1.
TRABTECH - La mejor solución contra desperfectos de sobre-tensiones
2.
Proceso de formación de sobre-tensiones en los conductores de la
red y de datos
2.1.
Las causas
2.2.
Acoplamiento galvánico
2.3.
Acoplamiento inductivo
2.4.
Acoplamiento capacitivo
3.
Protección contra sobre-tensiones para alimentaciones de corriente
4.
Instrucciones para la instalación
4.1.
Las causas
4.2.
Acoplamiento galvánico
4.3.
Acoplamiento inductivo
Con la excepción
de la protección secundaria modelo SST-230 de nuestra fabricación
(ver apartado Accesorios),. Información y Asesoramiento, dirigirse
a:
PHOENIX
CONTACT, S. A.
Polígono Industrial, Nave 12
33199 Granda -
Siero (Asturias)
Teléfono: 985 79 16 36
Telefax: 985 98 55 59
e-mail: info@phoenixcontact.es |
Enrique
Montes Rodríguez
Ingeniero
Industrial
Director de Marketing
|
Aquí se
encuentra el concepto completo de protección contra sobre-tensiones:
TRABTECH
Puede
ver, pinchando aquí, una muestra de daños irreparables causadas
por una chispita
1.
TRABTECH- La mejor solución contra desperfectos de sobre-tensiones. |
A menudo, las sobre-tensiones
son la causa de destrucción de equipos electrónicos y de
instalaciones. Al mismo tiempo, ya se espera una disponibilidad de servicio
permanente, por motivos de alta productividad en el puesto de trabajo.
Un concepto completo de protección contra sobre-tensiones, que no
sólo comprende la alimentación de corriente principal sino
también todos los circuitos secundarios del equipo a proteger,
ayuda a evitar desperfectos de alto coste y paros de sistemas.
Un circuito trabaja sin fallos con la tensión especificada para
el mismo. Como sobretensión peligrosa se entienden todos los aumentos
de tensión que conducen a sobrepasar el límite de tolerancia
superior de la tensión nominal. Aquí también cuentan
las sobre-tensiones transitorias debidas a maniobras de conmutación
y a las descargas de rayos, que se acoplan inductiva, galvánica
y capacitivamente en una instalación eléctrica. Las sobre-tensiones
transitorias tienen tiempos de ascenso muy cortos de pocos ms y los descensos
son relativamente lentos desde el margen de varias decenas de ms hasta
varias centenas de ms.
Las destrucciones debidas a sobre-tensiones de pueden evitar mediante la
puesta en cortocircuito muy rápida con la conexión equipotencial
de los conductores en los que inciden estas sobre-tensiones altas, pero
sólo por el lapso de tiempo en el que incide la sobretensión.
Esto se efectúa con componentes tales como descargadores de contorneo
deslizante, descargadores de gas, varistores y diodos supresores. Se suministran,
según la aplicación, como componentes independientes o como
módulos de protección contra sobre-tensiones combinados en
un circuito, y se conectan entre los conductores activos del circuito
de servicio así como derivados a tierra.
Bajo el concepto TRABTECH (Transienten-Absorptions-Technologie) están
agrupados todos los aparatos de protección contra sobretensiones
de PHOENIX CONTACT para la alimentación de corriente, técnica
de medición, control y regulación así como para interfaces
para datos y de telecomunicación.
2.
Proceso de formación de sobre-tensiones en los conductores de
la red y de datos |
2.1
Las causas
Las sobre-tensiones
se originan, en la mayoría de los casos, a través
de maniobras de conmutación e instalaciones eléctricas
y en la descarga electrostática.
Por lo demás, las descargas de rayos y con eso las destrucciones
resultantes de instalaciones eléctricas y electrónicas
debidas a interferencias electromagnéticas adoptan uno de los primeros puestos en
las estadísticas de desperfectos de las compañías
de seguros.
También mediante el efecto Compton en explosiones nucleares
se generan sobre-tensiones sumamente altas.
El acoplamiento de sobre-tensiones de un sistema a otro puede ser
galvánico, inductivo o capacitivo. En el ejemplo de descargas
de rayos se ilustran los diferentes tipos de acoplamientos.
2.2 Acoplamiento
galvánico
Bajo el aprovechamiento
de impedancias comunes se acoplan sobre-tensiones galvánicamente
de la fuente de parásitos al absorbedor. La gran pendiente
de la corriente
|
|
provoca una
sobretensión esencialmente sobre el componente inductivo
L según la ley:
UL= Lo di/dt
Esta alta tensión se puede acoplar a los conductores conexionados
a través de las picas de la conexión equipotencial.
