e TN-S.
Proporcionan protección contra sobretensións de modo común e diferencial

Fig. J29 - 1P + N, 3P + N SPD

Selección dun SPD tipo 1
Impulso actual Iimp

• Se non hai regulamentos nacionais ou regulamentos específicos para o tipo de edificio a protexer: a corrente de impulso Iimp será polo menos de 12.5 kA (onda de 10/350 µs) por ramal de acordo coa IEC 60364-5-534.
• Cando hai regulamentos: a norma IEC 62305-2 define 4 niveis: I, II, III e IV

A táboa da figura J31 mostra os diferentes niveis de I_diabinho no caso regulamentario.

Fig. J30 - Exemplo básico de I equilibrado_diabinho distribución de corrente en sistema trifásico

Fig. J31 - Táboa de I_diabinho valores segundo o nivel de protección de voltaxe do edificio (baseado na IEC / EN 62305-2)

Autoextinguir seguir a corrente I_fi

Esta característica só é aplicable aos SPD con tecnoloxía de fenda de chispa. O autoextinguir segue a corrente I_fi debe ser sempre maior que a corrente de curtocircuíto potencial I_sc no momento da instalación.

Selección dun SPD tipo 2
Intax máxima de descarga Imax

A intensidade máxima de descarga Imax defínese segundo o nivel de exposición estimado en relación coa situación do edificio.
O valor da corrente máxima de descarga (Imax) determínase mediante a análise de riscos (ver a táboa da figura J32).

Fig. J32 - Corrente máxima de descarga recomendada Imax segundo o nivel de exposición

Selección de dispositivo de protección de curtocircuíto (SCPD) externo

Os dispositivos de protección (térmicos e curtocircuítos) deben estar coordinados co SPD para garantir un funcionamento fiable, é dicir
garantir a continuidade do servizo:

• soportar ondas de corrente de lóstrego
• non xeran unha tensión residual excesiva.

garantir unha protección eficaz contra todo tipo de sobrecorriente:

• sobrecarga tras a fuxida térmica do varistor;
• curtocircuíto de baixa intensidade (impedante);
• curtocircuíto de alta intensidade.

Riscos que deben evitarse ao final da vida dos SPD
Debido ao envellecemento

No caso de fin de vida natural debido ao envellecemento, a protección é de tipo térmico. O SPD con varistores debe ter un seccionador interno que desactive o SPD.
Nota: O final da vida por fuxida térmica non afecta ao SPD con tubo de descarga de gas ou fenda encintada.

Por un fallo

As causas do final da vida debido a un fallo de curtocircuíto son:

• Superouse a capacidade máxima de descarga. Esta falla orixina un forte curtocircuíto.
• Un fallo debido ao sistema de distribución (conmutación de neutro / fase, desconexión de neutro).
• Deterioro gradual do varistor.
  Estas dúas últimas fallas dan lugar a un curtocircuíto impedante.
  A instalación debe estar protexida contra os danos derivados deste tipo de avarías: o seccionador interno (térmico) definido anteriormente non ten tempo para quentar e, polo tanto, para funcionar.
  Debería instalarse un dispositivo especial chamado "Dispositivo de protección contra curtocircuíto externo (SCPD externo)", capaz de eliminar o curtocircuíto. Pode implementarse mediante un interruptor automático ou un dispositivo fusible.

Características do SCPD externo

O SCPD externo debería estar coordinado co SPD. Está deseñado para cumprir as dúas restricións seguintes:

Resiste a corrente de lóstrego

A resistencia á corrente lóstrego é unha característica esencial do dispositivo de protección contra curtocircuíto do SPD.
O SCPD externo non debe tropezar con 15 correntes de impulso sucesivas en In.

Resistencia de corrente de curtocircuíto

• A capacidade de rotura está determinada polas regras de instalación (norma IEC 60364):
  O SCPD externo debería ter unha capacidade de rotura igual ou superior á corrente de curtocircuíto potencial Isc no punto de instalación (de acordo coa norma IEC 60364).
• Protección da instalación contra curtocircuítos
  En particular, o curtocircuíto impedante disipa moita enerxía e debe eliminarse moi rapidamente para evitar danos na instalación e no SPD.
  O fabricante debe dar a asociación correcta entre un SPD e o seu SCPD externo.

