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Introducción: causas y peligros de las sobretensiones Sobretensiones temporales Origen Soluciones y ejemplos Sobretensiones transitorias Origen (rayos, conmutaciones, conducidas, inducidas...) Soluciones Clases, coordinación, categorías... Parámetros - PowerPoint PPT Presentation
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Introducción: causas y peligros de las sobretensiones
Sobretensiones temporales
Origen
Soluciones y ejemplos
Sobretensiones transitorias
Origen (rayos, conmutaciones, conducidas, inducidas...)
Soluciones
Clases, coordinación, categorías...
Parámetros
Tipos de protectores ( Uc, Up, Imax, Iimp, Ifi...)
En el transcurso de los últimos 3 años: 1.615.217 rayos– 538.405 rayos por año de media– 1.503.723 : rayos negativos– 111.494 : rayos positivos
Intensidad media de la caída de un rayo directo: 20.000 Amperios– Valor típico: 5 a 40kA (95% de los casos)
95 % de las descargas provocan tensiones de más de 5kV y corrientes de unos 6kA en protecciones secundarias
5.000 tormentas diarias alrededor del globo
Información actualizada en la dirección: inm.es
Introducción
Mapa caída de rayos últimas 12 horas
• 100.000 ordenadores dañados anualmente en Europa.
• Coste medio por accidente: 13.000 €.
• Daños totales en equipos eléctricos: 500 millones de euros
• 26% averías en equipos electrónicos por sobretensiones transitorias (datos estadísticos Compañías Aseguradoras)
35 %30 %
25 %
20 %15 %
10 %
5 %
0 %
Ray
os
Vario
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años
por
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ones
Ince
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rmen
tas
de v
ient
o
Motivos de los daños sufridos en equipos
propiedad de France Telecom
Introducción
Históricamente.....
Presente y futuro.....
Mercado reducido (Operadores de telefonía, infraestructuras....)
Mercado controlado por fabricantes “monoproducto” con políticas de venta directa a cliente final.
Importante transformación a raíz de la entrada en vigor del nuevo REBT (ITC-BT 23 y Art.16.3) Nuevo impulso con la publicación de la GUIA-REBT. Septiembre 2005.
Aumento de la sensibilidad en los equipos, mayor electrónica :
Evolución del mercado
Importante avance en la implantación de este tipo de producto mayor notoriedad a todos los niveles.
Introducción
Consecuencias finales de las sobretensiones•DETERIORO Y DESTRUCCIÓN de los componentes
Depende de:
- Tiempo de ascenso(Tm): rapidez con la que crece la onda.
- Valor de cresta: valor máximo que alcanza la perturbación
- Duración de la onda
•MAL FUNCIONAMIENTO de los equipos
•ENVEJECIMIENTO prematuro de los componentes
- Provocado por sucesivas sobretensiones no destructivas
Consecuencias finales de las sobretensiones
Sobretensiones Temporales/Transitorias
Sin efecto
Malfuncionamiento
Degradación
Daño irreversible
Voltios
microsegundos milisegundos
• Elevados Impulsos de Tensión– Pueden alcanzar varios miles de
voltios.
• Duración muy corta– Del orden the microsegundos.– Sobretensión Transitoria ≠
Sobretensión Temporal
• Frente de onda muy rápido (dv/dt)
• Origen:• 35% son externos a la
instalación• 65% son internos a la
instalación
TEN
SIÓ
N
TENSIÓN
Unominal
AU +10%
TEN
SIÓ
N U
SIM
PLE
( F
-N)
Se produce cuando el valor eficaz de la tensión es superior al 110 % del valor nominal.
USIMPLE( F-N) > 110 %
Se mantiene en el tiempo, durante varios periodos, o permanentemente.
Sobretensiones Temporales
SOLUCIÓN:
Solución para las sobretensiones permanentes para Interruptores trifásicos
Esquema de conexionado:
Sobretensiones Permanentes
Ejemplos de esquemas eléctricos
Protección contra sobretensiones
Protección contra sobretensiones
Ejemplos de esquemas eléctricos
• Sobretensiones transitorias de
origen atmosférico
30%
• Sobretensiones transitorias de
maniobra
70%
Origen de las sobretensiones transitorias
SOLUCIÓN:
Valor típico: de 5 a 40 kA
30 kA/μs
Forma de onda típica de corriente de rayo
Sobretensiones Transitorias
Origen Interno
• Fallos eléctricos• Conexión de baterías de
Condensadores• Encendido y apagado de Motores• Fuentes Conmutadas• Máquinas de soldadura• Equipos de Proceso, …..
Origen de las sobretensiones transitorias
Sobretensiones Transitorias
Sobretensiones transitorias de maniobra
Los cambios bruscos en las condiciones de funcionamiento establecidas de una red eléctrica provocan fenómenos transitorios:
– Sobretensiones de dispositivos de desconexión debido a la apertura de los dispositivos de protección y control: fusibles, interruptor automático, contactores.
– Sobretensiones de los circuitos inductivos debidas a arranques o paradas de motores, o la apertura de transformadores, como los centro de transformación de MT/BT.
– Sobretensiones de circuitos capacitivos debidas a la conexión de baterías de condensadores a la red.
