Cómo protegerse de las sobretensiones

Los equipos eléctricos modernos deben recibir energía eléctrica con ciertos parámetros de manera confiable y segura.

El desarrollo civilizado de la sociedad hace que las personas sean más dependientes de diversos dispositivos eléctricos y electrónicos, cuya resistencia al aumento accidental de voltaje no es muy grande.

Sobretensión en un producto (dispositivo) eléctrico: tensión entre dos puntos de un producto (dispositivo) eléctrico, cuyo valor supera el valor más alto de la tensión de funcionamiento. (GOST 18311-80).

La sobretensión puede ser causada por:

• encendido y apagado de consumidores de alta potencia, especialmente capacitivos o inductivos;

• descarga atmosférica directamente a la red de suministro eléctrico de la instalación o cerca de la instalación (sobretensión atmosférica);

• penetración de ondas de choque de otros equipos (por ejemplo, tuberías de agua) en el cableado eléctrico;

• Descarga electrostática entre dispositivos.

En caso de caída directa del rayo en la red de alimentación o indirectamente por inducción, sobretensión en algunos cables dentro de la casa puede alcanzar un nivel de varios kV a varias decenas de kV, y la resistencia a sobretensiones de los dispositivos electrónicos modernos no supera los 1,5 kV.

Las normas técnicas existentes obligan a utilizar sistemas de protección contra el rayo en la construcción. La norma europea 1EC 664A divide el cableado eléctrico en cuatro categorías de sobretensión: IV, III, II e I (Fig. 1).

Cada una de estas categorías corresponde a un cierto nivel de resistencia de aislamiento de impulso requerida (en kV). Esto se aplica tanto a los cables como a los dispositivos eléctricos conectados.

Separación del cableado eléctrico en categorías de sobretensión

Categoría IV: se aplica a los dispositivos ubicados en la primera parte del cableado: líneas eléctricas en los tableros principales, para los cuales la resistencia al impulso del aislamiento debe ser de al menos 6 kV (debido al riesgo directo de sobretensión atmosférica u otros tipos de sobretensión ).

Categoría III: se aplica a los dispositivos y partes del cableado eléctrico (por ejemplo, conexiones) amenazados: sobretensión atmosférica reducida por interruptores de sobretensión (tipo A) instalados en la primera parte del cableado; Consumidores de energía protegidos ETITEC D: sobretensión al encender y apagar dispositivos eléctricos de alta potencia.

Categoría II - se aplica a los dispositivos alimentados por cuadros de distribución expuestos al riesgo de sobretensiones atmosféricas, reducido por las lesiones por fuego de los lectores de tipo B.

Categoría I. — Se refiere a aquellas partes del cableado en las que el nivel de sobretensión está determinado por pararrayos tipo C.

Los propietarios de equipos valiosos (por ejemplo, equipos de información) deben ser conscientes del riesgo de sobretensión y tomar precauciones.

Los limitadores de tensión de varistores ETITEC son dispositivos modulares que protegen el cableado eléctrico de los efectos de las sobretensiones, tanto atmosféricas como de encendido-apagado.

El elemento más importante del limitador es un varistor. Un varistor es un reóstato de tableta hecho de óxido de zinc (ZnO), una aleación de metal y cerámica cuya resistencia no es lineal y depende en gran medida del voltaje entre sus terminales. Tiene una resistencia muy alta para tensión nominal baja (unos 275V) y muy pequeña para tensión del orden de varias decenas de kV.

Durante el funcionamiento normal del limitador, el elemento varistor está constantemente bajo tensión en la red. Debido a la alta resistencia antes mencionada para baja tensión, la corriente que fluye a través del varistor (llamada corriente de fuga) es muy pequeña (no más de 0,5 mA). La actividad protectora de este elemento consiste en hacer pasar a tierra la corriente de descarga tras alcanzar en sus terminales una tensión igual a su tensión de encendido.

El tiempo necesario para que el limitador actúe desde el momento en que se aplica la tensión de encendido es de varias decenas de nanosegundos. El corto tiempo de respuesta de los pararrayos de varistor es una ventaja sobre los descargadores de chispas. Después de disparar y pasar la descarga, el varistor limitador de corriente por un tiempo de retorno muy corto se eleva a un estado aislante, evitando el flujo de corriente posterior.

Los elementos de varistor permiten la conexión en paralelo para aumentar la capacidad de corriente de carga de los limitadores generales, lo que también es su principal ventaja.Cada limitador cuenta con un fusible térmico, que en caso de exceder la corriente admisible que circula durante el funcionamiento normal, apaga el varistor, creando un circuito abierto en el circuito eléctrico en el que actúa.

