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Protección contra sobretensiones UZIP. Dispositivos de protección contra sobretensiones. Dispositivos de la serie ZUBR D40

Si hay muchos electrodomésticos caros en tu casa, es mejor encargarte de organizarlos. protección integral Redes electricas. En este artículo hablaremos de dispositivos de protección contra sobretensiones, por qué son necesarios, qué son y cómo se instalan.

La naturaleza de las sobretensiones de los impulsos y su impacto en la tecnología.

Muchas personas conocen desde la infancia el ajetreo que supone estar desconectados de la red. electrodomésticos a la primera señal de que se acerca una tormenta. Hoy en día, el equipamiento eléctrico de las redes urbanas se ha vuelto más avanzado, por lo que muchas personas descuidan los dispositivos de protección básicos. Al mismo tiempo, el problema no ha desaparecido por completo, electrodomésticos, especialmente en casas particulares, todavía está en riesgo.

La naturaleza de la aparición de sobretensiones pulsadas (IP) puede ser natural o provocada por el hombre. En el primer caso, la IP se produce debido a la caída de un rayo en líneas eléctricas aéreas, y la distancia entre el punto de impacto y los consumidores en riesgo puede ser de hasta varios kilómetros. También es posible impactar torres de radio y pararrayos conectados al circuito de tierra principal, en este caso en red doméstica Aparece una sobretensión inducida.

1 - rayo remoto en líneas eléctricas; 2 - consumidores; 3 - circuito de tierra; 4 - cerca del rayo a las líneas eléctricas; 5 - rayo directo al pararrayos

Las fuentes de energía artificiales son impredecibles; surgen como resultado de sobrecargas de conmutación en subestaciones transformadoras y de distribución. Con un aumento asimétrico de potencia (solo en una fase), es casi imposible prever una fuerte sobretensión;

Las tensiones de impulso son muy breves (menos de 0,006 s), aparecen sistemáticamente en la red y, en la mayoría de los casos, pasan desapercibidas para el observador. Los electrodomésticos están diseñados para soportar sobretensiones de hasta 1000 V, que son las que ocurren con mayor frecuencia. Con tensiones más altas, se garantiza un fallo del suministro eléctrico; también es posible una rotura del aislamiento en el cableado doméstico, lo que provoca múltiples cortocircuitos e incendios.

Cómo funciona el SPD y cómo funciona

El SPD, dependiendo de la clase de protección, puede tener dispositivo semiconductor sobre varistores o dispongan de un descargador de contactos. EN modo normal El SPD funciona en modo bypass, la corriente en su interior fluye a través de una derivación conductora. La derivación está conectada a una conexión a tierra de protección a través de un varistor o dos electrodos con un espacio estrictamente regulado.

Durante una sobretensión, incluso una muy breve, la corriente pasa a través de estos elementos y se propaga a lo largo de la conexión a tierra o se compensa con una fuerte caída de la resistencia en el bucle de fase cero (cortocircuito). Después de que el voltaje se estabiliza, el pararrayos pierde rendimiento y el dispositivo vuelve a funcionar normalmente.

Así, el SPD cierra el circuito por un tiempo para que el exceso de voltaje se pueda convertir en energía termal. Al mismo tiempo, pasan por el dispositivo. corrientes significativas- de decenas a cientos de kiloamperios.

¿Cuál es la diferencia entre las clases de protección?

Dependiendo de las causas de la IP, se distinguen dos características de las ondas. alto voltaje: 8/20 y 10/350 microsegundos. El primer dígito es el tiempo que le toma a la IP marcar valor máximo, el segundo es el tiempo de caída a valores nominales. Como puede ver, el segundo tipo de sobretensión es más peligroso.

Los dispositivos de clase I están diseñados para proteger contra sobretensiones con una característica de 10/350 μs, que ocurren con mayor frecuencia durante la descarga de un rayo en líneas eléctricas a menos de 1500 m del consumidor. Los dispositivos son capaces de pasar brevemente una corriente de 25 a 100 kA a través de sí mismos; casi todos los dispositivos de Clase I se basan en descargadores.

Los SPD de clase II están enfocados a la compensación IP con una característica de 8/20 μs, los valores de corriente pico en ellos oscilan entre 10 y 40 kA.

