Una sobretensión es un exceso de la tensión nominal máxima para una red en particular. La sobretensión se refiere a una subida repentina de tensión entre fase y tierra, que dura una fracción de segundo. Tal caída de voltaje es peligrosa no solo para la línea, sino también para los aparatos eléctricos conectados a ella. Para evitar esta situación, se utiliza un dispositivo de protección contra sobretensiones.
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¿Qué es un SPD y por qué es necesario?
SPD es un dispositivo de protección contra sobretensiones que proporciona protección para instalaciones eléctricas de hasta 1 kV.El dispositivo protege contra sobretensiones en la red, así como contra los efectos de los rayos desviando los pulsos de corriente a tierra.
Los SPD se usan solo en sistemas de distribución de energía de bajo voltaje. Este dispositivo es adecuado tanto para empresas industriales como para edificios residenciales.
Hay dos tipos de SPD:
- OPS - pararrayos de red;
- SPE - limitador de sobretensiones.
Principio de funcionamiento y dispositivo.
El principio de funcionamiento del SPD es el uso de varistores, un elemento no lineal en forma de resistencia de resistencia semiconductora contra el voltaje aplicado.
SPD tiene dos tipos de protección:
- Desequilibrado (modo común): en caso de sobretensión, el dispositivo envía impulsos a tierra (fase - tierra y neutro - tierra);
- Simétrico (diferencial): en caso de sobretensión, la energía se dirige a otro conductor activo (fase - fase o fase - neutro).
Para comprender mejor el principio de funcionamiento de los SPD, presentamos una pequeña ejemplo.
El voltaje normal del circuito es de 220 V, y cuando se produce un impulso en este mismo circuito, el voltaje aumenta bruscamente, por ejemplo, durante la caída de un rayo. con un agudo sobrecarga de energía, la resistencia en el SPD disminuye, lo que conduce a un cortocircuito, que a su vez conduce a la operación del disyuntor y, posteriormente, a la desconexión del circuito mismo. De esta forma, se asegura la protección de los equipos eléctricos frente a caídas bruscas de tensión, impidiendo que a través de ellos fluya un pulso de alta tensión.
Variedades de SPD
Los dispositivos de protección contra sobretensiones vienen con una y dos entradas, y subdividido en:
- Desplazamiento;
- limitando;
- Conjunto.
Conmutación de dispositivos de protección
Un rasgo característico de los dispositivos de conmutación es una alta resistencia que, cuando se produce un fuerte impulso en el voltaje, cae instantáneamente a cero. El principio de funcionamiento de los dispositivos de conmutación se basa en pararrayos.
Limitadores de sobretensión de red (SPD)
El limitador de tensión de red también se caracteriza por una alta resistencia. Su diferencia con el dispositivo de conmutación es solo que la disminución de la resistencia se produce gradualmente. El pararrayos se basa en el funcionamiento del varistor (resistencia), que se utiliza en su diseño. La resistencia del varistor está en una dependencia no lineal del voltaje que actúa sobre él. Con un fuerte aumento en el voltaje, también hay un fuerte aumento en la intensidad de la corriente, que pasa directamente a través de varistor y entonces los impulsos eléctricos se suavizan de esta manera, después de lo cual el limitador de tensión de red vuelve a su estado original.
SPD combinados
Los SPD de tipo combinado combinan pararrayos y varistores, y pueden desempeñar tanto la función de pararrayos como la de limitador.
Clases SPD
Solo existen tres clases de dispositivos según el grado de protección:
- Dispositivo de clase I (categoría de sobretensión IV): protege el sistema de los rayos directos y se instala en el tablero de distribución principal o en el dispositivo de distribución de entrada (ASU). Asegúrese de usar este dispositivo si el edificio está ubicado en un área abierta y está rodeado de muchos árboles altos, lo que aumenta el riesgo de exposición a rayos.
- Dispositivo de clase II (categoría de sobretensión III): se utiliza como complemento de un dispositivo de clase I para proteger la red de los efectos de conmutación, es decir, por sobretensión de la red interna. Instalado en el cuadro de distribución.
- Dispositivo de clase III (categoría de sobretensión II): se utiliza para proteger contra sobretensiones residuales atmosféricas y de conmutación, así como para eliminar la interferencia de alta frecuencia que ha pasado a través de un dispositivo de clase II. La instalación se realiza tanto en enchufes ordinarios o cajas de derivación, como en los propios aparatos eléctricos, que deben estar protegidos.
Clasificación según el grado de descarga de corriente:
- Clase B: descargas de aire o gas con una corriente de descarga de 45 a 60 kA. Se instalan a la entrada del edificio en el escudo principal o en la aparamenta de entrada.
- Clase C: módulos de varistores con corrientes de descarga del orden de 40 kA. Se establecen en juntas adicionales.
- Las clases C y D se utilizan en tándem cuando se requiere la entrada de cables subterráneos.
¡IMPORTANTE! La distancia entre SPD debe ser de al menos 10 metros a lo largo del cableado.
¿Cómo elegir un SPD?
Lo primero que debe hacer al elegir un SPD es determinar el sistema de puesta a tierra que se utiliza en el edificio.
Hay tres tipos de sistemas de puesta a tierra:
- TN-S monofásico;
- TN-S con tres fases;
- TN-C o TN-C-S con tres fases.
Es igualmente importante prestar atención a la temperatura mantenida al comprar el dispositivo. La mayoría de los SPD están diseñados para operar a temperaturas de hasta -25. Si su área tiene un clima muy frío y los inviernos son duros, entonces el panel eléctrico no debe ubicarse afuera, de lo contrario, el dispositivo fallará.