Clasificación de los pararrayos ETITEC

Según VDE 0675, los limitadores de tensión de varistores ETITEC se dividen en los siguientes grupos, según la función y el lugar de instalación, así como el nivel de protección requerido:

• A — limitador con abrazadera para línea (cable) sin aislamiento;

• B — limitador con abrazadera doble, ruptura del aislamiento en ambos lados — hasta 95 mm2;

• C — limitador con pinza lineal en vide conductores con aislamiento AsXSn de longitud 16 mm2 — 200 mm;

• D — pararrayos con abrazadera doble, ruptura del aislamiento en un lado — hasta 95 mm2;

• E — limitador sin soporte, perno con rosca M8.

Grupo A — ETITEC A. Los limitadores de este grupo están diseñados para proteger dispositivos y redes de baja tensión contra sobretensiones resultantes de la penetración de descargas en objetos ubicados cerca de líneas eléctricas aéreas o directamente en la línea a una gran distancia del lugar de instalación de estos limitadores.

Los limitadores se instalan de acuerdo con las normas pertinentes fuera de los sitios, en postes, especialmente en lugares donde la línea aérea pasa a la línea de cable y la tensión de impulso no debe exceder los 6 kV. más de 10 mm2 (Cu) y 16 mm2 (AI), y estos tramos deben ser lo más cortos posible.

Se recomienda colocar los interruptores automáticos instalados en las líneas en los puntos de puesta a tierra del conductor PE o del conductor de puesta a tierra neutro — PEN.En otros casos, debe hacer una conexión a tierra a la que debe conectar el cable PE o PEN al que está conectada la abrazadera de tierra del pararrayos. Resistencia eléctrica las sobretensiones no deben ser superiores a 10 ohmios.

Grupo B — ETITEC B. Los limitadores del Grupo B son la primera etapa de protección en el interior del edificio. Están diseñados para limitar las sobretensiones resultantes de:

• corrientes de descarga durante un rayo directo a un objeto;

• choque cercano o choque directo a la línea eléctrica del objeto, aire o cable, bajo voltaje;

• inducción de sobretensión atmosférica.

Su tarea principal es limitar las sobretensiones al nivel de resistencia de aislamiento de los receptores hasta la tensión de choque — 4 kV, así como la descarga al electrodo de puesta a tierra de la energía eléctrica liberada durante la caída directa de un rayo en la red de suministro de energía. Cuando se utilizan pararrayos ETITEC B, no hay necesidad de intervalos de protección - Los pararrayos de varistor, durante el paso de una gran corriente (extinguiendo la onda de choque), no provocan sobretensiones de arco, como es el caso de las bujías.

Grupo C — ETITEC C. La función principal de los protectores del grupo C (segunda etapa de protección) es reducir la sobretensión que pasa por los limitadores del grupo B, cuyo valor sigue siendo alto para los dispositivos protegidos.

Los limitadores deben conectarse en tableros de distribución en los lugares de distribución de cableado eléctrico. También se pueden conectar en el empalme o en el cuadro general (como primera etapa de protección) en instalaciones donde no se requiera protección en dos etapas, es decir,El nivel de sobretensión admisible que puede soportar el aislamiento de los receptores en la zona de conexión del limitador ETITEC C no debe ser superior a 2,5 kV.

Este tipo de pararrayos está diseñado principalmente para instalaciones en las que se requiere una corriente baja (alrededor de 0,3 mA) a través del pararrayos a tensión nominal Corriente de fuga desconocida.

Grupo D — ETITEC D. Los interruptores automáticos del Grupo D están diseñados para la protección de precisión de los consumidores que son particularmente sensibles a las sobretensiones de cortocircuito y cuya resistencia de aislamiento no supera los 1,5 kV. También son necesarios para proteger los dispositivos en caso de que la distancia entre el limitador del grupo C y el receptor sea demasiado grande (más de 15 metros).

Los descargadores del Grupo D deben funcionar junto con los descargadores de los Grupos B y C en un sistema de protección multinivel y ser adecuados para montar en un bus TN35 (bus DIN).

Pararrayos de varistor diseñados para un servicio a largo plazo, sin mantenimiento. En condiciones nominales, la duración de los limitadores se establece en 200 mil horas, y durante este período pueden activarse innumerables veces.

A los limitadores se han añadido elementos para la señalización remota de fallo de elemento de varistor como consecuencia de sobretensión cuando se superan determinados valores nominales. La capacidad de quitar la pila de varistores de la base del pararrayos es una ventaja de estos pararrayos sobre los bloqueados.