2.3 Acoplamiento
inductivo
El acoplamiento
inductivo tiene lugar a través del campo magnético
de un conductor en presencia de corriente. Este campo magnético
induce puntas de tensión a los bucles de corriente cercanos.
2.4 Acoplamiento
capacitivo
Bajo este concepto
se entiende la posible descarga de una tensión, de un conductor
a otro, ocasionada por diferencias de potencial grandes.
Las sobre-tensiones
ponen en peligro o destruyen en alto grado las instalaciones eléctricas
y electrónicas. Así es que el número de desperfectos
y las sumas totales de los costes han aumentado considerablemente
en los últimos años. Las estadísticas de las
compañías de seguros hablan con claridad.
Los desperfectos o destrucciones que se tienen en equipos aparecen,
a menudo, exactamente cuando se necesita una disponibilidad de servicio
permanente. Además de los costes para la readquisición
o reparación se tienen otros costes debidos a los tiempos de
paro de las instalaciones afectadas o por la pérdida de software
y de datos.
Por regla general, la gama de desperfectos se extiende desde los conductores,
placas de circuito impreso o equipos de conexión destruidos
hasta destrucciones mecánicas considerables de las instalaciones
de edificios. Estos desperfectos se pueden evitar con TRABTECH, el
concepto completo de protección contra sobre-tensiones de PHOENIX
CONTACT. |
3.
Protección contra sobre-tensiones para alimentaciones de corriente |
La gran experiencia
de Phoenix Contact en el campo de la protección contra sobre-tensiones
muestra que se ha acreditado una protección selectiva de red de
varios niveles. Las medidas necesarias para la protección contra
sobre-tensiones de las alimentaciones de corriente de instalaciones y aparatos
de dividen en los niveles siguientes:
- Descargadores de corrientes de rayo como protección basta.
- Descargadores de sobre-tensiones como protección media
- Descargadores de sobre-tensiones como de protección de aparatos.
Estos niveles se diferencian
fundamentalmente en la capacidad de derivación y en la concepción
para el montaje en lugares determinados dentro de la instalación
a proteger. La capacidad de derivación así como la limitación
de tensión necesaria quedan determinadas por el poder aislante
de la parte de la instalación donde debe instalarse el descargador.
A tal efecto ya existe una definición en la IEC 664/ IEC 664 A/
DIN VDE 0110-1
"Coordinación de aislamientos para aparatos en instalaciones
de baja tensión, especificaciones generales", ver foto.
Como lugares de instalación
o de montaje para los descargadores de sobre-tensiones cuentan dentro de
la instalación a proteger.
- La alimentación de la red central o alimentación principal,
- La alimentación secundaria,
- La conexión de aparatos.
El primer nivel de la protección selectiva contra sobre-tensiones
en la alimentación de corriente exige el empleo de un descargador
que tiene que dominar las corrientes transitorias de gran energía
conforme a los parámetros de las corrientes de rayo según
IEC 1024-1. Este alto poder de derivación lo ofrece el descargador
de corrientes de rayo FLASHTRAB.
Como segundo nivel, con función de protección media, tienen
que instalarse descargadores de válvula del grupo de producción
VALVETRAB.
Los lugares de montaje son las distribuciones secundarias conectadas detrás
de la alimentación principal.
La protección de aparatos, como tercer nivel, tiene que instalarse
directamente delante de los aparatos a proteger. Se dispone de descargadores
de diferentes construcciones tales como tomas de corriente, adaptadores
para tomas de corriente, regletas de tomas de corriente o de módulos
de montaje sobre carril. En la instalación debe tenerse en cuenta
de colocar los descargadores de los diferentes niveles desacoplados entre
sí. El desacoplamiento se puede conseguir intercalando inductividades.
Dichas inductividades provocan la protección de un descargador
de poca potencia a través del descargador de mayor potencia.
Por regla general, los conductores distribuidos entre los diferentes niveles
actúan como inductividades de desacoplamiento. Para el desacoplamiento
es suficiente en término medio:
- 10 m. entre el descargador de corrientes de rayo y la protección
media.
- 5 m. entre la protección media
Sin embargo, si las
longitudes de conductor no son suficientes, se dispone del módulo
de desacoplamiento L-TRAB como "equivalente de conductor". L-TRAB
se puede instalar entre FLASHTRAB y VALVETRAB, sin precisar gran trabajo
de cableado. Con los puentes enchufables MPB... se pueden realizar fácilmente
las conexiones necesarias ente los módulos.
