INTRODUCCIÓN A LOS DPS

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INTRODUCCIÓN A LA PROTECCIÓN .

•

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• Sistema de Protección Interno (SPI). • Selección de DPS. • Instalaci n de DPS.

© Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

NO SE CONFUNDA CON LA


EFECTOS DE LOS TRANSITORIOS


EFECTOS EFECT OS DE LOS L OS TRANSIT TRA NSITORIO ORIOS S

DISRUPTIVOS:

DISIPATIVOS:

Pérdida de archivos, errores en datos etc.

Fatiga y/o ca entamiento excesivo de los circuitos inte rados.

DESTRUCTIVOS: tarjetas de PC, PLC, UPS.


DEFINICIÓN DE TRANSITORIO NTC 4552 - 2008

Es el cambio en las condiciones e energ a e un s s ema, en re dos estados estables, de corta duración comparado con la escala de tiem o de interés. © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

TRANSITORIO TIPO IMPULSO

Fuente: IEEE 1159-1995


ELECTRICIDAD ESTÁTICA (ESD)

FUENTE: IEC 801-2


TRANSITORIO TIPO OSCILATORIO

Fuente: IEEE 1159-1995

EL NIVEL DE RIESGO

Acometida Aérea Subterránea Control intrínseco

X

Soportabilidad de equipos de tabla 44B

Nivel ceraunico enor o igual a 25

ayor e 25

X

on ro n r nseco Requiere control

X

X

(Tabla 1) IEC 60364-4-443:1995+A.1:1998 © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

EL NIVEL DE RIESGO NIVEL DE RIESGO

BAJO

ACCIONES RECOMENDADAS SPI

(CONDICIONADO)

Cableados y PT según NEC – IEEE 1100 – IEC 60364. Cableados y PT según NEC – IEEE 1100 – IEC 60364. SPE

ALTO

SPI –

–

.

SPE Plan de prevención y contingencia. © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

SISTEMA DE PROTECCIÓN INTERNO (SPI) Es el conjunto de elementos que permiten re ucir a nive es acepta es as sobrecorrientes y sobretensiones transitorias que se pueden presentar al interior de una instalación, debidas a perturbaciones electromagnéticas. Parte de una correcta zonificación. © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

ZONIFICACIÓN v r e vo umen a ser rote ido en zonas de i ual entorno electromagnético e ventana de ingreso a cada zona.


ZONIFICACIÓN ZONA 3

ZONA 2

Categoria A

I

Categoria B

I

6kA, 500A,100kHz

ZONA 1

Categoria C

Categoria D

I

I

5 kA, 8 /20 µs

ZONA 0B

20 kA, 8 /20 µs

ZONA 0A

Categoria E

I

20 kA, 10 /350 µs

42 kA, 10 /350 µs


TIPOS DE DPS


Vía de chispas Arc Chopping s ark a

Descargador a gas Gas-filled sur ge arrester

Varistor MOV

Diodo supresor Suppressor diode


DEFINICIÓN DEL RETIE Descargador de sobretensiones Dispositivo para protección de equipos eléctricos, el cual limita el nivel de la sobretensión, mediante la absorción de la mayor parte de la energía transitoria, minimizando la transmitida a los equipos y reflejando la otra parte hacia la red. No es correcto llamarlo pararrayos. © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

DEFINICIÓN DEL NEC 2005 Transient Voltage Transient Voltage Surge Suppressor Un dispositivo de protección diseñado para limitar los transitorios de tensión mediante la absorción o limitación de la corriente de impulso, evitando el flujo de corrientes subsecuentes mientras permanece en . A partir del NEC 2008 se adopt la sigla SPD.


DPS DEL TIPO CONMUTACIÓN DE LA TENSI N Un DPS que tiene una alta impedancia cuan o no esta presente un transitorio, pero que cambia súbitamente su impedancia a un va or a o en respuesta a un trans tor o de tensión. Ejemplos de estos dispositivos son os v as e c spas, u os e gas, tiristores y triacs. IEC 61643-1:2002 © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

DPS DEL TIPO CONMUTACIÓN DE LA TENSI N

ΔV

t © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

DPS DEL TIPO LIMITACIÓN DE TENSIÓN Un DPS que tiene una alta impedancia cuando no esta presente un transitorio, pero se reduce gradualmente con el incremento de la corriente y la tensión transitoria. Ejemplos de estos dispositivos son los varistores y los diodos de supresión. IEC 61643-1:2002 © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

DPS DEL TIPO LIMITACIÓN DE LA TENSIÓN V (I)

Z

t

t


CURVA TÍPICA DE TENSIÓN RESIDUAL PARA V r es

D P

V V m

1 mA

n

max

R V V

= Tensión de limitación medida = V = Tensión en el varistor = Rango de vario s kA

a corriente nominal

IEC 341/02 61643-12


12000

8000

A

6000 4000 2000

0.00E+00 1.26E-05 2.52E-05 3.78E-05 5.04E-05 6.30E-05 7.56E-05 8.82E-05 1.01E-04 1.13E-04 1.26E-04 Tiempo

0.25 / 100 s

10 / 350 s

8 / 20 s

10 / 1000 s


SELECCIÓN DE DPS


CARACTERÍSTICAS DE UN DPS • • Tensión nominal de la red • Corriente nominal de descarga. •

x ma e unc onam en o tensión de operación continua.

c

o

• Tensión de reacción menor que el BIL. © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

REQUISITOS DE DPS SEGÚN NTC 2050 •

Cantidad: Cada conductor activo y todos los circuitos.

• •

Tensión residual

•

Para interiores y exteriores (inaccesibles a personas no calificadas).