Modo de instalación para o SCPD externo
Dispositivo "en serie"

O SCPD descríbese como "en serie" (ver Fig. J33) cando a protección a realiza o dispositivo de protección xeral da rede a protexer (por exemplo, o interruptor automático de conexión augas arriba dunha instalación).

Fig. J33 - SCPD "en serie"

Dispositivo "en paralelo"

O SCPD descríbese como "en paralelo" (ver Fig. J34) cando a protección é realizada especificamente por un dispositivo de protección asociado ao SPD.

• O SCPD externo chámase "interruptor automático de desconexión" se a función é realizada por un interruptor automático.
• O interruptor automático de desconexión pode estar ou non integrado no SPD.

Fig. J34 - SCPD "en paralelo"

Nota:
No caso dun SPD cun tubo de descarga de gas ou fenda encintada, o SCPD permite cortar a corrente inmediatamente despois do seu uso.

Garantía de protección

O SCPD externo debe estar coordinado co SPD e probado e garantido polo fabricante do SPD de acordo coas recomendacións da norma IEC 61643-11. Tamén debe instalarse de acordo coas recomendacións do fabricante. Como exemplo, vexa as táboas de coordinación Electric SCPD + SPD.

Cando este dispositivo está integrado, a conformidade coa norma de produto IEC 61643-11 garante naturalmente a protección.

Fig. J35 - SPD con SCPD externo, non integrado (iC60N + iPRD 40r) e integrado (iQuick PRD 40r)

Resumo das características externas de SCPD

Na sección Características detalladas do SCPD externo ofrécese unha análise detallada das características.
A táboa da figura J36 mostra, por exemplo, un resumo das características segundo os distintos tipos de SCPD externo.

Fig. J36 - Características da protección ao final da vida útil dun SPD de tipo 2 segundo os SCPD externos

Modo de instalación para o SCPD externo	En serie	En paralelo
		Protección de fusible asociada	Asociado á protección do interruptor	Protección do interruptor integrado
Protección contra sobretensións do equipo	=	=	=	=
	Os SPD protexen o equipo de xeito satisfactorio calquera que sexa o tipo de SCPD externo asociado
Protección da instalación ao final da vida útil	-	=	+	+ +
	Non hai garantía de protección	Garantía do fabricante		Total garantía
		A protección contra cortocircuitos de impedancia non está ben garantida	Protección contra curtocircuítos perfectamente garantida
Continuidade do servizo ao final da vida	- -	+	+	+
	A instalación completa está pechada	Só se pecha o circuíto SPD
Mantemento ao final da vida	- -	=	+	+
	É necesario o peche da instalación	Cambio de fusibles	Restablecemento inmediato

SPD e táboa de coordinación do dispositivo de protección

A táboa da figura J37 a continuación mostra a coordinación dos interruptores automáticos de desconexión (SCPD externos) para SPD tipo 1 e 2 da marca XXX Electric para todos os niveis de correntes de curtocircuíto.

A coordinación entre SPD e os seus interruptores automáticos desconectados, indicada e garantida por Electric, garante unha protección fiable (resistencia ás ondas de lóstrego, protección reforzada das correntes de curtocircuíto de impedancia, etc.)

Fig. J37 - Exemplo dunha táboa de coordinación entre SPD e os seus interruptores automáticos de desconexión. Consulte sempre as últimas táboas proporcionadas polos fabricantes.

Coordinación con dispositivos de protección augas arriba

Coordinación con dispositivos de protección contra sobrecorrentes
Nunha instalación eléctrica, o SCPD externo é un aparello idéntico ao de protección: isto permite aplicar técnicas de selectividade e en cascada para a optimización técnica e económica do plan de protección.

Coordinación con dispositivos de corrente residual
Se o SPD está instalado augas abaixo dun dispositivo de protección contra fugas de terra, este último debería ser do tipo "si" ou selectivo cunha inmunidade ás correntes de impulso de polo menos 3 kA (8/20 μs de onda de corrente).

Instalación do dispositivo de protección contra sobretensións
Conexión do dispositivo de protección contra sobretensións

As conexións dun SPD ás cargas deberían ser o máis curtas posibles para reducir o valor do nivel de protección de tensión (instalado arriba) nos terminais do equipo protexido.

A lonxitude total das conexións SPD á rede e ao bloque de terminales de terra non debe exceder os 50 cm.

