Protección contra sobretensiones una tensión … sin tensiones

Una tensión … con pocas tensiones Nuevos tiempos, ¿nuevos conceptos?, ¿nuevas necesidades …?

¿ De qué vamos a hablar ? De lo que son, las sobretensiones de lo que representan, de la forma de protegerse … y de aspectos normativos las sobretensiones

Reflexiones… Mas vale prevenir que lamentar  ¿ Me interesa proteger las instalaciones y sus equipos eléctricos y electrónicos frente a las sobretensiones ?  ¿ O prefiero sustituir las instalaciones y los equipos averiados después de una sobretensión ? Mas vale prevenir que lamentar La nueva reglamentación aporta nuevas prescripciones en cuanto a sobretensiones

Instalaciones interiores o receptoras RBT-02. Art.16. 3 Instalaciones interiores o receptoras Los sistemas de protección para las instalaciones de baja tensión impedirán los efectos de las sobreintensidades y sobretensiones que por distintas causas cabe prever en las mismas y resguardarán a sus materiales y equipos de las acciones y efectos de los agentes externos … + ITC-09… + ITC-17… + ITC-23… + ITC-25

¿Que es una sobretensión?  Es un aumento de la tensión… ¿nominal? ¿ Tensión eficaz, instantánea, de cresta ? ¿ Las fases, el neutro, respecto a tierra ? ¿ Horas, minutos, segundos, mseg., seg. ? ¿ A 50 Hz, a kHz, a MHz ? … ¿ Aumentan de repente o poco a poco ? ¿ Están relacionadas con otros problemas, huecos de tensión, resonancias,… ? ¿ Implican deformación de la onda ?

Sobretensión transitoria Sobretensiones, tipos: Aparece un impulso Sobretensión transitoria Aumenta la tensión Sobretensión temporal, permanente o a 50 Hz

Inmunidad a la perturbación Evolución de la compatibilidad electromagnética (CEM) Grado de perturbación Inmunidad a la perturbación 1950 1960 1970 1980 1990 2000

De todo tipo; eléctricos y electrónicos Daños en los equipos Sobretensiones transitorias Equipos afectados De todo tipo; eléctricos y electrónicos Daños en los equipos Mal funcionamiento Envejecimiento prematuro Destrucción

Fundamentalmente por la inductancia de las instalaciones Sobretensiones transitorias Origen de las perturbaciones: Rayo Maniobras eléctricas y de conmutación; aperturas o cierres de interruptores, arranque de motores, conmutación de cargas inductivas, etc. Parásitos; ciertos equipos emisores de frecuencias industriales, tales como soldadura eléctrica, hornos de arco, motores, condensadores, etc.  Acoplamientos; líneas eléctricas (aéreas y subterráneas), líneas de conmutación (aéreas y subterráneas), líneas de transmisión de datos, tomas de tierra, … Caída directa en equipos eléctricos o en zonas próximas Caída indirecta en zonas alejadas pero que inducen intensos campos eléc. Fundamentalmente por la inductancia de las instalaciones

Sobretensiones transitorias de origen atmosférico … se pueden generar de tres formas:  Conducida: Cuando un rayo cae directamente en una línea aérea. La energía del rayo eleva el potencial de la línea, se puede propagar a lo largo de kilómetros.  Inducida: Cuando el rayo cae en la proximidad de una línea eléctrica. El campo magnético producido por la intensa descarga de corriente, genera por inducción electromagnética, un pico de sobretensión que se puede propagar varios kilómetros.  Por elevación del potencial de tierra: Cuando un rayo cae a tierra o cae en un pararrayos que lo deriva a tierra. La fuerte intensidad hace aumentar el potencial de tierra , y en consecuencia, la toma de tierra puede alcanzar varios miles de Voltios.

+ … C. T. E. … Un paréntesis Protección contra el rayo Normas UNE 21185 y UNE 21186 (no son normas de referencia en el RBT) + … C. T. E. …

Sobretensiones transitorias Los daños que provocan las sobretensiones dependen de la forma de onda que les acompaña t

La forma de onda viene definida por tres parámetros Sobretensiones transitorias La forma de onda viene definida por tres parámetros  Valor de cresta; muy superior al valor admisible de condensadores, diodos y semiconductores en general  Tiempo de crecimiento; es muy rápido, afecta a algunos componentes como tiristores y triacs  Duración del Impulso; una larga duración avería a la mayor parte de los componentes t

IMPULSOS Sobretensiones transitorias Tensión o Intensidad t 10 t 30 Onda t M / t D t M = tiempo de crecimiento t D = duración (μs) Tensión o Intensidad IMPULSOS 90 % Para una ONDA DE TENSIÓN: t M = 1,67 (t 90 – t 30) t D = t 50 – t 30 50 % Para una ONDA DE INTENSIDAD: t M = 1,25 (t 90 – t 10) t D = t 50 – t 10 30 % Ejemplos de Ondas Normalizadas: 10 % ONDA DE TENSIÓN: 1,2 / 50 t 10 t 30 t 90 t50 tiempo (μs) ONDA DE INTENSID.: 8 / 20 ONDA DE INTENSID.: 10 / 350

