Configuración SPD 3+1 frente a 4+0: ¿Cuál es mejor para los sistemas TT y TN?

• Modo de protección 4+0
• Modo de protección 3+1
• Comparación de los principios de funcionamiento del canal N-PE
• Guía de selección para sistemas de puesta a tierra TN-S y TT
• Sistema de puesta a tierra TT
• Puntos clave a destacar
• Preguntas frecuentes (FAQ)
• Contáctenos

GUÍA TÉCNICA | SEGURIDAD ELÉCTRICA

Estándares de referencia: IEC 61643-01:2024 , IEC 61643-11:2025

Aviso: Todas las conclusiones sobre el cableado requieren la revisión de un ingeniero eléctrico cualificado. No existe una solución universalmente superior. La selección depende del sistema de puesta a tierra, las condiciones de tensión de falla y la calidad del aterramiento del sitio. Para obtener orientación adicional sobre la selección de dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) específica para cada aplicación y soluciones de protección, consulte Soluciones CRESIN SPD Dimensión del análisis central: modos de protección (L-N / L-PE / N-PE), en lugar de una clasificación subjetiva del rendimiento.

Definición básica de dos topologías de modo de protección. Ejemplo práctico de hardware: el SPD CSMS‑B40 admite tanto carcasas mecánicas de 3P+1 como de 4 polos, lo que permite una implementación flexible de los modos de protección 3+1 y 4+0. Más información sobre las especificaciones del producto y las opciones de configuración está… disponible aquí .

Nota: Una carcasa de 4 polos no equivale a un modo de protección 4+0; una carcasa 3P+N no equivale a un modo de protección 3+1. El número de polos de la carcasa se refiere al número de terminales, mientras que el modo de protección describe las rutas de conexión de los componentes internos. 

Modo de protección 4+0 

Componentes internos: 4 varistores MOV

Rutas de protección: L1-PE, L2-PE, L3-PE, N-PE (todos los conductores activos conectados directamente a PE, protección en modo común)

Camino L-PE: Conexión directa del MOV sin componentes en serie

Camino N-PE: MOV varistor conectado entre los terminales N-PE

Modo de protección 3+1 

Componentes internos: 3 varistores L‑N MOV + 1 tubo de descarga de gas N‑PE (GDT)

Rutas de protección: L1-N, L2-N, L3-N, N-PE, L-PE. La protección se constituye mediante la combinación en serie de L-MOV-N + N-GDT-PE (protección en modo combinado definida en la norma IEC 61643‑11:2025).

Camino L-PE: Conexión en serie de L-N MOV y N-PE GDT

Camino N‑PE: Tubo de descarga gaseosa, que mantiene una alta impedancia bajo la tensión de frecuencia de red y solo conduce durante los transitorios de sobretensión.

Comparación de los principios de funcionamiento del canal N PE 

Para la configuración 4+0, el canal N‑PE utiliza un varistor MOV. En condiciones normales de operación, presenta una corriente de fuga moderadamente alta. Su tolerancia a la tensión de desplazamiento de frecuencia de red es limitada; una tensión N‑PE sostenida acelerará el envejecimiento del componente. Ofrece una respuesta rápida de amortiguamiento ante sobretensiones y resulta adecuado para aplicaciones en las que el potencial N‑PE se mantiene próximo a cero, como los sistemas TN‑S con puesta a tierra del neutro N‑PE en el lado del transformador.

Para la configuración 3+1, el canal N‑PE utiliza un tubo de descarga de gas GDT. Proporciona una impedancia de aislamiento prácticamente infinita en condiciones normales de operación y puede soportar elevados voltajes transitorios de desplazamiento N‑PE provocados por fallas a tierra. La respuesta a las sobretensiones es de tipo descarga por disparo. Es adecuado para casos en los que pueden ocurrir grandes desplazamientos N‑PE inducidos por fallas, incluidos los sistemas TT y los sistemas TN‑S con pobre conexión a tierra. 

Guía de selección para sistemas de puesta a tierra TN‑S y TT 

⚠ La revisión por parte del ingeniero es obligatoria antes de la puesta en servicio en el sitio. Se deben considerar la sobretensión transitoria del sistema (TOV), la calidad de la puesta a tierra y la adecuación de la protección de los interruptores automáticos de corte de subcircuitos (SCB) de respaldo.

Sistema de puesta a tierra TN-S

Tanto las configuraciones 4+0 como 3+1 son aplicables a los sistemas TN‑S.