Unha das características esenciais para a protección dos equipos é o nivel máximo de protección de tensión (instalado arriba) que o equipo pode soportar nos seus terminais. En consecuencia, debería elixirse un SPD cun nivel de protección de tensión Up adaptado á protección do equipo (ver Fig. J38). A lonxitude total dos condutores de conexión é de

L = L1 + L2 + L3.

Para correntes de alta frecuencia, a impedancia por unidade de lonxitude desta conexión é de aproximadamente 1 µH / m.

Polo tanto, aplicando a lei de Lenz a esta conexión: ΔU = L di / dt

A onda de corrente normalizada de 8/20 µs, cunha amplitude de corrente de 8 kA, crea en consecuencia unha subida de tensión de 1000 V por metro de cable.

ΔU = 1 x 10-6 x 8 x 103/8 x 10-6 = 1000 V

Fig. J38 - Conexións dun SPD L <50 cm

Como resultado, a tensión entre os terminais do equipo, o equipo U, é:
Equipo U = Arriba + U1 + U2
Se L1 + L2 + L3 = 50 cm e a onda é de 8/20 µs cunha amplitude de 8 kA, a tensión nos terminais do equipo será de + 500 V.

Conexión en recinto de plástico

A figura J39 a continuación mostra como conectar un SPD nun recinto de plástico.

Fig. J39 - Exemplo de conexión nun recinto de plástico

Conexión en cerramento metálico

No caso dun conxunto de aparellos de distribución nun recinto metálico, pode ser aconsellable conectar o SPD directamente ao recinto metálico, empregándose o recinto como condutor de protección (ver Fig. J40).
Esta disposición cumpre coa norma IEC 61439-2 e o fabricante da montaxe debe asegurarse de que as características do armario fan posible este uso.

Fig. J40 - Exemplo de conexión nun recinto metálico

Sección transversal do condutor

A sección mínima recomendada do condutor ten en conta:

• O servizo normal que se prestará: fluxo da onda de corrente de lóstrego baixo unha caída máxima de tensión (regra de 50 cm).
  Nota: A diferenza das aplicacións a 50 Hz, sendo o fenómeno do raio de alta frecuencia, o aumento da sección transversal do condutor non reduce moito a súa impedancia de alta frecuencia.
• Resistencia dos condutores ás correntes de curtocircuíto: o condutor debe resistir unha corrente de curtocircuíto durante o tempo máximo de corte do sistema de protección.
  IEC 60364 recomenda no extremo de entrada da instalación unha sección transversal mínima de:
• 4 mm2 (Cu) para conexión de SPD tipo 2;
• 16 mm2 (Cu) para conexión de SPD tipo 1 (presenza de sistema de protección contra raios).

Exemplos de instalacións SPD boas e malas

Fig. J41 - Exemplos de instalacións SPD boas e malas

O deseño da instalación do equipo debe realizarse de acordo coas regras de instalación: a lonxitude dos cables será inferior a 50 cm.

Regras de cableado do dispositivo de protección contra sobretensións
Regra 1

A primeira regra a cumprir é que a lonxitude das conexións SPD entre a rede (a través do SCPD externo) e o bloque de terminais de terra non debe exceder os 50 cm.
A figura J42 mostra as dúas posibilidades para a conexión dun SPD.
Fig. J42 - SPD con SCPD externo separado ou integrado

Regra 2

Os condutores dos alimentadores saíntes protexidos:

• debería estar conectado aos terminais do SCPD externo ou do SPD;
• deben separarse fisicamente dos condutores entrantes contaminados.

Atópanse á dereita dos terminais do SPD e do SCPD (ver Figura J43).

Fig. J43 - As conexións dos alimentadores saíntes protexidos están á dereita dos terminais SPD

Regra 3

Os condutores de fase de entrada, neutro e de protección (PE) deben funcionar un ao lado do outro para reducir a superficie do lazo (ver Fig. J44).

Regra 4

Os condutores entrantes do SPD deben estar afastados dos condutores saíntes protexidos para evitar contaminalos mediante o acoplamento (ver Fig. J44).

Regra 5

Os cables deben estar fixados contra as partes metálicas do recinto (se as hai) para minimizar a superficie do lazo do cadro e, polo tanto, beneficiarse dun efecto de protección contra as perturbacións EM.

En todos os casos, débese comprobar que os cadros dos cadros e caixas están conectados a terra a través de conexións moi curtas.

Finalmente, se se usan cables apantallados, débense evitar longos grandes porque reducen a eficiencia do apantallamento (ver Fig. J44).