Impulsos tipo rayo < 100 s Conmutaciones en redes < 1 ms Sobretensiones transitorias Distintos tipos de impulsos Impulsos tipo rayo < 100 s Conmutaciones en redes < 1 ms t el 30% el 70%

Tipos básicos, según el modo de propagación Sobretensiones transitorias Tipos básicos, según el modo de propagación Modo COMÚN o ASIMÉTRICA Modo DIFERENCIAL o SIMÉTRICA Fases Fases U Neutro Neutro U Las sobretensiones se producen entre los conductores activos y Tierra [ Fases-Tierra o Neutro-Tierra ] Las sobretensiones se producen entre los propios conductores activos [ Fase-Fase o Fase-Neutro ]

Funcionamiento de la protección Sobretensiones transitorias Funcionamiento de la protección

Funcionamiento de la protección Sobretensiones transitorias Funcionamiento de la protección

Funcionamiento de la protección Sobretensiones transitorias Funcionamiento de la protección

Sobretensiones transitorias ¿Qué tipos de descargadores hay?  Fundamentalmente hay dos tipos:  DESCARGADORES DE GAS, DE AIRE, DE CORRIENTE DE RAYO, VIAS DE CHISPAS,…  LIMITADORES DE SOBRETENSIÓN, DESCARGADORES DE VARISTORES, RECORTADORES DE ONDA, SUPRESORES DE SILICIO O SELENIO, DESCARGADORES DE CARBÓN, DIODOS ZENER, … Cada uno de los dos tipos, “gestiona” de distinta forma los impulsos de sobretensión

Parámetros de los protectores contra sobretensiones Sobretensiones transitorias Parámetros de los protectores contra sobretensiones Uc  TENSIÓN MÁXIMA DE SERVICIO. Es la que puede soportar de forma permanente (tensión de la red) In  CORRIENTE NOMINAL DE DESCARGA. Corriente de pico (onda 8/20), que soporta 15 veces el protector Imáx  CORRIENTE MÁXIMA DE DESCARGA (Clase II). Corriente de pico (onda 8/20), que soporta UNA SOLA VEZ el protector Iimp  CORRIENTE DE IMPULSO (Clase I). Corriente de pico (onda 10/350), que soporta UNA SOLA VEZ el protector Up  TENSIÓN DE PROTECCIÓN. Tensión residual en bornes del protector La que pueden soportar las cargas que se quieren proteger

INSTALACIONES INTERIORES O RECEPTORAS PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES Sobretensiones transitorias RBT, ITC-23 . . . INSTALACIONES INTERIORES O RECEPTORAS PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES

Instalación receptora TIPOS DE INSTALACIONES EN EL RBT Zonas comunes Instalación receptora Exterior RED DE DISTRIBUCIÓN INSTALACIÓN DE ENLACE INSTALACIÓN INTERIOR Empresa distribuidora Conservación Mantenimiento Propiedad del usuario Conservación Mantenimiento Usuario receptor Conservación Mantenimiento

Instalación receptora TIPOS DE INSTALACIONES EN EL RBT Instalación receptora Exterior RED DE DISTRIBUCIÓN INSTALACIÓN DE ENLACE INSTALACIÓN INTERIOR Empresa distribuidora Conservación Mantenimiento Propiedad de un único usuario Conservación Mantenimiento

 DIFERENCIAS RED DE DISTRIBUCIÓN INSTALACIÓN INTERIOR INSTALACIÓN DE ENLACE  CARLOS LÓPEZ BUENO

Ésta ITC NO TRATA la descarga directa del rayo Sobretensiones transitorias Es preciso distinguir dos tipos de sobretensiones transitorias:  Las producidas como consecuencia de la descarga directa del rayo.  Las debidas a la influencia de la descarga lejana del rayo, conmutaciones de la red, defectos en la red, efectos inductivos, capacitivos, etc. ITC-23 . . . Ésta ITC NO TRATA la descarga directa del rayo

Descripción de las categorías Sobretensiones transitorias ITC-23 . . . Descripción de las categorías Para equipos muy sensibles a las sobretensiones, destinados a ser conectados a instalación fija CATEGORÍA I: Para equipos destinados a ser conectados a una instalación eléctrica fija CATEGORÍA II: Para equipos y materiales que forman parte de la instal. eléc. fija y a otros equipos que se requiere alta fiabilidad CATEGORÍA III: Para equipos y materiales que se conecten en el origen o muy próximos al mismo, aguas arriba del cuadro de distr. CATEGORÍA IV:

