INTRODUCCIÓN A LOS DPS

Seguridad Eléctrica Ltda.Seguridad Eléctrica Ltda.

INTRODUCCIÓN A LA PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONESCONTRA SOBRETENSIONES

CONFERENCISTA: ING FAVIO CASAS OSPINACONFERENCISTA: ING. FAVIO CASAS OSPINA

CONTENIDOCONTENIDO

• Conceptos básicos• Conceptos básicos.

• Sistema de Protección Interno (SPI).

• Selección de DPS.

ó• Instalación de DPS.

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

NO SE CONFUNDA CON LA NO SE CONFUNDA CON LA PROTECCIÓN DE SUS EQUIPOSPROTECCIÓN DE SUS EQUIPOS

NO SE CONFUNDA CON LA NO SE CONFUNDA CON LA PROTECCIÓN DE SUS EQUIPOSPROTECCIÓN DE SUS EQUIPOSPROTECCIÓN DE SUS EQUIPOSPROTECCIÓN DE SUS EQUIPOSPROTECCIÓN DE SUS EQUIPOSPROTECCIÓN DE SUS EQUIPOS


EFECTOS DE LOS TRANSITORIOS


EFECTOS DE LOS TRANSITORIOS

DISRUPTIVOS:Pérdida de archivos,

DISIPATIVOS:Fatiga y/o

l i ierrores en datos etc. calentamiento excesivo de los circuitos

integrados.g

DESTRUCTIVOS:Daños irreparables enDaños irreparables en

tarjetas de PC, PLC, UPS.


DEFINICIÓN DE TRANSITORIODEFINICIÓN DE TRANSITORIODEFINICIÓN DE TRANSITORIODEFINICIÓN DE TRANSITORIONTC 4552 NTC 4552 -- 20082008NTC 4552 NTC 4552 -- 20082008

Es el cambio en las condicionesd í d i t tEs el cambio en las condicionesd í d i t tde energía de un sistema, entredos estados estables, de cortade energía de un sistema, entredos estados estables, de cortaduración comparado con laescala de tiempo de interés.duración comparado con laescala de tiempo de interés.pp


TRANSITORIO TIPO IMPULSO

Fuente: IEEE 1159-1995© Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

ELECTRICIDAD ESTÁTICA (ESD)

FUENTE: IEC 801-2


TRANSITORIO TIPO OSCILATORIO

Fuente: IEEE 1159-1995

EL NIVEL DE RIESGO

Soportabilidad de equipos de acuerdo con

Nivel ceraunico

Menor o Mayor de

Acometida

Control intrínseco

X

SubterráneaAérea

X

acuerdo con tabla 44B

X

Menor o igual a 25

X

Mayor de 25

Control intrínseco

Control intrínseco X X

Requiere control X X

(Tabla 1) IEC 60364-4-443:1995+A.1:1998


EL NIVEL DE RIESGONIVEL DE RIESGO

ACCIONES RECOMENDADAS

BAJO SPI

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

MEDIO SPI

(CONDICIONADO)

MEDIO SPI

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

SPESPE

ALTO SPI

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

SPE

Plan de prevención y contingencia.


SISTEMA DE PROTECCIÓN SISTEMA DE PROTECCIÓN SISTEMA DE PROTECCIÓN SISTEMA DE PROTECCIÓN INTERNO (SPI)INTERNO (SPI)INTERNO (SPI)INTERNO (SPI)

Es el conjunto de elementos que permitend i i l bl l

Es el conjunto de elementos que permitend i i l bl lreducir a niveles aceptables las

sobrecorrientes y sobretensionesreducir a niveles aceptables lassobrecorrientes y sobretensionestransitorias que se pueden presentar alinterior de una instalación, debidas atransitorias que se pueden presentar alinterior de una instalación, debidas aperturbaciones electromagnéticas. Partede una correcta zonificación.perturbaciones electromagnéticas. Partede una correcta zonificación.


ZONIFICACIÓN

Di idi l lDividir el volumen a serprotegido en zonas de igualp g gentorno electromagnético einstalar DPS en la frontera oinstalar DPS en la frontera oventana de ingreso a cada zona.