La clase de protección III está diseñada para compensar sobretensiones con valores de corriente inferiores a 10 kA con una característica IP de 8/20 μs. Los dispositivos de las clases de protección II y III se basan en elementos semiconductores.

Puede parecer que instalar sólo dispositivos de Clase I como los más potentes es suficiente, pero no es así. El problema es que cuanto mayor es el umbral inferior de la corriente de rendimiento, menos sensible es el SPD. En otras palabras: con valores de IP cortos y relativamente bajos, es posible que un SPD potente no funcione y uno más sensible no pueda hacer frente a corrientes de tal magnitud.

Los dispositivos con clase de protección III están diseñados para eliminar los voltajes más bajos: solo unos pocos miles de voltios. Tienen características completamente similares a los dispositivos de protección instalados por los fabricantes en fuentes de alimentación para electrodomésticos. En caso de instalación de respaldo, son los primeros en asumir la carga e impedir el funcionamiento del SPD en dispositivos cuya vida útil está limitada a 20-30 ciclos.

¿Es necesario un SPD o una evaluación de riesgos?

En la norma IEC 61643-21 se establece una lista completa de requisitos para organizar la protección contra el suministro de energía; la instalación obligatoria se puede determinar utilizando la norma IEC 62305-2, según la cual se realiza una evaluación específica del grado de riesgo de caída de un rayo y la Se establecen las consecuencias causadas por el mismo.

En general, cuando se suministra energía desde líneas eléctricas aéreas, casi siempre es preferible instalar un protector contra sobretensiones de clase I, a menos que se hayan tomado un conjunto de medidas para reducir el impacto de las tormentas en el modo de suministro de energía: puesta a tierra de soportes, conductor PEN y elementos portantes metálicos, instalación de un pararrayos con circuito de puesta a tierra separado, instalación sistemas de ecualización de potencial.

Una forma más sencilla de evaluar el riesgo es comparar el coste de los electrodomésticos y dispositivos de seguridad desprotegidos. Incluso en edificios de varias plantas, donde las sobretensiones tienen valores muy bajos con una característica de 8/20, el riesgo de rotura del aislamiento o fallo de los dispositivos es bastante alto.

Instalación de dispositivos en el cuadro principal.

La mayoría de los protectores contra sobretensiones son modulares y se pueden instalar en un carril DIN de 35 mm. El único requisito es que el escudo para instalar el SPD debe tener caja metálica con conexión obligatoria al conductor de protección.

Al elegir un SPD, además de las principales características operativas, también debe tener en cuenta la corriente nominal de funcionamiento en modo bypass, que debe corresponder a la carga de su red eléctrica; Otro parámetro es el voltaje límite máximo, no debe ser inferior; alto valor en el marco de las fluctuaciones diarias.

Los DPS están conectados en serie al suministro monofásico o red trifásica, respectivamente a través de un disyuntor bipolar y tetrapolar. Su instalación es necesaria en caso de soldadura de los electrodos explosores o avería del varistor, lo que provoca un cortocircuito permanente. Las fases y el conductor de protección están conectados a los terminales superiores del SPD, y el conductor neutro está conectado a los terminales inferiores.

Ejemplo de conexión SPD: 1 – entrada; 2 - interruptor automático; 3 - SPD; 4 - bus de puesta a tierra; 5 - circuito de tierra; 6 - contador de electricidad; 7— máquina diferencial; 8 - a máquinas de consumo

Al instalar varios dispositivos de protección con diferentes clases La protección requiere su coordinación mediante choques especiales conectados en serie con el SPD. Los dispositivos de protección están integrados en el circuito en orden ascendente de clase. Sin aprobación, los SPD más sensibles asumirán la carga principal y fallarán antes.

Se puede evitar la instalación de estranguladores si la longitud línea de cable entre dispositivos supera los 10 metros. Por este motivo, los DPS de clase I se montan en la fachada incluso antes del contador, protegiendo la unidad de medida de sobretensiones, y los de segunda y tercera clase se instalan, respectivamente, en la ASU y en los cuadros de distribución de suelo/grupo.

Hay varias razones por las que se producen sobretensiones. Entre ellos se encuentran tormentas eléctricas, la aparición de cables, trabajos de soldadura, interferencias en la red eléctrica y varias situaciones carácter de emergencia.