ITC-23 . . . Basta Media Fina Sobretensiones transitorias La categoría indica la tensión soportada a la onda de choque de sobretensión La categoría determina el valor límite máximo de la tensión residual que dañaría… Mediante una adecuada selección de la categoría, se puede lograr la COORDINACIÓN DEL AISLAMIENTO del conjunto, reduciendo el riesgo de fallo a un nivel aceptable ITC-23 . . . Basta Media Fina están concebidas como una estrategia para conseguir una protección en cascada, que integra tres niveles de protección :

Descripción de las categorías Protección escalonada Sobretensiones transitorias ITC-23 . . . Descripción de las categorías Protección escalonada Para equipos muy sensibles a las sobretensiones, destinados a ser conectados a instalación fija CATEGORÍA I: Para equipos destinados a ser conectados a una instalación eléctrica fija CATEGORÍA II: Para equipos y materiales que forman parte de la instal. eléc. fija y a otros equipos que se requiere alta fiabilidad CATEGORÍA III: Para equipos y materiales que se conecten en el origen o muy próximos al mismo, aguas arriba del cuadro de distr. CATEGORÍA IV:

Tipos de descargadores, niveles Sobretensiones transitorias Tipos de descargadores, niveles Protección contra corrientes de rayo Protección general contra sobretensiones en BT Protección contra sobretensiones para equipos sensibles

… dos tipos de situaciones Sobretensiones transitorias … dos tipos de situaciones ITC-23 . . . Situación natural - Cuando se prevé un bajo riesgo, se considera suficiente la resistencia a sobretensiones de los equipos - Cuando la instalación se alimenta desde una red subterránea o aérea apantallada… Situación controlada - Cuando una instalación se alimenta o incluye una línea aérea, desnuda o aislada, se considera necesario una protección contra sobretensiones de origen atmosférico en el origen de la instalación - También se considera Sit. Controlada aquélla Sit. Natural que por continuidad del servicio, valor económico de los equipos, pérdidas irreparables...

Sobretensiones transitorias Resumen, es obligatorio instalar protecciones contra sobretensiones transitorias; ITC-23 . . . Si la alimentación en BT es total o parcialmente aérea Si de la instalación sale alguna línea aérea Si el edificio (o uno próximo), tiene pararrayos Si el riesgo de averías puede suponer pérdidas irreparables Si es muy necesaria la continuidad del servicio Si es elevado el valor económico de los equipos En los demás casos es “solamente” MUY recomendable

Guía de aplicación de ITC-23 Sobretensiones transitorias ¿ ? Guía de aplicación de ITC-23

Sobretensiones temporales, o permanentes, o a 50 Hz

Sobretensión transitoria Sobretensiones, tipos: Aparece un impulso Sobretensión transitoria Aumenta la tensión Sobretensión temporal, permanente o a 50 Hz

Instalaciones interiores o receptoras Sobretensiones temporales RBT-02. Art.16. 3 Instalaciones interiores o receptoras Los sistemas de protección para las instalaciones de baja tensión impedirán los efectos de las sobreintensidades y sobretensiones que por distintas causas cabe prever en las mismas y resguardarán a sus materiales y equipos de las acciones y efectos de los agentes externos … + ITC-09… + ITC-17… + ITC-23… + ITC-25

Sobretensiones temporales Las sobretensiones temporales, también llamadas sobretensiones permanentes, o sobretensiones a frec. industrial, se producen no solo por corte del neutro en cualquier punto de la RED DE DISTRIBUCIÓN, en cualquier punto de INSTALACIÓN DE ENLACE, o en cualquier punto de la INSTALACIÓN INTERIOR O RECEPTORA, sino también por conexión o desconexión de un GRAN CONSUMO, conexión o desconexión de CONDENSADORES, …

Sobretensiones temporales  Los protectores contra sobretensiones transitorias tienen que disipar la energía de los impulsos de las sobretensiones Han de “engullir” literalmente la energía de la sobretensión Los protectores contra sobretensiones temporales tienen que actuar para que el suministro se interrumpa cuando la tensión supere un cierto valor, durante un tiempo, no tolerable para el equipo eléctrico.  Por tanto, necesitan mandar “unos contactos” que corten el suministro

Sobretensiones temporales  Los protectores contra sobretensiones permanentes tienen que interrumpir el suministro solamente cuando sea necesario, es decir, cuando la sobretensión permanente sea realmente perjudicial para los equipos eléctricos de la instalación  Los aparatos eléctricos “normales”, los “domésticos”, soportan incrementos de tensión de hasta el 50% (ó más), durante algunas décimas de segundo (o más)   El mercado ofrece hace años para el sector industrial, todo tipo de protecciones contra sobretensiones, regulables en tensión máxima, en tensión mínima, en tiempo de retardo en el disparo, etc.,