ZONIFICACIÓNZONA 3 ZONA 2 ZONA 1 ZONA 0B ZONA 0A

Categoria A Categoria B Categoria C Categoria D Categoria E

I I I I I

6 kA, 500 A,100kHz 20 kA, 8 /20 sµ5 kA, 8 /20 sµ 20 kA, 10 /350 sµ 42 kA, 10 /350 sµ


TIPOS DE DPS


TECNOLOGÍASTECNOLOGÍAS

Vía de chispas

Descargador a gas

Varistor Diodo supresorp

Arc Choppingspark gap

g

Gas-filledsurge arrester

MOVp

Suppressordiode

p g p


DEFINICIÓN DEL RETIEDEFINICIÓN DEL RETIEDEFINICIÓN DEL RETIEDEFINICIÓN DEL RETIEDescargador de sobretensionesDescargador de sobretensionesDescargador de sobretensionesDescargador de sobretensiones

Dispositivo para protección de equiposeléctricos, el cual limita el nivel de laDispositivo para protección de equiposeléctricos, el cual limita el nivel de lasobretensión, mediante la absorción de lamayor parte de la energía transitoria,sobretensión, mediante la absorción de lamayor parte de la energía transitoria,minimizando la transmitida a los equipos yreflejando la otra parte hacia la red. No esminimizando la transmitida a los equipos yreflejando la otra parte hacia la red. No escorrecto llamarlo pararrayos.correcto llamarlo pararrayos.


DEFINICIÓN DEL NEC 2005DEFINICIÓN DEL NEC 2005DEFINICIÓN DEL NEC 2005DEFINICIÓN DEL NEC 2005TransientTransient VoltageVoltage Surge Surge SuppressorSuppressorTransientTransient VoltageVoltage Surge Surge SuppressorSuppressor

Un dispositivo de protección diseñado para limitar lostransitorios de tensión, mediante la absorción oUn dispositivo de protección diseñado para limitar lostransitorios de tensión, mediante la absorción otransitorios de tensión, mediante la absorción olimitación de la corriente de impulso, evitando el flujo decorrientes subsecuentes mientras permanece encapacidad de repetir su función muchas veces

transitorios de tensión, mediante la absorción olimitación de la corriente de impulso, evitando el flujo decorrientes subsecuentes mientras permanece encapacidad de repetir su función muchas vecescapacidad de repetir su función muchas veces.

ó

capacidad de repetir su función muchas veces.

óA partir del NEC 2008 se adoptó la sigla SPD.A partir del NEC 2008 se adoptó la sigla SPD.


DPS DEL TIPO CONMUTACIÓN DE DPS DEL TIPO CONMUTACIÓN DE ÓÓLA TENSIÓNLA TENSIÓN

VoltageVoltage switchingswitching typetype SPDSPDVoltageVoltage switchingswitching typetype SPDSPD

Un DPS que tiene una alta impedanciad i icuando no esta presente un transitorio, pero

que cambia súbitamente su impedancia al b j t t it iun valor bajo en respuesta a un transitorio

de tensión. Ejemplos de estos dispositivosl í d hi t b dson los vías de chispas, tubos de gas,

tiristores y triacs.C 616 3 1 2002C 616 3 1 2002IEC 61643-1:2002IEC 61643-1:2002


DPS DEL TIPO CONMUTACIÓN DPS DEL TIPO CONMUTACIÓN ÓÓ

DPS DEL TIPO CONMUTACIÓN DPS DEL TIPO CONMUTACIÓN ÓÓDE LA TENSIÓNDE LA TENSIÓNDE LA TENSIÓNDE LA TENSIÓN

VV

tZ

ΔVtZ

t


DPS DEL TIPO LIMITACIÓN DE DPS DEL TIPO LIMITACIÓN DE ÓÓ

DPS DEL TIPO LIMITACIÓN DE DPS DEL TIPO LIMITACIÓN DE ÓÓTENSIÓNTENSIÓN

Voltage limiting type SPDVoltage limiting type SPD

TENSIÓNTENSIÓNVoltage limiting type SPDVoltage limiting type SPDVoltage limiting type SPDVoltage limiting type SPD

Un DPS que tiene una alta impedancia

Voltage limiting type SPDVoltage limiting type SPD

Un DPS que tiene una alta impedanciacuando no esta presente un transitorio, perose reduce gradualmente con el incrementocuando no esta presente un transitorio, perose reduce gradualmente con el incrementode la corriente y la tensión transitoria.Ejemplos de estos dispositivos son losde la corriente y la tensión transitoria.Ejemplos de estos dispositivos son losvaristores y los diodos de supresión.varistores y los diodos de supresión.