FLASHTRAB es un descargador
de corrientes de rayo de un canal para empleo en la alimentación
central. FLASHTRAB domina tanto las sobre-tensiones procedentes de descargas
lejanas como las descargas en la caída directa de rayos con corrientes
en la caída directa de rayos con corrientes transitorias hasta
25 kA o 60 kA, según la ejecución conforme a la forma del
impulso 10/350 ms. Considerando las posibles corrientes de rayo, según
IEC 1024-1 y IEC 1312, si no se tienen cálculos especiales, para
una alimentación de corriente de 4 hilos se debe esperar como máximo
25 kA y para una alimentación de 2 hilos como máximo 50
kA (10/350) ms por conductor.
La parte esencial del descargador de corrientes de rayo FLASHTRAB son
los electrodos de alta potencia patentados, desarrollados sobre la base
de una tecnología completamente nueva. La determinación
de la forma de construcción y el modo de funcionamiento de los
electrodos ha resultado ser muy importante para el dominio de la enorme
energía eléctrica en la derivación de la corriente
de rayo y de las corrientes repetitivas de la red después de un
proceso de derivación.
Los materiales especiales y la forma del contorno interior de la carcasa
garantizan que las altas fuerzas mecánicas resultantes del gran
aumento de presión del descargador no conduzcan a desperfectos.
FLASHTRAB dispone de la confortable técnica de conexión
de los bornes Biconnect. Cada borne de conexión presenta una ranura
para insertar el índice ZBN 18 rotulado con rotulaciones estándar
o como variante sin rotular para rotulación individual.
FLASHTRAB se ha diseñado para una tensión de dimensionamiento
400 V y basa sobre la Arc C hopping technology. Debido a este funcionamiento,
para los procesos de ignición debidos a sobretensiones se consigue
una curva característica de ignición casi estática
entre los electrodos en forma de arco. Debido a esta forma de los electrodos,
el arco avanza hacia afuera y se destruye sobre una placa de rebotamiento
en varios arcos parciales. Este comportamiento de ignición y derivación
favorece considerablemente la extinción del arco una vez finalizado
el proceso de derivación, es decir, las posibles corrientes repetitivas
de la red se limitan considerablemente. El trayecto de arco de FLASHTRAB
actúa como un bloqueo de corriente repetitiva y alcanza de esta
forma la extraordinaria alta resistencia a la corriente de cortocircuito
para igual alta tensión de dimensionamiento del descargador. De
esta forma se obtiene la ventaja de no hacer reaccionar forzosamente los
fusibles de la instalación instalados detrás de FLASHTRAB
después de cada proceso de derivación, como resultado de
altas corrientes repetitivas de la red.
En la siguiente tabla,
se indican las corrientes nominales de fusibles apropiadas para alimentaciones
con una corriente de cortocircuito máxima escalonada hasta 4 kA.
Se han ilustrado las corrientes nominales más bajas que no conducen
a la reacción de los fusibles y de este modo tampoco a la interrupción
de corriente.
Para las pruebas y determinaciones de los valores de los fusibles, se
han elegido fusibles que cumplen con la norma DIN VDE 0636 parte 21.
Con un ancho de 17,5 mm., el FLT 25-400 es el cargador de corrientes de
rayo más pequeño que existe, y de esta manera la protección
ideal para la alimentación central de todos los edificios e instalaciones
en zonas industriales y de viviendas.
El descargador de corrientes de rayo de mayor potencia FLT 60-400 se utiliza
para la protección de edificios expuestos a gran peligro de rayos
como pueden ser instalaciones industriales de gran superficie, edificios
independientes con instalación de protección contra rayos
e instalaciones en lugares expuestos.
En sistemas TT, los fallos de aislamiento causados por desperfectos de
cables o de aparatos en la zona delante del interruptor de seguridad FI,
pueden ocasionar tensiones de contacto peligrosas.
Con el nuevo descargador de corriente suma FLASHTRAB FLT 100-TT pueden
realizarse aplicaciones para descargador de corrientes de rayo para seguridad
aumentada de personas en la alimentación central de sistemas TT.
Independientemente de la forma de la red, en el pasado todos los descargadores
de corriente de rayo de las fases activas L1, L2, L3 y N se derivaban
directamente a tierra o se conectaban a PE.
