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Sobretensiones de origen atmosférico Sumario Sobretensiones de origen atmosférico INTRODUCCIÓN MODOS DE PROPAGACIÓN DE LAS SOBRETENSIONES CONSECUENCIAS.

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2 Sobretensiones de origen atmosférico

3 Sumario Sobretensiones de origen atmosférico INTRODUCCIÓN MODOS DE PROPAGACIÓN DE LAS SOBRETENSIONES CONSECUENCIAS DE LAS SOBRETENSIONES TECNOLOGÍA DE LOS LIMITADORES CLASES DE LIMITADORES ¿QUÉ LIMITADOR INSTALAR? ¿CÓMO INSTALAR EL LIMITADOR? REBT: ITC-BT 23 PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES

4 Introducción Tipos de sobretensiones Se produce cuando el valor eficaz de la tensión es superior al 110 % del valor nominal. Se mantiene en el tiempo, durante varios periodos, o permanentemente. Permanente 3 Z3 1 2 Z1 Z2 U1U2U3 Rotura del conductor neutro Z3 Transitoria Origen de una sobretensión transitoria : - por descarga atmosférica. - por maniobras en la red.

5 Sobretensiones de origen atmosférico Sobretensiones debidas a la caída de rayos En el transcurso de los últimos 3 años: rayos – rayos por año de media – : rayos negativos – : rayos positivos Intensidad media de la caída de un rayo directo: Amperios 95 % de las descargas provocan tensiones de más de 5kV y corrientes de unos 6kA en protecciones secundarias tormentas diarias alrededor del globo Información actualizada en la dirección: inm.es

6 Mapa caída de rayos últimas 12 horas

7 Sobretensiones inducidas Sobretensiones conducidas Sobretensiones debidas al aumento del potencial de tierra Sobretensiones de origen atmosférico Tipos de sobretensiones atmosféricas (algunos MHz 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.

8 Modos de propagación Sobretensión en modo común : aparece entre las partes activas y la tierra: fase/tierra o neutro/tierra. U MC 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

9 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

10 Consecuencias finales de las sobretensiones

11 Dispositivos de protección - Protecciones primarias: Captan los rayos, los derivan a tierra y los dispersan en el suelo. pararrayos (puntas Franklin) terminales aéreos, caja mallada de Faraday - Protecciones secundarias: Se encargan de los efectos indirectos del rayo y de las sobretensiones de maniobra. protección en paralelo: Limitadores de sobretensión Protección estructura edificios Protección equipos

12 N L RECEPTOR Up Imax Tecnología de los limitadores Funcionamiento básico de un limitador

13 F N V Característica principal: - Resistencia infinita en condiciones normales de tensión - Resistencia 0 al producirse un sobretensión Tecnología de los limitadores Tecnología: Varistor Sobretensión Tiempo ( s) U (V) Varistor Tiempo de reacción rápido(10 -9 s) Varistor limita la sobretensión a una tensión residual que será función del varistor Corriente de fuga despreciable pero que aumenta con un impulso de tensión Envejecimiento con el tiempo y sucesivas descargas

14 Tecnología de los limitadores Tecnología: Descargador de gas F N DG Similar a una bombilla con gas y 2 electrodos Sobretensión Ionización del gas a 700 V Derivación a tierra Sobretensión Cebado Extinción Efluvio Arco Tiempo ( s) U (V) Fuerte poder de disipación de energía Corriente de fuga nula a tensiones normales Tiempo de respuesta menos rápido pues ha de cebarse antes de derivar

15 Tecnología de los limitadores - Respuesta rápida a una onda transitoria - Limita la tensión Up a un valor inferior - Disipación energética superior - Envejecimiento limitado - Protección en modo común y diferencial

