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Dispositivos de Proteccin contra Sobretensiones (DPS)Pedro CedielIngeniero de ProductoActividad BT

Aldemar GuerraIngeniero de AplicacionesSurge Protection Business LATAMSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 1Qu es una Sobretensin Transitoria?Elevados Impulsos de Tensin

Pueden alcanzar varios miles de voltios.

Duracin muy corta

Del orden de microsegundos.Sobretensin Transitoria Sobretensin Permanente (TOV)

Frente de onda muy rpido (di/dt)

Origen:

35% son externos a la instalacin65% son internos a la instalacinNo hay efectosDegradacinMalfuncionamientoDaoVoltiosDuracin del EventoMicrosegundosMilisegundosSegundosImpulsoTOVSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 2Qu es una Sobretensin Transitoria?La Sobretensin Transitoria dura solo microsegundos.

Los DPS NO protegen contra otros Problemas de Calidad de Energa como Sobretensiones Permanentes, Subtensiones, Factor de Potencia o Armnicos. Los DPS estn diseados para proteger contra Sobretensiones Transitorias nicamente.

Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 3Origen de las Sobretensiones Transitorias Origen ExternoRayo

Cada DirectaCada IndirectaAcoplamiento Inductivo.Acoplamiento Resistivo.

Maniobras en la red de suministro

Cambiador de tomas en cargaReconectadores.

Otros consumidores

Conmutacin de cargas en instalaciones cercanas.

Forma de Onda Combinada

1.2x50s en circuito abierto, voltaje8x20s en cortocircuito, corriente

MilisegundosVoltiosOnda Combinada

Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 4

Origen de las Sobretensiones Transitorias Origen InternoConmutacin

Fallos elctricosConexin de Bancos de CondensadoresEncendido y apagado de MotoresFuentes ConmutadasEquipos de soldaduraEquipos de Proceso, ..

Forma de Onda Ring Wave

Tiempo de cresta 0.5s Frecuencia 100kHz

MilisegundosVoltiosRing WaveSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 5Efectos de las Sobretensiones TransitoriasDestruccin de la Electrnica

Se incrementa el coste de Reparacin / Sustitucin.

Mal funcionamiento de equipos

Fallos temporales de operacinFallos en la operacin que requieren intervencin (prdida de memoria, cortes en el sistema)

Degradacin de equipos:

Incremento en el coste de mantenimiento

Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 6Cdigos & EstndaresSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 7UL & IEC

UL & IEC8-65KA per Pole10-250KA Mode20-500KA Phase

TVSS (SPD)SPD TVSS = Transient Voltage Surge Suppressor SPD = Surge Protective Device 616431449

Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 88 | Presentation | Name | Department | Date

82Estandar de Producto ULUL 1449 Segunda Edicin (2005) para los TVSS

Requiere que todos los DPSs sean certificados con los nuevos niveles de Fallo de Corriente Intermedio:

100 A, 500 A, 1000 A SCCR

TODOS los fabricantes DEBEN cumplirlo desde Febrero 9, 2007

Los productos son ensayados cUL/cUR y cumplen con C22.2 NO. 8-M1986 y ECN NO. 516

UL 1449 Tercera Edicin

Recientemente adoptada por el Comit Tcnico de Estandarizacin UL1449.Efectiva a partir de Septiembre de 2009

UL 1283 Cuarta Edicin (1998) para filtros EMI

Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 9Guas ANSI/IEEEANSI/IEEE C62.41.1 (2002)

IEEE Guide on the Surge Environment in Low Voltage (1000V and Less) AC Power Circuits

ANSI/IEEE C62.41.2 (2002)

IEEE Recommended Practice on Characterization of Surge Voltages in Low Voltage AC Power Circuits

ANSI/IEEE C62.45 (2002)

IEEE Recommended Practice on Surge Testing for Equipment Connected to Low Voltage AC Power Circuits

Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 10IEC 61643-1 (EN 61643-11)

1998, first issue (version 1.0)

2001-2002, amendments

2005, version 2.0, including:

Transient overvoltage withstand (extending life in limited surge conditions)

Coordination with disconnecting circuit-breakers

Estandar de Producto IECSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 11IEC 60364: Electrical installations of Buildings

Identifies situations of high risk where surge arresters are declared mandatory

IEC 62305: Protection against lightning

Emphasizes requirement for protection of electrical appliances

Guas IECSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 12Clases de Proteccin