IEC 61643-1:2002IEC 61643 1:2002© Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

DPS DEL TIPO LIMITACIÓN DE LA TENSIÓNDPS DEL TIPO LIMITACIÓN DE LA TENSIÓNDPS DEL TIPO LIMITACIÓN DE LA TENSIÓNDPS DEL TIPO LIMITACIÓN DE LA TENSIÓN

V (I)

tZ

t


CURVA TÍPICA DE TENSIÓN RESIDUAL PARA VARISTORES DE ZnOVARISTORES DE ZnO

V res

V

V m

DPS

In Imax1 mA

S

I

R

V m = Tensión de limitación medida = V res a corriente nominal

IEC 341/02

m

VR

Tensión de limitación medida V res a corriente nominal = Tensión en el varistor

= Rango de varios kA61643 1261643-12


ONDAS DE CORRIENTES NORMALIZADASONDAS DE CORRIENTES NORMALIZADAS

10000

12000

6000

8000

10000

A

0

2000

4000

00.00E+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 μs 10 / 350 μs

8 / 20 μs 10 / 1000 μs


SELECCIÓN DE DPS


CARACTERÍSTICAS DE UN DPSSEGÚN RETIE

• Disp. de alivio de sobrepresión (MT/AT).

SEGÚN RETIEDisp. de alivio de sobrepresión (MT/AT).

• Tensión nominal de la red

• Corriente nominal de descarga.

Má i d f i i t (U )• Máxima de funcionamiento (Uc) otensión de operación continua.

• Tensión de reacción menor que el BIL.


REQUISITOS DE DPS SEGÚN NTC 2050

• Cantidad: Cada conductor activo y todos los circuitos.

Para menos de 1 kV y para más de 1 kV

Q

• Para menos de 1 kV y para más de 1 kV

• Tensión residual ≥ máx. tensión fase tierra

• Para interiores y exteriores (inaccesibles a personasno calificadas).

C d t á l d l i• Conductor no más largo de lo 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 abarrajes de tierra.


MÁXIMA TENSIÓN DE OPERACIÓN CONTINUA (V )CONTINUA (Vc)

Maximun Continuous Operating Voltage (MCOV)

Es la máxima tensión en c.a. o c.c. que puedeser aplicada en forma continua a un DPS enser aplicada en forma continua a un DPS encualquier modo de protección.

La tensión de operación del DPS debe sermayor o igual a 1 1 veces la tensión máximamayor o igual a 1,1 veces la tensión máximanominal línea a neutro.

IEC 61643IEC 61643 1:1998+A1:19981:1998+A1:1998IEC 61643IEC 61643--1:1998+A1:19981:1998+A1:1998


NIVEL DE PROTECCIÓNEN TENSIÓN (V )

• Se le llama nivel de protección en tensión, tensiónresidual tensión de reacción voltage protection level o

EN TENSIÓN (Vp)

residual, tensión de reacción, voltage protection level oclamping voltage al nivel específico de tensión a la queun DPS reduce un transitorio.

• Es el valor de tensión máximo instantáneo que permite eldispositivo cuando desvía la corriente de choque haciatierra.tierra.

• Se determina por las características de desempeño de losequipos (menor que el BIL) y los componentes del DPS.equipos (menor que el BIL) y los componentes del DPS.

• El nivel de protección en tensión indica a qué nivel detensión transitorio comienza a actuar el DPStensión transitorio comienza a actuar el DPS.