Para proteger el cableado eléctrico de la casa y los dispositivos de consumo que funcionan en ella, se han creado dispositivos especializados. Son estos dispositivos los que se denominan "dispositivos de protección contra sobretensiones" (abreviado SPD).

De la manera más confiable red doméstica protegido mediante el uso de varias capas a la vez sistema de protección, ensamblado a partir de dispositivos de diferentes clases.

En la mayoría de los casos, dicha protección consta de tres etapas. Existe un GOST especial (R 51992-2002 (IEC 61643-1-98)), que regula la división de dichos dispositivos en tres clases.

clases de SPD

Clase I (B). Los dispositivos que pertenecen a esta clase protegen contra la caída directa de rayos en edificios o redes eléctricas aéreas. La instalación de estos dispositivos se realiza directamente en la ASU, o en el cuadro principal por donde entra el cable al edificio. Estos dispositivos están diseñados para una corriente de descarga de aproximadamente 30 a 60 kiloamperios.

Segunda clase (C). Estos dispositivos están diseñados para proteger las redes de distribución de energía de objetos contra interferencias de conmutación. Son capaces de funcionar como una segunda etapa protectora contra la caída de rayos. Se instalan en el cuadro de distribución y su corriente de descarga es de 20 a 40 kiloamperios.

Clase III (D). bloques que son dispositivos de protección de esta clase se instalan directamente delante del dispositivo de consumo. Estos dispositivos pueden tener un diseño muy diferente (enchufe, enchufe, módulo montado por separado o dispositivo montado en la pared). Su corriente de descarga no supera los 5-10 kA.

El elemento principal en la construcción de tales dispositivos era un varistor o descargador. Además, estos dispositivos incluyen un dispositivo indicador que puede indicar que el SPD ha fallado.

Uno de los indicadores negativos de estos "defensores" es que se calientan cuando se activan, por lo que necesitan tiempo para enfriarse, lo que reduce en gran medida la selectividad del dispositivo.

Un dispositivo de este tipo está montado, pero un varistor que ha fallado se puede cambiar fácilmente extrayendo este último de la carcasa.

Para lograr la protección del consumidor contra la exposición innecesaria a buena calidad, se requiere provisión de edificios sistemas eficientes puesta a tierra y ecualización de potencial. Para ello se utiliza un sistema de puesta a tierra del tipo TN-CS, el cual cuenta con separación del conductor neutro y de protección.

Luego se instalan dispositivos de protección, cuya distancia (de una clase a otra) debe ser de al menos 10 metros a lo largo del cable de alimentación. Sólo si se cumplen estas condiciones se puede garantizar el funcionamiento correcto de los dispositivos de protección.

En líneas aéreas, en el panel de entrada en postes. de la mejor manera posible Se activan sistemas basados en descargadores y cartuchos fusibles.

Los cuadros principales de los edificios están bien protegidos por SPD de primera y segunda clase, basados en varistores, y los cuadros de piso están equipados con sistemas de tercera clase. Como protección adicional, los enchufes están equipados con sistemas en forma de inserciones y varios cables de extensión.

Finalmente, me gustaría señalar que los dispositivos de este tipo reducen significativamente el porcentaje de fallas en los consumidores y lesiones humanas debido al alto voltaje, aunque no pueden brindar una protección completa al cien por cien. Por lo tanto, durante una tormenta, si es posible, conviene desconectar los consumidores más importantes de la fuente de alimentación.

Escriba comentarios, adiciones al artículo, tal vez me perdí algo. Échale un vistazo, me alegraré si encuentras algo más útil en el mío. Mis mejores deseos.

Las sobretensiones pulsadas en las redes eléctricas no son infrecuentes. Ocurren durante la caída de rayos directos o cercanos, por conmutación en redes de alta tensión, así como por diversos procesos de emergencia. Al mismo tiempo, los hogares privados que reciben energía a través de una línea eléctrica aérea (OHL) corren un riesgo especial.

El rayo es una descarga eléctrica de origen atmosférico que se desarrolla entre una nube de tormenta y el suelo o entre nubes de tormenta. Se cree que la corriente de un rayo directo es aproximadamente 100 mil amperios, y el voltaje es de hasta mil millones de voltios. La forma del pulso de sobretensión durante la caída de un rayo se muestra en la siguiente figura.