Categora A Tipo 3Cat DCategora B Tipo 2Cat CCategora CTipo 1Cat BANSI/IEEE C62.41IEC 61643-1VDE 0675-6 Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 1339393Como opera un DPS?Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 14Cual es el propsito de una proteccin contra sobretensiones transitorias?TVSS Transient Voltage Surge Suppressor

SPD Surge Protective Device

DPS Dispositivo de Proteccin contra Sobretensiones

Propsito

Proteger los sistemas de distribucin y equipos crticos limitando o derivando voltajes y corrientes destructivas.Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 15Todos los Dispositivos de Proteccin contra Sobretensiones (DPS) utilizan diferentes tecnologas para derivar los impulsos de corriente lejos de las cargas finales. Las principalmente utilizadas son:

MOV: Varistores de Oxido Metlico

Spark Gap: Descargador va de chispas

Los DPS limitan una sobretensin transitoria a valores seguros relacionados con el Mximo Voltaje de Operacin Continuo (MCOV) del supresor.Tecnologas UtilizadasSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 16Tecnologas UtilizadasVaristores de Oxido Metlico (MOV)

Tecnologa de limitacin de la tensin.

Deriva impulsos transitorios dejando un pequeo voltaje residual.

Su resistencia se reduce exponencialmente en proporcin a la magnitud del impulso transitorio.

No opera bajo condiciones normales del sistema de suministro elctrico (baja corriente de fuga).

Tiene un tiempo de respuesta rpido.

Puede derivar altos impulsos de corriente.

Es la mas utilizada por la industria en la proteccin elctrica.

Buena relacin Costo-Beneficio.

Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 17Tecnologas UtilizadasVaristores de Oxido Metlico (MOV)

Sobretensin TransitoriaRespuesta del MOVSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 18Tecnologas UtilizadasDescargador Va de Chispas (Spark Gap)

Tecnologa de conmutacin de la tensin.

Empieza a derivar la corriente transitoria cuando se alcanza el voltaje de cebado.

Despus de derivar la corriente transitoria circula por l la corriente de cortocircuito del punto de instalacin (corriente de seguimiento) hasta que la auto-extingue en el siguiente paso por cero de la onda de voltaje.

Muy bajo voltaje residual.

Tiempo de respuesta lento.

Deriva altos impulsos de corriente.

Nota: El RETIE en el Capitulo II, Articulo 17 Requisitos de Productos, Numeral 6 Dispositivos de Proteccin Contra Sobretensiones dice:

f. No se deben instalar en redes elctricas de potencia DPS construidos nicamente con tecnologa de conmutacin de la tensin.

Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 19Tecnologas UtilizadasDescargador va de chispas (Spark Gap)

Sobretensin TransitoriaRespuesta del MOV

Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 20Parmetros de los DPS`sSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 21UL - Terminologa Utilizada en los DPSSurge Current Rating (kA)

Es la corriente mxima que es capaz de derivar el DPS. Generalmente se da su magnitud por fase.

Maximum Continous Operating Voltage (MCOV)

Es la mxima magnitud de voltaje rms, a frecuencia de red, que puede ser aplicado continuamente al DPS.

Short Circuit Current Rating (SCCR)

Mxima corriente simtrica rms a un voltaje declarado que es capaz de derivar el DPS durante una condicin de corto-circuito.Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 22UL - Terminologa Utilizada en los DPSMeasured Limiting Voltage (MLV)

Mxima magnitud de voltaje medido entre los terminales del DPS dentro de los 100 microsegundos (s) siguientes a la aplicacin de una onda combinada 1.2/50 s, 8/20 s Voltaje/Corriente (6kV,0.5kA).

Surge Voltage Rating (SVR) UL let through

Voltaje de Proteccin seleccionado por el fabricante (Tabla 60.1 de la UL-1449) con base en el Measured Limiting Voltage (MLV) medido durante el ensayo al DPS.

Modes of Protection

Los componentes de proteccin del DPS pueden ser conectados linea a linea o linea a tierra o lnea a neutro o neutro a tierra y sus combinaciones. Estos caminos son conocidos como modos de proteccin.Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 23IEC / EN Terminologa Utilizada en los DPSImpulse Current (Iimp) para ensayo Tipo 1:

Valor pico de corriente a travs del DPS con una onda de corriente de 10/350s. Es utilizado para clasificar el DPS en el ensayo Tipo 1.