Sobretensiones temporales Pero el sector doméstico y el pequeño sector terciario, necesita una protección contra sobretensiones permanentes que sea:  Muy fiable,  de bajo coste,  fácil de instalar,  sin regulación,  de larga vida,  sin mantenimiento,  modular,  que ocupe poco espacio,  posibilidad de monofásico y de trifásico…  y que en ningún momento pueda disminuir la seguridad de las personas y de las instalaciones.  Éste tipo de protecciones ya existen, haciendo que dispare un interruptor diferencial u otro interruptor, es un reto actual de los fabricantes de éste tipo de protecciones 

Sobretensiones temporales + + + Cuando la tensión retorne al valor nominal, o en previsión de disparos intempestivos, puede y debe existir la posibilidad de que sea reenganchable  Dicha posibilidad es muy interesante, cuando no necesaria… (congelador descongelado, etc., aunque se haya evitado un mal mayor), pero exigirá que el Interruptor General Automático o el Int. Diferencial General (el que haga actuar la protección contra sobretensiones permanentes), sea motorizado o…, con los intentos de reconexión que proceda, programados los ciclos de reenganche, etc., o simplemente que reconecte cuando la tensión retorne a su valor nominal

RESUMEN de posibilidades Monofásico y trifásico Sobretensiones temporales RESUMEN de posibilidades Protección contra sobretensiones:  TRANSITORIAS, … distintos niveles…  PERMANENTES, … sin reenganche o con reenganche  TRANSITORIAS y PERMANENTES Monofásico y trifásico + … Protecciones contra sobretensiones transitorias en TV, comunicaciones y señales en general

Protecciones contra sobretensiones  La reglamentación actual obliga a proteger a los equipos frente a sobretensiones originadas por cualquier causa El Real Decreto 842/2002 Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión La Reglamentación Autonómica emergente (Normas Particulares de Empresas Distribuidoras)

Protecciones contra sobretensiones BOJA núm. 109 Página núm. 72 Sevilla, 7 de junio 2005 CONSEJERIA DE INNOVACION, CIENCIA Y EMPRESA RESOLUCION de 5 de mayo de 2005, de la Dirección General de Industria, Energía y Minas, por la que se aprueban las normas particulares y condiciones técnicas y de seguridad de la empresa distribuidora de energía eléctrica Endesa Distribución, S.L.U., en el Ámbito de la Comunidad Autónoma de Andalucía.

Protecciones contra sobretensiones Capítulo II Acometidas e instalaciones de enlace Ap. 8.2 Composición y características de los cuadros … - Dispositivos de protección contra sobretensiones, según el art. 16.3 del REBT, siendo opcional para el titular de la instalación el que sea con reconexión automática al reestablecerse las condciciones normales del servicio

Protecciones contra sobretensiones Entrada en vigor de las NPS BOJA núm 228, de 7-11-2005 Carácter obligatorio para las instalaciones cuya documentación se presente para su tramitación en las Delegaciones Provinciales a partir del 7-12-2005… El último transitorio llega hasta el 7-12-2007, para las instalaciones proyectadas antes del 7-12-2005

Criterios de interpretación (www.endesa.es) Protecciones contra sobretensiones Criterios de interpretación (www.endesa.es)

Protecciones contra sobretensiones ¿Que está pasando en otros lugares de España? Diari Oficial de la Generalitat de Catalunya Núm. 4827 – 22.2.2007 6425 RESOLUCIÓ ECF/4548/2006, de 29 de desembre, per la qual s’aproven a Fecsa-Endesa les Normes tècniques particulars relatives a les instal·lacions de xarxa i a les instal·lacions d’enllaç (exp. EE-104/01).

Fecsa-Endesa Protecciones contra sobretensiones  Han coincidido con los técnicos de la Generalitat en la interpretación del Art. 16 del Reglamento de BT en el sentido de que el mismo obliga a proteger las instalaciones para los efectos de las sobretensiones que por distintas causas cabe prever en las mismas, entre las que están incluidas las roturas de neutro o falsas conexiones que se puedan producir en cualquier punto.

Fecsa-Endesa Protecciones contra sobretensiones Composició i característiques dels quadres Els dispositius generals i individuals de comandament i protecció seran, com a mínim: - Un interruptor general automàtic de tall omnipolar que permeti el seu accionament manual i que estigui dotat d’elements de protecció contra sobrecàrregues i curtcircuits Aquest interruptor serà independent de l’interruptor de control de potència. - Dispositius destinats a la protecció contra les sobretensions permanents amb caracter obligatori. - Dispositius destinats a la protecció contra les sobretensions transitòries, segons ITC-BT-23. - Un interruptor diferencial general, destinat a la protecció ...