Es obvio que el impacto de un voltaje de decenas de miles de voltios en los aparatos eléctricos diseñados para 220 V conducirá al menos a su falla y, más a menudo, a su incendio.

Cuando usar SPD

La protección de edificios y estructuras contra incendios debido a la caída directa de un rayo se realiza mediante pararrayos. Para edificios residenciales, se trata de una malla de acero electrosoldada de 8 mm de diámetro sobre cubierta plana, con paso de celda de 15x15, o un cable tensado en la cumbrera de la cubierta si es de tipo inclinado.

La protección de equipos y cableado eléctrico contra los efectos de los rayos se realiza mediante dispositivos especiales. El uso de un SPD al ingresar una línea aérea a un edificio es obligatorio. Este requisito lo impone la cláusula PUE 7.1.22. Los SPD pueden aparecer como módulos montados en riel DIN o como dispositivos integrados en enchufes o tomas de corriente.

EN casa moderna Existe una cantidad considerable de electrodomésticos, instrumentos y electrónica. Al mismo tiempo, la mayoría de las casas privadas reciben energía a través de líneas eléctricas aéreas (OLT). En tal situación, tiene sentido disponer de un dispositivo de protección contra las sobretensiones que se producen en la red durante la caída de un rayo.

Un rayo que cae sobre una casa parece terrible.

Causas y naturaleza de los impulsos de sobretensión.

Muchas personas mayores, cuando salen de casa durante un largo período de tiempo, desconectan los cables de todos los aparatos eléctricos de las tomas de corriente a la antigua usanza, por miedo a los rayos. Actualmente, las líneas eléctricas están relativamente protegidas de las inclemencias del tiempo, y en electrónica de consumo Existe una protección básica contra impulsos con tensiones de hasta varios miles de voltios.

Así, en un edificio de apartamentos, al que se suministra electricidad a través de un cable subterráneo, el problema de la protección contra las tormentas está resuelto en gran medida.

En el caso del suministro de energía por vía aérea, es necesario tomar medidas integrales de protección contra la caída de rayos.

Pueden producirse efectos negativos de la electricidad atmosférica:

cuando un rayo cae directamente sobre una línea eléctrica cerca de la casa, lo que provoca un pulso de 10/350 μs (el primer valor es el tiempo de subida del pulso, el segundo es el tiempo de caída);
cuando un rayo cae sobre una línea eléctrica a larga distancia y produce una onda con una característica de 8/20 μs;
cuando hay una descarga de rayo en las inmediaciones y se aplica un pulso electromagnético a la línea eléctrica.

Opciones para patrones de caída de rayos

Clasificación de protección contra sobretensiones.

Chispas familiares

Tenga en cuenta que los impulsos de alto voltaje en la red también pueden ocurrir como resultado de un accidente en subestación eléctrica o una rotura del hilo neutro en una red trifásica. Como resultado de los efectos enumerados, los electrodomésticos y los dispositivos de conmutación eléctrica fallan. Si se rompe el aislamiento del cableado de la casa, habrá un corto cortocircuito, ignición e incendio.

Pararrayos de válvulas en una subestación eléctrica.

La base del supresor de sobretensiones es un varistor, es decir, una resistencia cuya resistencia varía según la tensión aplicada. Los pararrayos son más fiables, tienen tamaños más pequeños. EN situación específica Es posible instalar supresores de sobretensiones con las características más adecuadas.

En las redes de bajo voltaje que suministran energía a edificios residenciales, se utilizan dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD). Estos dispositivos modulares de pequeño tamaño se dividen en tres clases y pueden ser utilizados por propietarios de viviendas en casas propias y apartamentos.

Protectores de sobretensión modulares para instalación en cuadro eléctrico.

Los dispositivos de Clase I se instalan en el panel de entrada de un edificio residencial. Están diseñados para proteger contra rayos cercanos (hasta 1,5 km) y pasar corrientes de 25 a 100 mil amperios con una característica de pulso de 10/350 μs. Los SPD de clase II se montan en el cuadro de distribución como segunda etapa de protección contra rayos y pasan corrientes de 10 a 40 mil amperios con una característica de pulso de 8/20 μs.

