Sobretensiones de origen atmosférico

1. Sobretensiones de origen atmosférico

2. SumarioSobretensiones 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

3. Transitoria Permanente • Se produce cuando el valor eficaz de la tensión es superior al 110 % del valor nominal. • Origen de una sobretensión transitoria: - por descarga atmosférica. - por maniobras en la red. 1 3 2 Z1 Z2 Z3 Z3 • Se mantiene en el tiempo, durante varios periodos, o permanentemente. U1’ U2’ U3’ Rotura del conductor neutro IntroducciónTipos de sobretensiones

4. Sobretensiones de origen atmosféricoSobretensiones debidas a la caída de rayos 5.000 tormentas diarias alrededor del globo 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 95 % de las descargas provocan tensiones de más de 5kV y corrientes de unos 6kA en protecciones secundarias Información actualizada en la dirección: inm.es

5. Mapa caída de rayos últimas 12 horas

6. Sobretensiones inducidas Sobretensiones conducidas Sobretensiones debidas al aumento del potencial de tierra Sobretensiones de origen atmosférico Tipos 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.

7. L A N C UMC B D R1 elevada R1 baja Modos de propagación Sobretensión en modo común: aparece entre las partes activas y la tierra: fase/tierra o neutro/tierra. Sobretensión en modo diferencial: sobretensión aparece entre dos conductores activos: fase/neutro Peligrosas para aparatos donde la masa está conectada a la tierra Sobreintensidades Posible destrucción de materiales de tipo informático y equipos electrónicos Mal funcionamiento de los aparatos

8. 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

9. Consecuencias finales de las sobretensiones

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

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

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

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

14. 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

15. Características eléctricas • Up: Valor de pico de la tensión que aparece en bornes del limitador durante la circulación de In • Uc: Valor admisible de tensión eficaz que se puede aplicar de manera contínua en bornes del limitador sin afectar su funcionamiento. • Ic: Corriente que circula por el limitador el cual está afectado por Uc • In: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 U Up Uc Ic I In Imax

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

17. CLASE I Gama PRF1 Ensayos específicos corriente directa de rayo Limitadores Clase I PRF1 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. !!Riesgo elevado!!

18. ¿Qué limitador instalar? Aparato industrial Contador eléctrico Aparato tipo electrodoméstico aparatos de tipo electrónico 1,5 kV 2,5 kV 4 kV 6 kV 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): según Norma CEI 60364-4-443

19. ¿Qué limitador instalar? O situado en un radio de 50 m Terciario/ industrial ³ ³ ³ > ³ 1 4 4 4 4 40 40 15 40 65 15 15 15 65 40 40 65 Instalación con pararrayos Instalación sin pararrayos Residencial Valoración económica de la instalación Continuité de service de l ’installation Prioridad continuidad de servicio Urbano Rural Baja Media Alta Densidad de rayos (Ng) < 4 £ < 4 £ £ 1 1 1 1< Ng < 4 1< Ng < 4 (kA) Protección de cabecera Imáx Clase I+40 • 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 8 8 8 8 8 8 8 8 8

20. ¿Cómo instalar los limitadores? • Conexiones lo más cortas posible • aproximadamente menor de 50 cm • Regla de los 10 m • distancia entre dos limitadores mayor de 10 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

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

22. ITC-BT 23: Protección contra sobretensiones 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. Objeto y campo de aplicación

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

24. ITC-BT 23: Protección contra sobretensiones 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. Sobretensiones transitorias máximas admisibles (kV) Aparato electrónico Aparato electrodoméstico Aparato industrial Contador eléctrico 1,5 kV 2,5 kV 4 kV 6 kV ¿Qué protección instalar? • 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.

25. Limitadores de sobretensionestransitorias