Maximum Discharge Current (Imax) para ensayo Tipo 2:

Valor pico de corriente a travs del DPS con una onda de corriente 8/20s. Imax es mayor que In. Es utilizado para clasificar el DPS en el ensayo Tipo 2.

Nominal Discharge Current (In):

Valor pico de corriente a travs del DPS con una onda de corriente 8/20s. El DPS soporta esta magnitud 15 veces.

Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 24IEC / EN Terminologa Utilizada en los DPSVoltage Protection Level (Up):

Parmetro que caracteriza la proteccin de el DPS limitando el voltaje a travs de sus terminales a In. Esta magnitud puede ser seleccionada de la lista de valores preferidos (i.e. 0,9 - 1,0 - 1,2 - 1,5 - 1,8 - 2,0 kV).

Maximum Continuous Operating Voltage (Uc):

Mximo voltaje r.m.s. o d.c., el cual puede ser continuamente aplicado a los terminales del DPS sin afectar su operacin.

Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 25Implementacin de los DPSSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 26Implementacin de los DPSEl mejor dispositivo de proteccin contra sobretensiones es solamente tan bueno como su ubicacin e instalacin.Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 27Proteccin en CascadaPanel de EntradaLneaNeutroDPSCategora CCategora BCategora APanel de DistribucinCarga finalTransitorios dentro de la instalacin (65%)DPSDPSANSI/IEEE C62.41Realizando una Proteccin en Cascada de su instalacin se asegura una adecuada proteccin de sus equipos.Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 28Longitud de los cables y el desempeo del DPS

Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 29Modos de ProteccinModos de Proteccin (Instalacin para sistemas TN)

Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 30

Indoor / OutdoorNema 3R/12 Housing with DisconnectAplicacionesSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 3131 | Presentation | Name | Department | Date

31Indoor / OutdoorNema 3R/12 Housing with Disconnect

AplicacionesSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 3232 | Presentation | Name | Department | Date

32

Indoor Branch PanelNema 1 HousingAplicacionesSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 3333 | Presentation | Name | Department | Date

33

IndoorSub Panel & Auto Control BoxNema 1AplicacionesSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 3434 | Presentation | Name | Department | Date

34

Indoor / Outdoor Depends on PanelAplicacionesSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 35RETIESchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 36RETIE - Requisitos tcnicos esencialesCapitulo II, Articulo 17 Requisitos de Productos, Numeral 6 Dispositivos de Proteccin Contra Sobretensiones:

Toda subestacin (transformador) y toda transicin de lnea area a cable aislado de media, alta o extra alta tensin, deben disponer de DPS. En los dems equipos de media, alta o extra alta tensin o en redes de baja tensin o uso final, la necesidad de DPS depender de una evaluacin tcnica objetiva del nivel de riesgo por sobretensiones transitorias a que pueda ser sometido dicho equipo o instalacin. Tal evaluacin tcnica, deber tener en cuenta entre otros factores:

El uso de la instalacin.

La coordinacin de aislamiento.

La densidad de rayos a tierra.

Las condiciones topogrficas de la zona.

Las personas que podran someterse a una sobretensin.

Los equipos a proteger.Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 37RETIE - Requisitos tcnicos esencialesCapitulo VII, Articulo 42 Requisitos de Proteccin Contra Rayos, Numeral 1 Evaluacin del nivel de riesgo frente a rayos:

A partir de la entrada en vigencia del presente Reglamento Tcnico, en instalaciones donde se tenga concentracin de personas, tales como, viviendas multifamiliares, oficinas, hoteles, hospitales, centros educativos, centros comerciales, supermercados, parques de diversin, industrias, prisiones o aeropuertos, debe hacerse una evaluacin del nivel de riesgo de exposicin al rayo y de acuerdo con su resultado, cumplir los siguientes requisitos, adoptados de la NTC 4552Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 38NTC 4552Exposicin

Densidad de Descargas a Tierra (DDT)

Gravedad

ndice A: Uso de la estructura

ndice B: Tipo de la estructura

ndice C: Altura y rea de la estructura

Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 39NTC 4552 - Evaluacin del nivel de riesgoNIVEL DE RIESGOACCIONES RECOMENDADASBAJOSistema de Proteccin Interno (SPI)Cableado y PT segn NEC, IEEE1100. IEC 364, IEC 61000-5-2MEDIOSistema de Proteccin Interno (SPI)Cableado y PT segn NEC, IEEE1100. IEC 364, IEC 61000-5-2Sistema de Proteccin Externo (SPE)ALTOSistema de Proteccin Interno (SPI)Cableado y PT segn NEC, IEEE1100. IEC 364, IEC 61000-5-2Sistema de Proteccin Externo (SPE)Plan de Prevencin y ContingenciaSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 40Seleccin de un DPSSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 41Seleccin de un DPSUbicacin geogrfica de la aplicacin.