•

≥ máx.

tensión fase tierra

on uctor no m s argo e o necesario.

•

Conductor mínimo (<1000 V): 14 en Cu o 12 en Al.

•

Conductor mínimo (≥1000 V): 6 en Cu o 12 en Al.

•

Permite conexión entre fases, a neutro, a tierra o a barrajes de tierra. © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

MÁXIMA TENSIÓN DE OPERACIÓN c Maximun Continuous Operating Voltage (MCOV) Es la máxima tensión en c.a. o c.c. que puede cualquier modo de protección. La tensión de operación del DPS debe ser , nominal línea a neutro. - :

:


NIVEL DE PROTECCIÓN p • Se le llama nivel de protección en tensión, tensión , , clamping voltage al nivel específico de tensión a la que un DPS reduce un transitorio. • Es el valor de tensión máximo instantáneo que permite el dispositivo cuando desvía la corriente de choque hacia • Se determina por las características de desempeño de los e ui os menor ue el BIL los com onentes del DPS. • El nivel de protección en tensión indica a qué nivel de . © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

NIVEL DE PROTECCIÓN p • Tensión residual es el valor pico de la tensión que aparece en re os erm na es e un debido al paso de una corriente de descarga • Los equipos electrónicos funcionan bien hasta entre 600 y 800 V y fallan por encima de los 800 V. • A menor nivel de protección en tensión, mejor l DP . © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

TENSIÓN RESIDUAL DE LOS DPS La tensión de residual de los DPS no debe ser mayor que el nivel de sobretensión dado para la categoría II de la abla 1. Por ejemplo, para equipos con tensión nominal de 120/208 V, la tensión de reacción del DPS no debe ser mayor de 1,5 kV. IEC 60364-4-443:1995+A.1:1998 443.3.2.1 © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

Tabla 1 TENSIÓN AL IMPULSO QUE DEBEN SOPORTAR LOS EQUIPOS

Nivel de tensión [V] nominal 120-240 ; 1 0 08 254/440 ; 277/480 1000

ens n a mpu so

Tableros, Contadores. interruptores, cables, etc.

Electrodomésticos, herramientas portátiles

Equipo electrónico

4

2,5

1,5

0,8

6 8

4 6

2,5 4

1,5 2,5

- -

+


V

1,5 kV

BIL para electrodomésticos

V p

0,8 kV

Nivel de protección en tensión

2 * V c 2

* V cs

2

* V 0

V c V cs V 0 V m

196 V 178 V 174 V 150 V 126 V 120 V 108 V

MCOV (pico) sobretensión tem oral valor de cresta, pico o máximo MCOV (rms) valor máximo nominal (rms) valor eficaz, rms o nominal valor medio o de rectificación t

RELACIÓN DE TENSIONES © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

Vp p

≤ 0,75

,

BIL

c

, Vcs = 1,05 Vo Vt ≥ 1,45 Vo © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

(Maximum Discharge Current) Es el valor máximo o de cresta de la corriente ue uede desviar a tierra un DPS. Se utiliza para clasificarlos. Se denomina Imax para una forma de onda 8/20 µs. Se denomina Iimp para una forma de on a µs. © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

CORRIENTE NOMINAL DE DESCARGA Para instalaciones que NO tengan sistema de protección externo y requieran DPS, la corriente nominal de descarga deberá ser mayor de 5 kA (8/20 µs) por cada modo de protección. IEC 60364-5-534:1997 534.2.3.4 60364


CORRIENTE NOMINAL DE DESCARGA se especifique en el diseño, la corriente

,

µs) por cada modo de protección. La

relación a roximada con res ecto a la onda 8/20 µs es aprox. 1:10 IEC 60364-5-53:2001+A1:2002


(en caso de falla del DPS), de acuerdo con , ya sea interno o externo, debe ser igual o cortocircuito esperada en ese nodo de la . IEC 60364-5-53:2001+A1:2002 534.2.3.5. © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

INSTALACIÓN DE DPS


MALA CONEXIÓN DE DPS κΑ

L di/dt μs

L

VL

DPS

VR L di/dt

V =L di/dt+V +L di/dt L R


CONEXIÓN CORRECTA DE DPS DPS

L

R

L

V =V


DPS EN EL ORIGEN DE LA INSTALACIÓN FUSIBLE

D S b

BE

a+b

50 cm IEC 947/02 60364-5-53


DPS EN EL ORIGEN DE LA INSTALACIÓN FUSIBLE

D S

BE

b < 50 cm

IEC 948/02 60364-5-53


DPS EN EL ORIGEN DE LA INSTALACIÓN INTERRUPTOR DIFERENCIAL

FUSIBLE

INSTALACIÓN O EQUIPO A PROTEGER

D P S



Bch

F1 F2 F3

OC

D P S CLASE I

DE CONEXIÓN DE DPS

OC

D P S CLASE II

D P S CLASE II o III

N T

1. Transformador del OR y acometida. 2. Tablero general 3. Tablero de distribución . rcu o rama

Bch = Bobina de choque OC = Protección de sobrecorriente F1, F2, F3 = Fases


DPS CLASE III O CATEGORÍA A PRINCIPALES CARACTERISTICAS: r sonora.

v u

y

uso.  oma doble con polo a tierra, grado hospital y tierra aislada. © Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

INSTALACIÓN DE DPS EN MEDIA


INSTALACIÓN CORRECTA DE DPS

Fuente: IEEE 142 - 1991

CORTACIRCUITO

INSTALACIÓN DE DPS EN MEDIA TENSIÓN

DPS

EN POSTE SIGUIENTE

EN POSTE SIGUIENTE


PROTECCIÓN DE CABLES


INTRODUCCIÓN A LOS DPS

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