NIVEL DE PROTECCIÓNEN TENSIÓN (V )

• Tensión residual es el valor pico de la tensiónt l t i l d DPS

EN TENSIÓN (Vp)

que aparece entre los terminales de un DPSdebido al paso de una corriente de descarga(IECIEC 6164361643--11::19981998+A+A11::20012001))..(IECIEC 6164361643 11::19981998+A+A11::20012001))..

• Los equipos electrónicos funcionan bien hasta600 V; presentan errores de funcionamiento600 V; presentan errores de funcionamientoentre 600 y 800 V y fallan por encima de los800 V.

• A menor nivel de protección en tensión, mejorel DPS.el DPS.


TENSIÓN RESIDUAL DE LOS DPS

La tensión de residual de los DPS nodebe ser mayor que el nivel desobretensión dado para la categoría II dela Tabla 1. Por ejemplo, para equipos contensión nominal de 120/208 V, la tensiónde reacción del DPS no debe ser mayorde 1,5 kV.

IEC 60364-4-443:1995+A.1:1998 443.3.2.1


Tabla 1Tabla 1Tabla 1Tabla 1TENSIÓN AL IMPULSO QUE DEBEN SOPORTAR LOS EQUIPOS

T ió l i l [kV]Nivel de tensión

[V] nominalIII II I

Tensión al impulso [kV]Contadores.

Tableros, interruptores,

cables, etc.

Electrodomésticos, herramientas

portátiles

Equipo electrónico

IV III II I120-240 ; 120/208 4 2,5 1,5 0,8

IV

1,5254/440 ; 277/480 6 4 2,5120/208

1000 8 6 4 2,5IEC 60364IEC 60364--44--443:1995+A.1:1998443:1995+A.1:1998IEC 60364IEC 60364--44--443:1995+A.1:1998443:1995+A.1:1998IEC 60364IEC 60364 44 443:1995+A.1:1998443:1995+A.1:1998IEC 60364IEC 60364 44 443:1995+A.1:1998443:1995+A.1:1998


V BIL para electrodomésticos1,5 kV

V pNivel de protección en tensión0,8 kV

cV*2

csV*2170 V

178 V

196 V MCOV (pico)

174 V sobretensión temporal 0*2 V

valor medio o de rectificaciónvalor eficaz, rms o nominal valor máximo nominal (rms)

valor de cresta, pico o máximo MCOV (rms)

120 V 126 V150 V170 V

108 V V mV 0V csV c

p

t

RELACIÓN DE TENSIONESRELACIÓN DE TENSIONESRELACIÓN DE TENSIONES


RELACIÓN DE TENSIONESRELACIÓN DE TENSIONES

Vp ≤ 0,75 BILV ≥ 1 25 V (MCOV)Vp ≥ 1,25 Vc (MCOV)

Vc ≥ 1 15 VcsVc ≥ 1,15 Vcs

Vcs = 1,05 Vo

Vt ≥ 1,45 Vo


CORRIENTE MÁXIMA DE DESCARGACORRIENTE MÁXIMA DE DESCARGA(Maximum Discharge Current)

Es el valor máximo o de cresta de lacorriente que puede desviar a tierra unq pDPS. Se utiliza para clasificarlos.

Se denomina Imax para una forma deonda 8/20 µs.

Se denomina Iimp para una forma ded 10/350onda 10/350 µs.


CORRIENTE NOMINAL DE CORRIENTE NOMINAL DE DESCARGADESCARGA

Para instalaciones que NO tengan sistemade protección externo y requieran DPS, lacorriente nominal de descarga deberá sermayor de 5 kA (8/20 µs) por cada modo deprotección.