Transitorios por maniobras
Sobretensiones Transitorias
U
P1 P2
Sobretensiones inducidas
U
P1
Sobretensiones conducidas
P1BT
N
P1
Sobretensiones debidas al aumento del potencial de tierra
Sobretensiones de origen atmosféricoTipos de sobretensiones atmosféricas (algunos MHz. 1 100 s)
Debidas a la caída del rayo sobre una línea aérea (eléctrica o telefónica).Estos impulsos de corriente generada se propagan hasta el edificio derivándose a tierra a través de los receptores produciéndoles averías.
Un rayo indirecto sobre cualquier lugar(poste,árbol,etc.),es equivalente a una antena de gran longitud que emite un campo electromagnético. Se propaga desde unos centenares de metros hasta algunos kilómetros.
Cuando el rayo cae a tierra o a una estructura conectada a tierra (pararrayos) se crea una perturbación electromagnética y una subida del potencial de tierra.
Modos de propagación
Sobretensión en modo común: aparece entre las partes activas y la tierra: fase/tierra o neutro/tierra.
UMC
N
L
Peligrosas para aparatos donde la masa está conectada a la tierra
Mal funcionamiento de los aparatos
Sobretensión en modo diferencial: sobretensión aparece entre dos conductores activos: fase/neutro
Posible destrucción de materiales de tipo informático y equipos electrónicos
Sobreintensidades
R1 baja R1 elevada
A
B
C
D
Up: nivel de protección Valor de pico de la tensión que aparece en bornes del limitador durante la circulación de In.
Uc: tensión máxima admisible en régimen permanente (no conducción).
In: intensidad nominal de descarga Intensidad de descarga en forma de onda 8/20µs que es capaz de derivar el limitador sin destruirse hasta 20 veces.
Imax: intensidad máxima de descarga intensidad de descarga en forma de onda 8/20µs que es capaz de derivar el limitador sin destruirse una única vez.
Up
Uc
In( 20 veces )
Imax( 1 vez )
Ic
( permanente)
Tensión residual ( V )
Intensidad que circulapor el limitador ( kA )
Parámetros de protección
Sobretensiones Transitorias
Categorías de las sobretensiones
¿Qué protección instalar? ¿Qué protección instalar?
Sobretensiones transitorias máximas admisibles (kV)Aparato
electrónico
1,5 kV 2,5 kV 4 kV 6 kV
Aparato electrodoméstico
Aparato industrial Contador eléctrico
Nivel de protección Up:El nivel de protección no debe ser nunca superior a la tensión impulsional máxima que son capaces de aguantar las cargas que se desean proteger.
Las CATEGORIAS DE SOBRETENSIONES permiten distinguir los diversos grados de tensión soportada a las sobretensiones en cada una de las partes de la instalación, equipos y receptores.
Resto instalaciones con riesgo en función de la situación geográfica y la probabilidad de caída de rayos:
- Instalaciones urbanas, rurales, residencial, terciario, etc.
CLASE II (8/20)
Gama ENCHUFABLE
Gama FIJO
Clase del limitador
Instalaciones que por su situación y tipología presentan un riesgo de descargas atmosféricas directas o extremadamente fuertes:
- Instalaciones con pararrayos, repetidores de telefonía, parques eólicos, etc.
CLASE I (10/350)
!Riesgo
Elevado!
Sobretensiones Transitorias
:
• Onda de corriente 10/350 µs: Impacto directoImpacto directo (pararrayos)
10 µs
50%
I
t(µs)
100%
350 µs
I pico=I imp.
Tests Clase ITests Clase I
• Onda de corriente 8/20 µs: Impacto inducidoImpacto inducido
8
50%
I
t(µs)
100%
20
I pico=I n
Tests Clase IITests Clase II
Ondas normalizadasSobretensiones
Transitorias
IEC 61643-1 / EN 61643-11
Clase 1Iimp. 10/350
Clase 2Imax 8/20
I imp.
I max
I pico kA
60
20
6
8/20
10/350
X 10
Impacto directo
Impacto indirecto
Ondas normalizadas
Sobretensiones Transitorias
Desconector térmico
– Función integrada en el propio limitador
– El envejecimiento progresivo del limitador es debido a la corriente de fuga que aumenta cada vez que el supresor deriva un impulso a tierra.
– Un desconector térmico interno desconecta el supresor al final de su vida (antes de alcanzar su temperatura máxima)
Desconectortérmico interno
Indicación localobligatoria(indicador rojo)
Contacto remoto opcional
Desconectortérmico interno
Indicación localobligatoria(indicador rojo)
Contacto remoto opcional
Sobretensiones Transitorias
Fin de vida progresivo del limitador
Fin de vida brusco
Se cortocircuita el varistor
15 kA
55 kA
15 kA
Destrucción del limitador por sobretensión muy altaDestrucción del limitador por sobretensión muy alta
Necesidad de dispositivo de desconexión
Intensidad de descarga>Imax
ImáxImáx CurvaCurva CalibreCalibre
8 a 40 kA
65 kA
C
C
20 A
50 A
Impulso Transitorio Inicial
Respuesta incorporando un SPD
Sobretensiones Transitorias
Ejemplo práctico
Impulso Transitorio Inicial
Respuesta incorporando un SPD
Sobretensiones Transitorias
Ejemplo práctico
Respuesta incorporando un SPDImpulso Transitorio Inicial
Sobretensiones Transitorias
Ejemplo práctico