Básicamente no hay nada en contra, ya que debido al alto poder
de derivación no es de esperar una sobrecarga del descargador de
corrientes de rayo unida a cortocircuito y corriente residual a tierra.
A
Corriente
de cortocircuito esperada en el lugar de montaje
kAef
|
B
FLT
25-400
Valor de seguridad mínimo para tensión de red nominal
A
gL
|
FLT
60-400
Valor de seguridad mínimo para tensión de red nominal
A
gL
|
FLT
PLUS
Valor de seguridad mínimo para tensión de red nominal
A
gL
|
400
V |
230
V |
400V |
230
V |
400
V |
230
V |
25
10
6,0
5,0
4,0
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0 |
-1)
-1)
-1)
-1)
-1)
-1)
-1)
100
63
50 |
-1)
-1)
-1)
-1)
-1)
100
100
80
50
35 |
-1)
-1)
-1)
-1)
-1)
125
125
100
63
50 |
-1)
-1)
-1)
-1)
125
100
100
80
50
35 |
250
100
63
50
40
40
35
35
25
20
16
16
|
200
80
50
40
35
35
25
25
20
16
16
16 |
Tabla 15/1: Protección
por fusible FLASHTRAB:
Fusibles (columna B) que no reaccionan para la corriente de cortocircuito
esperada en el lugar de montaje (columna A)
1 Las corrientes de cortocircuito no indicadas o valores mas altos que
los expuestos no pueden dominarse sin la relacción de un fusible previo.
Si se utilizan fusibles previos mas grandes pueden conducir a una destrucción
del descargador como consecuencia de una corriente repetitiva de la red
demasiado alta.
Sin embargo, a pesar
del alto poder de derivación no se puede excluir por completo una
sobrecarga de los descargadores de corrientes de rayo. Las cargas muy
altas sobre todo las que resultan de las corrientes repetitivas de la
red, es decir, las que surgen después del proceso de derivación,
pueden causar en caso individual un cortocircuito de electrodos. La consecuencia
seria una corriente de defecto, si el descargador de corrientes de rayo
tienen que instalarse delante de los interruptores de corriente de defecto
por razones de funcionamiento, en un caso de fallo de este tipo tampoco
se tiene una desconexión.
Una solución elegante para esta problemática ofrece la aplicación
de sistema T especial con el descargador FLT 100-TT:
- Para la protección de los conductores activos debe instalarse
en primer lugar un descargador de corrientes de rayo usual FLT 25-400
o FLT 60-400 de cada fase L1, L2, L3 al neutro (N)
- Adicionalmente, un descargador de corriente suma FLT 100-TT en serie,
es decir, entre N y PE De esta manera un cortocircuito de electrodos en
un descargador instalado entre L y N origina una corriente de cortocircuito
que hace reaccionar el fusible preconectado. De tal forma se evitan tensiones
de contacto inadmisibles. Debido a la suma de todas las corrientes parciales
de rayo procedentes de los descargadores de corrientes de rayo L-N, el
descargador de corrientes de rayo N-PE tiene que presentar un poder de
derivación sumamente alto.
FLT 100-TT domina la corriente transitoria suma que puede resultar de
los acoplamientos de sobre-tensiones en todos los conductores activados
L1, L2, L3 y N. Según IEC 1024-1 y IEC 1312 son 100 kA (10/350)
ms.
FLT 100-TT, debido a sus características de potencia, tiene que
instalarse únicamente como descargador de corrientes suma entre
N y PE.
FLT 100-TT es de igual contorno que el de la "familia de descargadores
modulares" y puede insertarse con el sistema de puentes MPB en todas
las aplicaciones, conforme a la practica. A menudo, la instalación
de FLASHTRAB y VALVETRAB solo puede efectuarse directamente de manera
conjunta en un lugar de montaje. Un ejemplo son los armarios de distribución
en los que también se tiene dispuesto un control electrónico
en la cercanía de la alimentación central. En este caso,
por un lado, son necesarios dos niveles de protección y, por otro
lado, no se dispone de la longitud de cable imprescindible de 10 m para
el desacoplamiento entre FLASHTRAB y VALVETRAB.
La solución para estos casos de aplicación se denomina "L-TRAB".
L-TRAB sirve como ayuda de conmutación para VALVETRAB. Durante
un proceso de derivación, la corriente de derivación origina
la tensión limitadora en el descargador de sobre-tensiones y en
la inductancia de desacoplamiento la tensión de conmutación.