Los dispositivos de clase III suprimen pulsos con una característica de 8/20 µs y están diseñados para corrientes de hasta 10 kA. Se instalan directamente al lado de electrodomésticos. Por diseño Los protectores contra sobretensiones de clase III pueden fabricarse en forma de módulos y montarse en un carril DIN, así como integrarse en una toma o enchufe de un consumidor de energía.

¿Es necesaria la instalación de un SPD en su caso?

Esquema eléctrico estándar para conectar un SPD en una red trifásica

El diagrama de conexión clásico del SPD permite la instalación secuencial de dispositivos de las tres clases. Si se limita únicamente a un dispositivo de Clase I, es posible que no funcione con pulsos relativamente débiles. Por el contrario, el protector contra sobretensiones de clase III más sensible no cumplirá su tarea bajo una influencia poderosa.

Existen normas y métodos para calcular el riesgo de caída de un rayo y evaluar las consecuencias. EN vista general No es necesario instalar SPD de Clase I si los soportes de la línea eléctrica están conectados a tierra, el cable neutro está conectado a tierra, se instala un pararrayos y se implementa un sistema de ecualización de potencial.

Sin embargo, sin tener conocimientos especiales en el campo del suministro de energía, es mucho más fácil proporcionar esquema estándar protección contra sobretensiones.

En cualquier caso, el impacto negativo de la descarga de un rayo se reduce considerablemente cuando se instala un pararrayos. Si aún no lo has hecho, lee el artículo.

Cómo funcionan los diferentes tipos de SPD

Los dispositivos de protección contra sobretensiones utilizan pararrayos o dispositivos semiconductores– varistores. Estos últimos se calientan cuando se activan y no funcionan bien cuando se someten a repetidos impactos de alto voltaje. El varistor debe enfriarse para volver a condiciones de trabajo. Los protectores contra sobretensiones de tipo modular suelen tener indicadores de rendimiento y pueden reemplazarse si fallan.

Diagrama electrico operación SPD

En voltaje normal En una red, la corriente fluye a través de conductores hasta la carga. Durante una sobretensión, el descargador se abre y permite que la corriente fluya a tierra. Una vez que la tensión de la red vuelve a los valores operativos, los elementos SPD se cierran nuevamente y el suministro de energía fluye como de costumbre.

Cuando se activa un dispositivo de protección, a través de él fluye una corriente de hasta decenas de miles de amperios. Al mismo tiempo, se destaca gran número energía, es decir, calor.

Dispositivo de protección contra sobretensiones de bricolaje

Un ejemplo de instalación de un SPD en un cuadro eléctrico.

La protección contra sobretensiones se puede realizar con sus propias manos. Se instala un protector contra sobretensiones de tipo modular en un panel de entrada con una carcasa metálica. En este caso, debe utilizar un dispositivo cuya corriente de funcionamiento nominal no sea inferior al valor limitado por el disyuntor de entrada. Además, el voltaje límite del SPD no debe ser inferior al permitido en su red.

El SPD de clase I se conecta después del disyuntor de entrada en una red monofásica o trifásica. Las líneas de alimentación protegidas están conectadas al dispositivo desde arriba y la conexión a tierra desde abajo. A continuación se muestra una variante del diagrama de cableado para conectar un protector contra sobretensiones clase I a red monofásica.

Diagrama de cableado para conectar un SPD en una red monofásica

Se instala un protector contra sobretensiones de clase II en el cuadro de distribución del interior de la casa. El dispositivo de protección de tercera clase se instala directamente en los consumidores. Si las etapas del dispositivo de protección están ubicadas cerca, se deben conectar choques entre ellas para su coordinación. De lo contrario, el SPD absorberá toda la corriente de carga con mayor sensibilidad. Si la distancia entre los dispositivos de protección es superior a 10 m, el cableado eléctrico actuará como estrangulador.

El tema de la selección y conexión de dispositivos de protección contra sobretensiones no es fácil para los no especialistas. En cualquier caso, las dudas restantes se pueden resolver a través del vídeo.

Si planea instalar un sistema de protección contra rayos en su hogar, y también si vive en áreas de tormentas eléctricas, entonces necesita planear la instalación de un dispositivo de protección contra sobretensiones, con nombre corto.

Dispositivos de protección contra sobretensiones de primera clase.