IEC 60364-5-534:1997 534.2.3.4 60364


CORRIENTE NOMINAL DE CORRIENTE NOMINAL DE

Cuando se tenga protección externa y no

DESCARGADESCARGA

Cuando se tenga protección externa y nose especifique en el diseño, la corrienteserá como mínimo de 12 5 kA (10/350será como mínimo de 12,5 kA (10/350µs) por cada modo de protección. Larelación aproximada con respecto a lap ponda 8/20 µs es aprox. 1:10

IEC 60364-5-53:2001+A1:2002


CAPACIDAD DE CORTOCIRCUITOCAPACIDAD DE CORTOCIRCUITO

La capacidad de cortocircuito de un DPS

CAPACIDAD DE CORTOCIRCUITOCAPACIDAD DE CORTOCIRCUITO

La capacidad de cortocircuito de un DPS(en caso de falla del DPS), de acuerdo conel dispositivo de sobrecorriente asociadoel dispositivo de sobrecorriente asociado,ya sea interno o externo, debe ser igual omayor que la máxima corriente demayor que la máxima corriente decortocircuito esperada en ese nodo de lainstalacióninstalación.

IEC 60364-5-53:2001+A1:2002 534.2.3.5.


INSTALACIÓN DE DPS


MALA CONEXIÓN DE DPSMALA CONEXIÓN DE DPSMALA CONEXIÓN DE DPSMALA CONEXIÓN DE DPS

κΑ

μsL di/dt

L

DPSVL VR

L di/dt

VL=L di/dt+VR+L di/dt


CONEXIÓN CORRECTA DE DPSCONEXIÓN CORRECTA DE DPSCONEXIÓN CORRECTA DE DPSCONEXIÓN CORRECTA DE DPS

LDPS

VV VLVR

VVLL=V=VRRLL RR


DPS EN EL ORIGEN DE LA INSTALACIÓN

a

FUSIBLE

DP EQUIPO

a

PS

EQUIPO

b

BE

a+b ≤ 50 cm

IEC 947/0260364-5-53


DPS EN EL ORIGEN DE LA INSTALACIÓN FUSIBLE

EQUIPOEQUIPODP EQUIPOEQUIPOPS

bBE

b < 50 cm b

IEC 948/0260364-5-53


DPS EN EL ORIGEN DE LA INSTALACIÓN FUSIBLE

INTERRUPTOR DIFERENCIAL

INSTALACIÓN

D P S

O EQUIPO A PROTEGER

BEBE


ARTÍCULO 280 DEL NECARTÍCULO 280 DEL NEC


FORMASOC Bch F1FORMAS DE CONEXIÓN

OC c

F2

F3

DE DPSOC OC

D P S D P SD P S

N

CLASE I CLASE II CLASE II o III

BEPT

BEP

1. Transformador del OR y acometida.2. Tablero general3. Tablero de distribución4 Ci it l

Bch = Bobina de choqueOC = Protección de sobrecorrienteF1, F2, F3 = Fases

4. Circuito ramal


DPS CLASE III O CATEGORÍA A

PRINCIPALES CARACTERISTICAS:

Alarma visual yAlarma visual ysonora.

Conexión en punto deConexión en punto deuso.

Toma doble con polo aptierra, grado hospital ytierra aislada.


INSTALACIÓN DE DPS EN MEDIA INSTALACIÓN DE DPS EN MEDIA TENSIÓNTENSIÓN

INSTALACIÓN DE DPS EN MEDIA INSTALACIÓN DE DPS EN MEDIA TENSIÓNTENSIÓNTENSIÓNTENSIÓNTENSIÓNTENSIÓN


INSTALACIÓN CORRECTA DE DPS INSTALACIÓN CORRECTA DE DPS EN TRANSFORMADORESEN TRANSFORMADORES

INSTALACIÓN CORRECTA DE DPS INSTALACIÓN CORRECTA DE DPS EN TRANSFORMADORESEN TRANSFORMADORESEN TRANSFORMADORESEN TRANSFORMADORESEN TRANSFORMADORESEN TRANSFORMADORES

Fuente: IEEE 142 - 1991

CORTACIRCUITO

DPSINSTALACIÓN DE DPS EN

MEDIA TENSIÓN

EN POSTESIGUIENTE

EN POSTESIGUIENTE


PROTECCIÓN DE CABLES PROTECCIÓN DE CABLES BLINDADOS DE MEDIA TENSIÓNBLINDADOS DE MEDIA TENSIÓNBLINDADOS DE MEDIA TENSIÓNBLINDADOS DE MEDIA TENSIÓN


FINFIN


INTRODUCCIÓN A LOS DPS

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