De la suma de ambas tensiones a través de VALVETRAB y L-TRAB se
obtiene la tensión de reacción para FLASHTRAB. La ventaja
de esta aplicación para lugares con poco espacio, es que para un
nivel de protección de 1,5 kV incluso pueden dominarse corrientes
transitorias procedentes de descargas directas de rayo.
El contorno de la carcasa de LT-35 coincide también con el de la
"familia de descargadores modulares". De esta manera, FLASHTRAB,
LT-35 y VALVETRAB pueden montarse conjuntamente sobre el perfil soporte
y conectarse, conforme a la práctica, con el sistema de puentes
MPB. LT-35 se ha dimensionado para una corriente de servicio de 35 A.
Los conductores de conexión de 0,5 m de longitud de LT-63/PR1 facilitan
una construcción individual, p. ej. en una segunda fila, sobre
un carril encima de los descargadores. LT-63 /PR1 se ha dimensionado para
una corriente de servicio de 65 A.
4.
Instrucciones para la instalación |
Con el equipo trabajando
a plena carga, anótense las tensiones de salida con máxima,
mínima y nominal tensión de entrada. La regulación
a la línea es la máxima de las desviaciones de tensión
anotadas expresadas como un porcentaje de la tensión de salida
referenciadas a la tensión nominal de entrada.
4.1
Montaje
FLASHTRAB está
previsto para el montaje en el campo de distribuidores/contadores.
Para el montaje en otros campos, sólo pueden emplearse las
cajas de instalación homologadas por Phoenix Contac.
FLASHTRAB puede montarse directamente sobre superficies de montaje
o instalarse en paredes de armarios de distribución con un
perfil simétrico de altura >= 7,5 mm. Para estabilizar
la construcción tiene que disponerse a la derecha y a la
izquierda de un grupo de FLASHTRAB un tope final E/UK.
4.2 Instalación
Al reaccionar
el descargador de corrientes de rayo, los descargadores gasean y
expulsan las emisiones de la zona de las cámaras de extinción
por el tabique posterior de la caja de FLASHTRAB. Para evitar cortocircuitos
en las piezas y conductores desnudos en tensión así
como para evitar inflamaciones en los materiales combustibles, entre
FLASHTRAB y las piezas/materiales mencionados, tiene que mantenerse
una separación de 10 cm. Esta separación puede sustituirse
utilizando un encapsulado/blindaje con materiales incombustibles.
Las piezas desnudas en tensión, p.ej. barras colectoras dispuestas
dentro del área de gaseo de FLASHTRAB, tienen que asegurarse
mediante tabiques separadores apropiados, para evitar el salto de
chispas debido al aire ionizable.
4.3 Fusible
previo
En virtud de
las normas y prescripciones nacionales e internacionales futuras,
el descargador de corrientes de rayo FLASHTRAB se tiene que instalar
con un fusible previo adicional F2 que garantiza una selectividad
con F1. Para fusibles según DIN VDE 0636 este requisito se
cumple si los valores de corriente nominal de F2 respecto a F1 están
en relación de 1:1,6, es decir, F1 tiene que dimensionarse
dos medidas de calibre por encima de F2. Si F2 reacciona debido
a corrientes repetitivas de la red demasiado altas, la instalación
continua en estado de servicio por medio de F1.
En caso de reacción de F2, se desconecta FLASHTRAB de la
línea afectada y con ello también la acción
de protección. Por eso se aconseja el control en combinación
con un dispositivo de indicación para el caso de reacción
de F2.
Como protección en caso de cortocircuito, el fusible previo
más. para FLT 60-400 y FLT-PLUS puede ser de 250 y para FLT
25-400 de 125 A. Tienen que cumplirse las condiciones de desconexión
según DIN VDE 0100-410. Una función correcta del descargador
exige una conexión equipotencial completa de acuerdo a las
normas vigentes.
El cable para la conexión equipotencial tiene que dimensionarse
según IEC 1024-1: 1990/ENV 61 024-1: 1995. Por eso, la sección
mínima tiene que ser de 16 mm2 CU. Para fusibles previos
> 125 A gL, se requiere una sección mínima de 25
mm2 CU. Para un montaje sencillo se tienen a disposición
los puentes para cableado MPB 18/1 se utiliza como ayuda para la
elección del tipo de puente necesario para las diferentes
combinaciones de descargadores.
|
Puede
ver, pinchando aquí, una muestra de daños irreparables causadas
por una chispita
|