16 Características eléctricas U p : Valor de pico de la tensión que aparece en bornes del limitador durante la circulación de In U c : Valor admisible de tensión eficaz que se puede aplicar de manera contínua en bornes del limitador sin afectar su funcionamiento. I c: Corriente que circula por el limitador el cual está afectado por Uc I n: valor cresta de la corriente de descarga de forma de onda 8/20soportado hasta 20 veces por el limitador I max: Valor máximo cresta decorriente de descarga de forma de onda 8/20 soportado una sola vez por el limitador Up Uc InImax I U Ic

17 Limitadores Clase II PRD Cartuchos desenchufables Señalización del estado del limitador(PRD) Auxiliares de señalización a distancia Contacto seco de señalización a distancia de fin de vida(PRDr) Señalización de fin de vida (PRD r) En servicio Cambio de cartucho recomendado Fin de vida del limitador

18 Limitadores Clase I PRF1 !!Riesgo elevado!! 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 Gama PRF1 Ensayos específicos corriente directa de rayo

19 ¿Qué limitador instalar? Aspectos a considerar Probabilidad de caída de rayos. Depende de la zona geográfica (mapa de densidad de caída de rayos) Tipo de red: - de distribución de energía - red telefónica Presencia o no de pararrayos Coste y sensibilidad de los materiales a proteger Coste de la inoperatividad del equipo/continuidad de servicio Nivel de protección (Up): aparatos de tipo electrónico 1,5 kV2,5 kV4 kV6 kV Aparato tipo electrodoméstico Aparato industrial Contador eléctrico según Norma CEI

20 (kA) Protección de cabecera Imáx Baja 1 1< Ng < Densidad de rayos (Ng) Debería instalarse protección fina si: La distancia entre el limitador y el receptor es mayor o igual a 30 m El aparellaje es muy sensible < Ng < 4 Residencial Instalación sin pararrayos Rural Urbano MediaAlta Clase I+40 8 Instalación con pararrayos Continuité de service de l installation Terciario/ industrial Valoración económica de la instalación O situado en un radio de 50 m Prioridad continuidad de servicio ¿Qué limitador instalar?

21 ¿Cómo instalar los limitadores? Conexiones lo más cortas posible Conexiones lo más cortas posible aproximadamente menor de 50 cm Regla de los 10 m Regla de los 10 m distancia entre dos limitadores mayor de 10 m Regla de los 30 m Regla de los 30 m si la distancia entre el limitador y el receptor es muy larga (aprox. 30 m) es necesario instalar otro

22 Continuidad de servicio Se cortocircuita el varistor 15 kA 55 kA 15 kA Destrucción del limitador por sobretensión muy alta Destrucción del limitador por sobretensión muy alta Necesidad de dispositivo de desconexión Intensidad de descarga>Imax ImáxCurvaCalibre 8 a 40 kA 65 kA C C 20 A 50 A

23 ITC-BT 23: Protección contra sobretensiones Objeto y campo de aplicación Trata únicamente de las sobretensiones debidas a la influencia de la descargas lejanas del rayo y conmutaciones de red no tratando las producidas como consecuencia de la descarga directa de rayo Contiene las indicaciones a considerar para la protección de líneas de alimentación, no contemplándose en la misma el resto de casos: señales de medida, control y telecomunicación.

24 NO SITUACIÓN NATURAL: NO es preciso la protección contra sobretensiones transitorias SI SITUACIÓN CONTROLADA: SI se considera necesaria la protección contra sobretensiones transitorias Alimentación por red subterránea en su totalidad Cuando una instalación se alimenta por, o incluye, una línea aérea Continuidad de servicio Valor económico de los equipos Se pueden presentar dos situaciones diferentes: ITC-BT 23: Protección contra sobretensiones ¿Cuándo se precisa la protección contra sobretensiones?

25 ITC-BT 23: Protección contra sobretensiones ¿Qué protección instalar? Sobretensiones transitorias máximas admisibles (kV) Aparato electrónico 1,5 kV2,5 kV4 kV6 kV Aparato electrodoméstico Aparato industrialContador 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.

26 Limitadores de sobretensiones transitorias


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