Al elegir un SPD, también se deben tener en cuenta los siguientes factores:
- Importancia de los equipos protegidos;
- Riesgo de impacto sobre el objeto: terreno (ciudad o suburbio, terreno abierto llano), zona de especial riesgo (árboles, montañas, embalse), zona de especiales impactos (pararrayos a una distancia inferior a 50 metros del edificio, que es peligroso).
En relación con la situación en la que se hizo necesario instalar un SPD, se selecciona una clase adecuada (I, II, III).
También es importante tener en cuenta la tensión soportada del dispositivo. Para dispositivos de clase I, este indicador no supera los 4 kV. Un dispositivo de clase II soporta niveles de tensión de hasta 2,5 kV y un dispositivo de clase III hasta 1,5 kV.
Otro parámetro importante al elegir un SPD es el voltaje de funcionamiento continuo máximo: el valor efectivo de la corriente alterna o continua, que se aplica continuamente al SPD. Este parámetro debe ser igual a la tensión nominal de la red. Los detalles se pueden encontrar en la información de IEC 61643 - 1, Apéndice 1.
A la hora de conectar un SPD para proteger equipos, es importante tener en cuenta su corriente nominal continua o alterna, que puede ser cargada.
¿Cómo conectar un SPD en una casa privada?
El SPD se instala en función del indicador de tensión: 220V (una fase) y 380V (trifásica).
El diagrama de cableado puede tener como objetivo la continuidad o la seguridad, debe priorizar. En el primer caso, la protección contra el rayo podrá desactivarse temporalmente para evitar la interrupción del suministro a los consumidores. En el segundo caso, es inaceptable desconectar la protección contra rayos, incluso durante unos segundos, pero es posible un corte completo del suministro.
Diagrama de conexión en una red monofásica del sistema de puesta a tierra TN-S
Cuando se utiliza una red TN-S monofásica, se debe conectar un conductor de fase, trabajo cero y protección cero al SPD. La fase y el cero se conectan primero a los terminales correspondientes y luego mediante un bucle a la línea del equipo. Un conductor de puesta a tierra está conectado al conductor de protección. SPD se instala inmediatamente después de la máquina introductoria. Para facilitar el proceso de conexión, todos los contactos del dispositivo están marcados, por lo que no debería haber dificultades.
Explicación del esquema: A, B, C - fases de la red eléctrica, N - conductor neutro de trabajo, PE - conductor neutro de protección.
REFERENCIA. Se recomienda utilizar fusibles para protección adicional del SPD, que se instalan directamente en el propio dispositivo.
Diagrama de cableado en una red trifásica del sistema de puesta a tierra TN-S
Una característica distintiva de una red trifásica TN-S de una monofásica es que cinco conductores provienen de la fuente de alimentación, tres fases, un conductor neutro de trabajo y un conductor neutro de protección. Tres fases y un cable neutro están conectados a los terminales. El quinto conductor de protección está conectado al cuerpo del aparato eléctrico ya tierra, es decir, sirve como una especie de puente.
Diagrama de conexión en una red trifásica del sistema de puesta a tierra TN-C
En el sistema de conexión a tierra TN-C, los conductores de trabajo y de protección se combinan en un solo cable (PEN), esta es la principal diferencia con la puesta a tierra TN-S.
El sistema TN-C es más sencillo y ya bastante desactualizado, y es común en un parque de viviendas obsoleto. De acuerdo con los estándares modernos, se utiliza el sistema de puesta a tierra TN-C-S, en el que hay cero conductores de trabajo y cero de protección por separado.
La transición a un sistema más nuevo es necesaria para evitar descargas eléctricas al personal de servicio y situaciones de incendio. Y por supuesto, en el sistema TN-C-S, la protección contra sobretensiones repentinas es mejor.
En las tres opciones de conexión, en caso de sobretensión, la corriente se dirige a tierra a través del cable de tierra o de un conductor de protección común, lo que evita que el impulso dañe toda la línea y los equipos.
Errores de conexión
1. Instalación de un SPD en un cuadro con bucle de tierra deficiente.
Si comete un error de este tipo, puede perder no solo todos los aparatos eléctricos, sino también el tablero de distribución en el primer rayo, ya que la protección con un circuito de tierra defectuoso no tendrá sentido y, en consecuencia, no tendrá protección.
2. SPD seleccionado incorrectamente que no se ajusta al sistema de puesta a tierra utilizado.
Antes de comprar un dispositivo, asegúrese de averiguar qué sistema de puesta a tierra se utiliza en su hogar y, al comprarlo, lea atentamente su documentación técnica para evitar errores.
3. Uso de un SPD de clase incorrecta.
Como ya se discutió anteriormente, hay 3 clases de dispositivos de protección contra sobretensiones. Cada clase corresponde a un cuadro de distribución específico y debe instalarse de acuerdo con las normas y reglamentos.
4. Instalación de DPS de una sola clase.
A menudo no es suficiente instalar un SPD de una clase para una protección confiable.
5. Se confunden la clase del dispositivo y su destino.
También sucede que los dispositivos de clase B se colocan en la centralita del apartamento, los dispositivos de clase C en la ASU del edificio y los dispositivos de clase D frente a los equipos electrónicos.
SPD es ciertamente algo bueno y necesario, pero su uso en la fuente de alimentación en el hogar no es obligatorio.En el caso de conectar este dispositivo, vale la pena recordar que se selecciona individualmente para cada sistema de puesta a tierra. Por esta razón, inmediatamente antes de comprar, se recomienda utilizar los servicios de un electricista experimentado para evitar problemas.
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