Los más populares en la protección del hogar son los SPD (dispositivos de protección contra sobretensiones) de primera clase. Su finalidad, protección del sistema. bajo voltaje(no más de 1000 voltios) distribución de electricidad de las siguientes fuentes de sobretensión en la red:

1. -P.U.M, impacto directo de un rayo, y no solo en el aire, sino también en la protección contra rayos montada de la casa o en la línea eléctrica aérea, cerca de la casa, o mejor dicho, cerca de la entrada del abonado a la casa. 2. -Otras descargas de rayos fuera del domicilio; 3.-Conexiones de capacitivas y/o cargas inductivas, así como cortocircuitos en líneas eléctricas de alta tensión.

Como puede ver, a partir de los propósitos enumerados del SPD, es bastante razonable usar este dispositivo, además de los enumerados anteriormente, si hay una línea eléctrica de alto voltaje cerca de la casa.

Conclusión uno

Los SPD (dispositivos de protección contra sobretensiones) son obligatorios en áreas de tormentas;
Se requiere un SPD si se instala un sistema de protección contra rayos en el hogar;
Los SPD se recomiendan en casas cerca de las cuales pasan líneas eléctricas de alto voltaje.

Nota: Cabe señalar que los SPD se dividen en pararrayos, varistores y pararrayos llenos de gas. Cada tipo de SPD tiene su propia finalidad y características. Al elegir un SPD, es importante comprender que la mayoría de los SPD producidos proporcionan protección efectiva, solo en esquemas de protección complejos, es decir, protección SPD en varios niveles. Desde este punto de vista, no es del todo correcto considerar el uso separado de SPD en la entrada de la casa.

Diagramas de conexión para SPD de primera clase.

Antes de considerar los esquemas de conexión de un SPD de primera, aquí te damos algunas recomendaciones para su instalación:

Los SPD se montan lo más cerca posible de la entrada de la fuente de alimentación.
Está permitido instalar el dispositivo en un panel de grupo separado, por ejemplo, un circuito de enchufe separado ().
Los conductores de conexión de los terminales del SPD deben ser de cobre con una sección transversal de 4 mm o más.
La longitud total de los conductores no debe superar los 50 cm.

Hay dos conexiones fundamentalmente importantes con los SPD de primera clasificación.

Repuestos en circuitos conductor-tierra (sobretensión longitudinal o modo común). Esquema A.
Repuestos en circuitos conductor-conductor (sobretensión transversal o antifase). Esquema B.

Esquema 1.

Los SPD (dispositivos de protección contra sobretensiones) de primera clasificación se instalan después del disyuntor introductorio, de acuerdo con las siguientes reglas:
El conductor N se pone a tierra en la entrada de la casa: El dispositivo se coloca entre los conductores L y PE;
El conductor N NO está puesto a tierra en la entrada de la casa: El dispositivo se coloca entre los conductores L y PE y entre los conductores N y PE.

El conductor N se pone a tierra en la entrada de la casa: El dispositivo se coloca entre los conductores L y PEN;
El conductor N NO está puesto a tierra en la entrada de la casa: El dispositivo se coloca entre los conductores L y N y entre los conductores N y PE.
Falta el conductor N. Conectamos el SPD en el punto medio, que conectamos a tierra (N\PE) a través de otro SPD.

En la práctica, el esquema 2 es la inmunidad al ruido de los equipos.

6 diagramas de conexión de SPD según el sistema de puesta a tierra.

Los diagramas de conexión de los SPD en circuitos con puesta a tierra TT merecen una consideración especial. Aquí solo los citaré y señalaré que conectar los SPD según el esquema 2 (sobretensión antifase) es más confiable.

Esquema de conexión SPD para TN-C y TN-C-S

Diagrama de conexión Usip en TN-S

Diagrama de conexión Usip en TT.

Diagrama de conexión Usip en TI.

Conclusiones

En cuanto al uso de SPD de primera clase, definitivamente se puede decir lo siguiente.

Aplicación de SPD en red electrica una vivienda particular no puede considerarse una recomendación obligatoria, como el uso de un RCD.
Lo que complica la situación con el uso de SPD es la individualidad del circuito de puesta a tierra del suscriptor, la ubicación dispositivo de entrada Y .
Por eso es necesario confiar, en primer lugar, en las instrucciones del fabricante y en las recomendaciones directas de un especialista que ve la situación localmente.