Fig. J44 - Exemplo de mellora da EMC mediante unha redución das superficies do lazo e impedancia común nun recinto eléctrico

Exemplos de aplicacións de protección contra sobretensións

Exemplo de aplicación SPD en Supermercado

Fig J46 - Rede de telecomunicacións

Solucións e diagrama esquemático

• A guía de selección de descargadores permitiu determinar o valor preciso do descargador de sobretensións no extremo de entrada da instalación e o do interruptor de desconexión asociado.
• Como os dispositivos sensibles (U_diabinho <1.5 kV) atópanse a máis de 10 m do dispositivo de protección entrante, os descargadores de protección fina deben instalarse o máis preto posible das cargas.
• Para asegurar unha mellor continuidade do servizo nas zonas de cámara fría: empregaranse interruptores automáticos de corrente residual tipo "si" para evitar que se produzan molestias provocadas polo aumento do potencial terrestre ao pasar a onda de lóstrego.
• Para protección contra sobretensións atmosféricas: 1, instale un descargador de sobretensións no cadro principal. 2, instale un descargador de protección fina en cada cadro (1 e 2) que subministre os dispositivos sensibles situados a máis de 10 m do descargador de sobretensión. 3, instale un descargador de sobretensións na rede de telecomunicacións para protexer os dispositivos subministrados, por exemplo, alarmas contra incendios, módems, teléfonos, faxes.

Recomendacións de cableado

• Garantir a equipotencialidade das terminacións de terra do edificio.
• Reduce as áreas do cable de alimentación eléctrica en bucle.

Recomendacións de instalación

• Instale un descargador de sobretensións, I_max = 40 kA (8/20 µs) e un interruptor automático de desconexión iC60 clasificado en 40 A.
• Instale parapetos de protección fina, I_max = 8 kA (8/20 µs) e os interruptores de desconexión iC60 asociados clasificados en 10 A

Fig J46 - Rede de telecomunicacións

SPD para aplicacións fotovoltaicas

Pode producirse sobretensión nas instalacións eléctricas por diversos motivos. Pode ser causado por:

• A rede de distribución como consecuencia dun raio ou calquera traballo realizado.
• Raios (próximos ou en edificios e instalacións fotovoltaicas ou en condutores de raios).
• Variacións no campo eléctrico debido a un raio.

Como todas as estruturas exteriores, as instalacións fotovoltaicas están expostas ao risco dun raio que varía dunha rexión a outra. Deberían estar instalados sistemas e dispositivos preventivos e de detención.

Protección mediante unión equipotencial

A primeira protección que se pon en marcha é un medio (condutor) que garante a unión equipotencial entre todas as partes condutoras dunha instalación fotovoltaica.

O obxectivo é unir todos os condutores a terra e as pezas metálicas e así crear igual potencial en todos os puntos do sistema instalado.

Protección por dispositivos de protección contra sobretensións (SPD)

Os SPD son especialmente importantes para protexer os equipos eléctricos sensibles como o inversor AC / DC, os dispositivos de monitorización e os módulos fotovoltaicos, pero tamén outros equipos sensibles alimentados pola rede de distribución eléctrica de 230 VCA. O seguinte método de avaliación do risco baséase na avaliación da lonxitude crítica Lcrit e na súa comparación con L a lonxitude acumulada das liñas de corrente continua.
Requírese protección SPD se L ≥ Lcrit.
Lcrit depende do tipo de instalación fotovoltaica e calcúlase como se indica na seguinte táboa (Fig. J47):

Fig. J47 - Elección SPD DC

L é a suma de:

• a suma de distancias entre o (s) inversor (s) e a (s) caixa (s) de conexións, tendo en conta que as lonxitudes do cable situado no mesmo conduto só se contan unha vez e
• a suma de distancias entre a caixa de conexións e os puntos de conexión dos módulos fotovoltaicos que forman a corda, tendo en conta que as lonxitudes do cable situado no mesmo conduto só se contan unha vez.

Ng é a densidade dun raio de arco (número de golpes / km2 / ano).