Nivel IsocerunicoPuntosAlto18Medio10Bajo2

Das de Tormentas al AoAlto30 msMedio15 a 30Bajo0 a 15Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 42Seleccin de un DPSUbicacin respecto a otras actividades.

Ubicacin respecto a otras construcciones.

AmbientePuntosRural11Sub- Urbano6Urbano1ConstruccinPuntosEl ms Alto11Mediano6El mas Pequeo1Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 43Seleccin de un DPSTipo de Acometida

Histrico de Disturbios

AcometidaPuntosUltimo Cliente11Clientes Mltiples6Independiente1DisturbiosPuntosFrecuentes11Ocasionales6Escasos1Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 44Seleccin de un DPSCosto de reparacin del equipo que se daa

ReparacinPuntosCostosa19Moderada11Econmica3Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 45Tabla de SeleccinANSI/IEEEC 62.41INDICE DE EXPOSICIN CALCULADODe 12 a 24De 25 a 38De 39 a 55De 56 a 75De 76 a 100Categora C120 kA120 kA160 kA120 kA240 kA160 kA320 kA240 kA480 kA320 kACategora B50 kA36 kA80 kA50 kA120 kA80 kA160 kA120 kA240 kA160 kACategora A36 kA50 kA36 kA80 kA50 kA120 kA80kASchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 46Oferta de ProductosSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 47Service EntranceSub PanelControl CabinetCascading (layering) your protection throughout your facility insures proper protection for your equipment.Modular & Brick PanelHardwire E80/100/120Hardwire EHW/T40W

Aplicacin de ProductoSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 48Punto de UtilizacinTablero de DistribucinTablero GeneralSurge Capacity40kA80kA120kA120, 160 and 200kAStatus LEDsAudible AlarmRemote ContactsSurge CounterHousing RatingNEMA 1NEMA 1NEMA 4xNEMA 1SCCR22 kA22kA200kA200kAFiltering-30 dB-30 dB-30 dBDimensions2 x 4 x 63 x 5 x 94 x 14 x 15

Oferta de ProductosSchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 49

Punto de Utilizacin40 kA punto de utilizacin

Mtodo econmico de proteccin de equipos electrnicos.

Para uso en sectores terciarios industriales, pequeos comercios y ambientes residenciales.

Diseo compacto que permite la instalacin en Gabinetes de control o directamente en equipos a travs del nipple de conexin.

Cumple con la UL 1449 2da Edicin.Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 50

Tablero de Distribucin80, 100 y 120 kA Proteccin de tableros de distribucin o subdistribucin.

Permite la instalacin junto a los tableros o directamente en equipos sensibles.

Protegido contra daos en las peores condiciones ambientales (120 kA es NEMA 4x).

Montaje adyacente a los tableros de distribucin o subdistribucin a travs del nipple de conexin.

Cumple con la UL 1449 2da Edicin.Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 51

Tablero General y de Distribucin90 - 500 kA Tablero General y de Distribucin

Provee la mxima proteccin contra sobretensiones transitorias en el tablero general.

Para la proteccin de equipos con electrnica en aplicaciones industriales, mdicas y comerciales.

Montaje lo mas cerca posible del interruptor general del cuadro para reducir las distancias de cable y mejorar su desempeo.

Cumple con la UL 1449 2da Edicin.Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 52Kits para OEMsIMA Kits para aplicaciones OEM

Versiones de 120kA, 160kA y 240kA de capacidad de impulso de corriente por fase.

Fusibles integrados por modo de proteccin: Fusible trmico y fusible contra corto-circuitos.

Corriente de corto-circuito hasta 200 kAIC (SCCR Short Circuit Current Raiting).

Indicacin de estado del supresor por fase (Verde/Rojo)

Display frontal de diagnstico:

LEDs indicadores de estado por fase

Alarma audible

Contactos libres de potencial para sealizacin remota

Contador de Impulsos (Opcional)

Schneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 53Make the most of your energySchneider ElectricN- Surge Protection Business Aldemar Guerra 2008 54