TemMasterArtculo N 8

SUPLEMENTO TCNICO TERASAKI INNOVACIONES EN PROTECCIN

Agosto/Sept. 2006

Proteccin contra sobretensiones (I)Conceptos bsicos de las sobretensiones, sus causas y como evitar sus efectosA - Sobretensiones transitorias a1) Cmo denirlas?Una sobretensin transitoria es toda tensin que tiene un valor de cresta superior al correspondiente a la tensin mxima del sistema, en rgimen permanente, en condiciones normales de funcionamiento y una duracin inferior a una semionda (10ms) Tensin mxima del sistema = Tensin ecaz x 2 Ej. 400V (valor ecaz) x 2 = 568V (valor de cresta)

Los daos causados por las sobretensiones elctricas transitorias dependen de su forma de onda, que se dene, esencialmente, por tres parmetros. Tiempo de subida (ondas con frente muy escarpado son ms peligrosas) Valor de cresta Duracin del impulso Esas ondas se identican con: Ts/Td Ts = tiempo de subida

{

Onda de tensin Onda de intensidad

t90 - t30 Td = tiempo de descenso t90 - t10

{

Onda de tensin Onda de intensidad

t50 - t30 t50 - t10

Ejemplos de ondas normalizadas a efectos de ensayos sobre los equipos Ondas de tensin: 1,2/50s Ondas de intensidad: 8/20s

a2) Origen de las sobretensiones transitoriasLas sobretensiones que mayores daos pueden provocar son las de mayor contenido energtico. Los fenmenos que ms habitualmente generan sobretensiones de alto contenido energtico son: Maniobras en la propia red Conmutaciones de transformadores, motores o inductancias Variaciones bruscas de carga en la red Inducciones mtuas entre lneas Contactos accidentales... Parsitos Industriales Hornos de arco Equipos de soldadura Lmparas de descarga... Domsticos Aire acondicionado Fotocopiadoras Tubos uorescentes...

Descargas atmosfricas El modo de accin sigue el esquema siguiente: Origen de las perturbacionesRayos Parsitos Maniobras

TransmisinLneas de energa Lneas de telecomunicaciones Lneas de datos Redes de tierra

Equipos vctimasAparatos elctricos Aparatos electrnicos

RiesgosMal funcionamiento Envejecimiento prematuro Destruccin

TemMasterPrincipio de funcionamiento

Proteccin contra sobretensiones

a3) Limitadores de sobretensiones. Cmo funcionan?Para evitar los daos derivados de una sobretensin, deberamos asegurar la equipotencialidad entre todas las partes del sistema. No se puede prever una conexin equipotencial entre los conductores activos. Pero, al menos, deberamos asegurar esa equipotencialidad durante el tiempo en que se presenta una sobretensin. El instrumento tcnico que permite realizar esa equipotencialidad temporal es el limitador de sobretensiones (surge arrester) Cuando en el conductor protegido la tensin supere el umbral de funcionamiento, el limitador derivar a tierra la intensidad asociada a la sobretensin, limitndola a un valor no destructivo, que depende del tamao del limitador y de la tecnologa utilizada. Apto para intensidades de elevada energa y elevado valor de cresta (rayos) Umbral de funcionamiento elevado Tiempo de respuesta elevado Tiempo de respuesta inferior al de arco Capacidad de descarga inferior al de arco Umbral de funcionamiento variable en funcin del tipo de impulso (imprevisible) Capacidad de descarga reducida (no adecuados para estar en primera lnea) Tiempo de respuesta muy corto Sujeto a envejecimiento (debe controlarse su vida) Tiempo de respuesta muy corto (el que ms) Capacidad de descarga reducida (no adecuados para estar en primera lnea) Valor de cresta admisible reducido

Tipos ms utilizados: Descargador de arco

Descargador de gas

Varistor

Diodo

De estas diferentes caractersticas se deriva que la proteccin global ptima es la realizada estableciendo diversos grados de proteccin y utilizando componentes de distintas tecnologas para cubrir el ms amplio espectro de sobretensiones que puedan presentarse afectando al sistema que deseamos proteger. Cuando se instala ms de un limitador en una misma instalacin, debe analizarse la coordinacin entre ellos. Si no existe una buena coordinacin, puede darse el caso de que la energa asociada a una sobretensin, se reparta de forma que alguno de los limitadores vea superada su capacidad de descarga, lo que puede resultar peligroso. La coordinacin entre dos limitadores queda asegurada cuando entre ellos hay una determinada inductancia. Puede ser suciente el conductor entre los dos limitadores, si tiene una longitud mnima adecuada. En caso contrario es conveniente instalar inductancias de desacoplamiento.

Las tres caractersticas fundamentales de los limitadores de sobretensiones transitorias, que hay que tener en cuenta, son: Intensidad mxima de descarga con onda de 8/20s (normalmente de 10 a 100kA) Tensin residual con onda de choque de 8/20s (debe ser inferior a la tensin de aislamiento de los equipos protegidos) Tiempo de respuesta lo ms corta posible (preferible del orden de nanosegundos)