Fig. J48 - Selección SPD

Protección SPD
localización	Módulos fotovoltaicos ou caixas de matriz		Lado CC do inversor	Lado de CA inversor		tarxeta principal
	LDC			LAC		Pararraios
Criterios	<10 m	> 10 m		<10 m	> 10 m	si	Non
Tipo de SPD	Sen necesidade	"SPD 1" Tipo 2 [a]	"SPD 2" Tipo 2 [a]	Sen necesidade	"SPD 3" Tipo 2 [a]	"SPD 4" Tipo 1 [a]	"SPD 4" Escribe 2 se Ng> 2.5 e liña aérea

[a]. 1 2 3 4 Non se observa a distancia de separación tipo 1 segundo EN 62305.

Instalación dun SPD

O número e a situación dos SPD no lado CC dependen da lonxitude dos cables entre os paneis solares e o inversor. O SPD debe instalarse nas proximidades do inversor se a lonxitude é inferior a 10 metros. Se é superior a 10 metros, é necesario un segundo SPD e debería estar situado na caixa próxima ao panel solar, o primeiro situarase na zona do inversor.

Para ser eficientes, os cables de conexión SPD á rede L + / L- e entre o bloque de terminales de terra e a barra de terra deben ser o máis curtos posibles: menos de 2.5 metros (d1 + d2 <50 cm).

Xeración de enerxía fotovoltaica segura e fiable

Dependendo da distancia entre a parte "xerador" e a parte "conversión", pode ser necesario instalar dous descargadores de sobretensión ou máis, para garantir a protección de cada unha das dúas partes.

Fig. J49 - Localización SPD

Complementos técnicos de protección contra sobretensións

Normas de protección contra raios

A norma IEC 62305 partes 1 a 4 (NF EN 62305 partes 1 a 4) reorganiza e actualiza as publicacións estándar IEC 61024 (serie), IEC 61312 (serie) e IEC 61663 (serie) sobre sistemas de protección contra raios.

Parte 1 - Principios xerais

Esta parte presenta información xeral sobre o raio e as súas características e datos xerais e introduce os demais documentos.

Parte 2 - Xestión de riscos

Esta parte presenta a análise que permite calcular o risco dunha estrutura e determinar os distintos escenarios de protección para permitir a optimización técnica e económica.

Parte 3 - Danos físicos ás estruturas e perigo para a vida

Esta parte describe a protección contra raios directos, incluído o sistema de protección contra raios, condutor descendente, cable de terra, equipotencialidade e, polo tanto, SPD con conexión equipotencial (SPD tipo 1).

Parte 4 - Sistemas eléctricos e electrónicos dentro das estruturas

Esta parte describe a protección contra os efectos inducidos dos raios, incluído o sistema de protección mediante SPD (tipos 2 e 3), blindaxe de cables, regras para a instalación de SPD, etc.

Esta serie de estándares complétase con:

• a serie de normas IEC 61643 para a definición de produtos de protección contra sobretensións (ver Os compoñentes dun SPD);
• a serie de normas IEC 60364-4 e -5 para a aplicación dos produtos en instalacións eléctricas de baixa tensión (ver Indicación de fin de vida dun SPD).

Os compoñentes dun SPD

O SPD consiste principalmente (ver Fig. J50):

1. un ou máis compoñentes non lineais: a parte activa (varistor, tubo de descarga de gas [GDT], etc.);
2. un dispositivo de protección térmica (seccionador interno) que o protexe do escape térmico ao final da vida útil (SPD con varistor);
3. un indicador que indica o final da vida do SPD; Algúns SPD permiten a comunicación remota desta indicación;
4. un SCPD externo que proporciona protección contra curtocircuítos (este dispositivo pódese integrar no SPD).

Fig. J50 - Diagrama dun SPD

A tecnoloxía da parte en directo

Hai varias tecnoloxías dispoñibles para implementar a parte en directo. Cada un ten vantaxes e desvantaxes:

• Diodos Zener;
• O tubo de descarga de gas (controlado ou non controlado);
• O varistor (varistor de óxido de cinc [ZOV]).

A táboa seguinte mostra as características e arranxos de 3 tecnoloxías de uso común.

Fig. J51 - Táboa de rendemento resumida

Compoñente	Tubo de descarga de gas (GDT)	Chispas encapsuladas	Varistor de óxido de cinc	GDT e varistor en serie	Parapente encintado e varistor en paralelo
características
Modo de operación	Conmutación de tensión	Conmutación de tensión	Limitación da tensión	Cambio de tensión e limitación en serie	Cambio de tensión e limitación en paralelo
Curvas de funcionamento
aplicación	Rede de telecomunicacións Rede BT (asociado a varistor)	Rede BT	Rede BT	Rede BT	Rede BT
Tipo SPD	Introduza 2	Introduza 1	Tipo 1 ou Tipo 2	Tipo 1+ Tipo 2	Tipo 1+ Tipo 2

Indicación de fin de vida dun SPD

Os indicadores de fin de vida están asociados ao seccionador interno e ao SCPD externo do SPD para informar ao usuario de que o equipo xa non está protexido contra sobretensións de orixe atmosférica.

