Introducción: causas y peligros de las sobretensiones Sobretensiones temporales Origen

1. Introducción: causas y peligros de las sobretensiones • Sobretensiones temporales • Origen • Soluciones y ejemplos • Sobretensiones transitorias • Origen (rayos, conmutaciones, conducidas, inducidas...) • Soluciones • Clases, coordinación, categorías... • Parámetros • Tipos de protectores ( Uc, Up, Imax, Iimp, Ifi...)

2. Introducción 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 • Valor típico: 5 a 40kA (95% de los casos) 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

3. Mapa caída de rayos últimas 12 horas

4. Introducción MotivosdelosdañossufridosenequipospropiedaddeFranceTelecom 35% 30% 25% 20% 15% 10% Dañosporinundaciones Tormentasde viento Accidentes Incendios Varios Rayos Robos 5% 0% • 100.000 ordenadores dañados anualmente en Europa. • Coste medio por accidente: 13.000 €. • Daños totales en equipos eléctricos: 500 millones de euros • 26% averías en equipos electrónicos por sobretensiones transitorias (datos estadísticos Compañías Aseguradoras)

5. Introducción Evolución del mercado Históricamente..... • Mercado reducido (Operadores de telefonía, infraestructuras....) • Mercado controlado por fabricantes “monoproducto” con políticas de venta directa a cliente final. Presente y futuro..... • Importante transformación a raíz de la entrada en vigor del nuevoREBT (ITC-BT 23 y Art.16.3) Nuevo impulso con la publicación de la GUIA-REBT. Septiembre 2005. • Aumento de la sensibilidad en los equipos, mayor electrónica: • Importante avance en la implantación de este tipo de producto  mayor notoriedad a todos los niveles.

6. 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

7. Consecuencias finales de las sobretensiones

8. Sobretensiones Temporales/Transitorias • Elevados Impulsos de Tensión • Pueden alcanzar varios miles de voltios. • Duración muy corta • Del orden the microsegundos. • Sobretensión Transitoria ≠ Sobretensión Temporal • Frente de onda muy rápido (dv/dt) • Origen: • 35% son externos a la instalación • 65% son internos a la instalación Voltios Daño irreversible Malfuncionamiento Degradación Sin efecto milisegundos microsegundos

9. TENSIÓN USIMPLE ( F-N) Sobretensiones Temporales Se produce cuando el valor eficaz de la tensión es superior al 110 % del valor nominal. SOLUCIÓN: USIMPLE( F-N) > 110 % Se mantiene en el tiempo, durante varios periodos, o permanentemente.

10. Sobretensiones Permanentes Solución para las sobretensiones permanentes para Interruptores trifásicos Esquema de conexionado:

11. Protección contra sobretensiones Ejemplos de esquemas eléctricos

12. Protección contra sobretensiones Ejemplos de esquemas eléctricos

13. Origen de las sobretensiones transitorias • Sobretensiones transitorias de origen atmosférico • 30% • Sobretensiones transitorias de maniobra • 70% SOLUCIÓN:

14. Sobretensiones Transitorias Forma de onda típica de corriente de rayo Valor típico:de5a40kA 30kA/μs

15. Sobretensiones Transitorias Origen de las sobretensiones transitorias Origen Interno • Fallos eléctricos • Conexión de baterías de Condensadores • Encendido y apagado de Motores • Fuentes Conmutadas • Máquinas de soldadura • Equipos de Proceso, …..

16. Sobretensiones Transitorias Sobretensiones transitorias de maniobra • Los cambios bruscos en las condiciones de funcionamiento establecidas de una red eléctrica provocan fenómenos transitorios: • Sobretensiones de dispositivos de desconexión debido a la apertura de los dispositivos de protección y control: fusibles, interruptor automático, contactores. • Sobretensiones de los circuitos inductivos debidas a arranques o paradas de motores, o la apertura de transformadores, como los centro de transformación de MT/BT. • Sobretensiones de circuitos capacitivos debidas a la conexión de baterías de condensadores a la red. Transitorios por maniobras

17. Sobretensiones inducidas Sobretensiones conducidas Sobretensiones debidas al aumento del potencial de tierra Tipos de sobretensiones atmosféricas (algunos MHz. 1  100 s) Sobretensiones de origen atmosférico 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.

18. 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

19. Sobretensiones Transitorias Parámetros de protección Tensión residual ( V )  Up: nivel de protecciónValor de pico de la tensión que aparece en bornes del limitador durante la circulación de In. Uc: tensión máxima admisible en régimen permanente (no conducción). In: intensidad nominal de descarga Intensidad de descarga en forma de onda 8/20µs que es capaz de derivar el limitador sin destruirse hasta 20 veces. Imax:intensidad máxima de descargaintensidad de descarga en forma de onda 8/20µs que es capaz de derivar el limitador sin destruirse una única vez. Up Uc In ( 20 veces ) Imax ( 1 vez ) Ic ( permanente) Intensidad que circula por el limitador ( kA )

20. 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 Categorías de las sobretensiones ¿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.

21. Sobretensiones Transitorias Clase del limitador • Instalaciones que por su situación y tipología presentan un riesgo dedescargas atmosféricas directaso extremadamente fuertes: - Instalaciones con pararrayos, repetidores de telefonía, parques eólicos, etc. CLASE I(10/350) !Riesgo Elevado! CLASE II(8/20) • Resto instalaciones con riesgo en función de la situación geográfica y la probabilidadde caída de rayos: - Instalaciones urbanas, rurales, residencial, terciario, etc. Gama ENCHUFABLE Gama FIJO

22. Sobretensiones Transitorias I pico=I imp. I 100% 50% Tests Clase I 10 µs t(µs) 350 µs Ondas normalizadas • Onda de corriente 10/350 µs: Impacto directo (pararrayos) : • Onda de corriente 8/20 µs: Impacto inducido I I pico=I n 100% 50% Tests Clase II 8 t(µs) 20

23. Sobretensiones Transitorias X 10 Ondas normalizadas 8/20 I pico kA 10/350 60 20 6 I max IEC 61643-1 / EN 61643-11 Impacto directo Clase 1 Iimp. 10/350 Impacto indirecto Clase 2 Imax 8/20 I imp.

24. Sobretensiones Transitorias Fin de vida progresivo del limitador Desconector térmico • Función integrada en el propio limitador • El envejecimiento progresivo del limitador es debido a la corriente de fuga que aumenta cada vez que el supresor deriva un impulso a tierra. • Un desconector térmico interno desconecta el supresor al final de su vida (antes de alcanzar su temperatura máxima)

25. 55 kA Imáx Curva Calibre 15 kA 15 kA 8 a 40 kA C 20 A 65 kA C 50 A Fin de vida brusco Destrucción del limitador por sobretensión muy alta Intensidad de descarga>Imax Se cortocircuita el varistor Necesidad de dispositivo de desconexión

26. Sobretensiones Transitorias Ejemplo práctico • Impulso Transitorio Inicial • Respuesta incorporando un SPD

27. Sobretensiones Transitorias Ejemplo práctico • Impulso Transitorio Inicial • Respuesta incorporando un SPD

28. Sobretensiones Transitorias Ejemplo práctico • Impulso Transitorio Inicial • Respuesta incorporando un SPD