Indicación local

Esta función é xeralmente requirida polos códigos de instalación. A indicación de fin de vida vén dada por un indicador (luminoso ou mecánico) ao seccionador interno e / ou ao SCPD externo.

Cando o SCPD externo é implementado por un dispositivo fusible, é necesario prever un fusible cun percutor e unha base equipada cun sistema de disparo para garantir esta función.

Interruptor automático de desconexión

O indicador mecánico e a posición do mango de control permiten a indicación natural do fin de vida.

Indicación local e informes remotos

iQuick PRD SPD da marca XXX Electric é do tipo "listo para cablear" cun interruptor automático de desconexión.

Indicación local

iQuick PRD SPD (ver Fig. J53) está equipado con indicadores de estado mecánicos locais:

• o indicador mecánico (vermello) e a posición do mango do interruptor de desconexión indican o apagado do SPD;
• o indicador mecánico (vermello) de cada cartucho indica o final da vida útil do cartucho.

Fig. J53 - iQuick PRD 3P + N SPD da marca XXX Electric

Informes remotos

(ver Fig. J54)

iQuick PRD SPD está equipado cun contacto de indicación que permite a comunicación remota de:

• cartucho fin de vida;
• un cartucho que falta e cando se volveu colocar no lugar;
• un fallo na rede (curtocircuíto, desconexión de neutro, inversión de fase / neutro);
• conmutación manual local.

Como resultado, a monitorización remota do estado de funcionamento dos SPD instalados permite asegurar que estes dispositivos de protección en estado de espera estean sempre listos para funcionar.

Fig. J54 - Instalación de luz indicadora cun SPD iQuick PRD

Fig. J55 - Indicación remota do estado SPD mediante Smartlink

Mantemento ao final da vida

Cando o indicador de fin de vida indica apagado, o SPD (ou o cartucho en cuestión) debe substituírse.

No caso do iQuick PRD SPD, facilítase o mantemento:

• O cartucho ao final da súa vida útil (que se substituirá) é facilmente identificable polo departamento de mantemento.
• O cartucho ao final da vida pode substituírse con total seguridade porque un dispositivo de seguridade prohibe o peche do interruptor automático de desconexión se falta un cartucho.

Características detalladas do SCPD externo

Resistencia da onda de corrente

A onda actual resiste as probas en SCPD externos mostran o seguinte:

• Para unha determinada clasificación e tecnoloxía (fusible NH ou cilíndrico), a capacidade de resistencia de ondas de corrente é mellor cun fusible tipo aM (protección do motor) que cun fusible tipo gG (uso xeral).
• Para unha determinada clasificación, a onda de corrente resiste a capacidade é mellor cun interruptor que cun dispositivo fusible. A figura J56 a continuación mostra os resultados das probas de resistencia á onda de tensión:
• para protexer un SPD definido para Imax = 20 kA, o SCPD externo a escoller é un MCB 16 A ou un Fuse aM 63 A, Nota: neste caso, un Fuse gG 63 A non é adecuado.
• para protexer un SPD definido para Imax = 40 kA, o SCPD externo a escoller é un MCB 40 A ou un fusible aM 125 A,

Fig. J56 - Comparación de capacidades de resistencia de onda de tensión SCPDs para I_max = 20 kA e eu_max = 40 kA

Nivel de protección de tensión instalado

En xeral:

• A caída de tensión entre os terminais dun interruptor automático é superior á dos terminais dun dispositivo fusible. Isto ocorre porque a impedancia dos compoñentes do interruptor (dispositivos de disparo térmico e magnético) é maior que a dun fusible.

Con todo:

• A diferenza entre as caídas de tensión segue sendo lixeira para ondas de corrente que non superan os 10 kA (95% dos casos);
• O nivel de protección de alta tensión instalado tamén ten en conta a impedancia do cableado. Isto pode ser elevado no caso dunha tecnoloxía de fusibles (dispositivo de protección afastado do SPD) e baixo no caso dunha tecnoloxía de interruptores (disyuntores próximos e incluso integrados no SPD).

Nota: o nivel de protección de tensión ascendente instalado é a suma das caídas de tensión:

• no SPD;
• no SCPD externo;
• no cableado dos equipos

Protección contra curtocircuítos de impedancia

Un curtocircuíto de impedancia disipa moita enerxía e debe eliminarse moi rapidamente para evitar danos na instalación e no SPD.

A figura J57 compara o tempo de resposta e a limitación de enerxía dun sistema de protección mediante un fusible de 63 A aM e un interruptor automático de 25 A.

Estes dous sistemas de protección teñen a mesma capacidade de resistencia de onda de corrente de 8/20 µs (27 kA e 30 kA respectivamente).

Fig. J57 - Comparación das curvas de limitacións de tempo / corrente e enerxía para un interruptor e un fusible que teñen a mesma capacidade de resistencia de onda de corrente de 8/20 µs

Propagación dunha onda de lóstrego

As redes eléctricas son de baixa frecuencia e, como resultado, a propagación da onda de tensión é instantánea en relación á frecuencia do fenómeno: en calquera punto dun condutor, a tensión instantánea é a mesma.

A onda lóstrego é un fenómeno de alta frecuencia (varios centos de kHz a MHz):

• A onda de lóstrego propágase ao longo dun condutor a unha determinada velocidade en relación á frecuencia do fenómeno. Como resultado, nun momento dado, a tensión non ten o mesmo valor en todos os puntos do medio (ver Fig. J58).

Fig. J58 - Propagación dunha onda de lóstrego nun condutor

• Un cambio de medio crea un fenómeno de propagación e / ou reflexión da onda dependendo de:

1. a diferenza de impedancia entre os dous soportes;
2. a frecuencia da onda progresiva (inclinación do tempo de subida no caso dun pulso);
3. a lonxitude do medio.

No caso da reflexión total, en particular, o valor da tensión pode duplicarse.

Exemplo: o caso da protección por un SPD

O modelado do fenómeno aplicado a unha onda de lóstrego e as probas no laboratorio mostraron que unha carga alimentada por 30 m de cable protexido augas arriba por un SPD en tensión Up sostén, debido a fenómenos de reflexión, unha tensión máxima de 2 x U_P (ver Fig. J59). Esta onda de tensión non é enerxética.

Fig. J59 - Reflexión dunha onda de lóstrego ao rematar un cable

Acción correctiva

Dos tres factores (diferenza de impedancia, frecuencia, distancia), o único que realmente se pode controlar é a lonxitude do cable entre o SPD e a carga a protexer. Canto maior sexa esta lonxitude, maior será o reflexo.

Xeralmente, para as frontes de sobretensión enfrontadas nun edificio, os fenómenos de reflexión son significativos a partir de 10 m e poden dobrar a tensión a partir de 30 m (ver Fig. J60).

É necesario instalar un segundo SPD en protección fina se a lonxitude do cable supera os 10 m entre o SPD de entrada e o equipo a protexer.

Fig. J60 - Tensión máxima na extremidade do cable segundo a súa lonxitude ata unha fronte de tensión incidente = 4kV / us

Exemplo de corrente de raio no sistema TT

O SPD de modo común entre fase e PE ou fase e PEN instálase calquera tipo de disposición de toma de terra do sistema (ver Fig. J61).

A resistencia de terra neutra R1 usada para os pilóns ten unha resistencia menor que a resistencia de terra R2 usada para a instalación.

A corrente de lóstrego fluirá a través do circuíto ABCD cara á terra polo camiño máis sinxelo. Pasará polos varistores V1 e V2 en serie, provocando unha tensión diferencial igual ao dobre da tensión ascendente do SPD (U_P1 + U_P2) aparecer nos terminais A e C na entrada da instalación en casos extremos.

Fig. J61 - Só protección común

Para protexer eficazmente as cargas entre Ph e N, débese reducir a tensión do modo diferencial (entre A e C).

Polo tanto, utilízase outra arquitectura SPD (ver Fig. J62)

A corrente de raio flúe a través do circuíto ABH que ten unha impedancia menor que o circuíto ABCD, xa que a impedancia do compoñente usado entre B e H é nula (faísca chea de gas). Neste caso, a tensión diferencial é igual á tensión residual do SPD (U_P2).

Fig. J62 - Protección común e diferencial