La configuración 4+0 proporciona caminos directos para los MOV de L‑PE y N‑PE, con un potencial de N‑PE próximo a cero en el punto de puesta a tierra del transformador. Si la conexión de puesta a tierra del neutro a PE se degrada en el lugar de instalación y aparece una tensión de desplazamiento sostenida entre N‑PE, el MOV de N‑PE sufrirá un deterioro acelerado.

La configuración 3+1 proporciona protección en modo diferencial completo (L‑N) junto con protección en modo común (N‑PE, GDT), cumpliendo con la norma IEC 61643‑11:2025. Al seleccionar esta opción, verifique siempre en la hoja de datos del SPD el valor Up correspondiente a la protección en modo serie L‑PE.

La verificación in situ deberá incluir la medición de la tensión N‑PE en el cuadro de distribución principal bajo condiciones de carga. Se deberá utilizar un interruptor automático de corte (SCB) de 4 polos para la configuración 4+0, mientras que para la configuración 3+1 se requiere un SCB de 3 polos. Asimismo, deberá verificarse la clasificación Uc correspondiente a cada modo de protección.

Sistema de puesta a tierra TT

3+1 es la opción preferida para los sistemas TT. Los sistemas TT cuentan con electrodos de tierra locales independientes. Durante fallas entre fase y tierra, el GDT N‑PE puede soportar elevados voltajes transitorios de desplazamiento N‑PE, y la protección L‑PE se implementa mediante la topología en modo combinado en serie definida por la norma.

La aplicación de la configuración 4+0 en sistemas TT conlleva riesgos críticos. Cuando se producen fallas a tierra, el varistor N‑PE queda expuesto de manera continua a una tensión de desplazamiento de frecuencia de red, lo que provoca un fallo prematuro del componente y potenciales riesgos de incendio por cortocircuito.

La verificación in situ deberá incluir la comprobación de la resistencia del electrodo de tierra local, la confirmación de la capacidad de soportar el TOV entre N y PE del descargador de sobretensiones 3+1 N-PE, y el estricto cumplimiento de los requisitos de tensión de TOV establecidos en la norma IEC 61643‑11. 

Puntos clave a destacar

1. No existe una configuración “mejor” universal. La selección depende del nivel de tensión de protección en el sistema de puesta a tierra, y no de la superioridad intrínseca de los componentes.
2. Para los sistemas TT, la configuración 4+0 presenta un alto riesgo debido al esfuerzo a frecuencia de red sobre el MOV N‑PE. Se prefiere la topología 3+1, ya que su GDT N‑PE resiste la tensión de desplazamiento N‑PE inducida por una falta a tierra.
3. Para los sistemas TN-S, ambas configuraciones son viables:
4. Nota importante: Una carcasa física de 4 polos no equivale a un modo de protección 4+0. Consulte siempre las hojas de datos del fabricante para confirmar la declaración del modo de protección interno y el valor Up correspondiente al funcionamiento en modo combinado.
5. Todo el cableado y la selección de SPD deben ser revisados por un ingeniero eléctrico cualificado, de conformidad con los códigos locales de instalación y con los requisitos normativos de la IEC 61643‑01:2024 / IEC 61643‑11:2025.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Cuál es la principal diferencia entre los modos de protección SPD 4+0 y 3+1?

La principal diferencia radica en el diseño de la ruta de protección N‑PE. Un SPD 4+0 emplea varistores MOV en todas las rutas de protección, incluida la N‑PE, lo que proporciona una protección directa en modo común. En cambio, un SPD 3+1 utiliza varistores MOV entre L y N, combinados con un GDT N‑PE, ofreciendo una protección en modo combinado con una mayor tolerancia a sobretensiones temporales entre N y PE.

¿Es mejor 4+0 o 3+1 para todos los sistemas de puesta a tierra?

No. No existe una configuración de SPD universalmente superior. La selección depende del sistema de puesta a tierra, de las condiciones de sobretensión transitoria (TOV), de la calidad de la conexión a tierra y de los requisitos de instalación. En general, se prefiere la configuración 3+1 para sistemas TT, mientras que tanto la configuración 4+0 como la 3+1 pueden aplicarse en sistemas TN‑S tras una evaluación técnica adecuada.

¿Por qué se recomienda 3+1 para los sistemas de puesta a tierra TT?

Los sistemas TT emplean electrodos de tierra locales independientes. Durante fallas a tierra, pueden producirse elevadas tensiones transitorias de desplazamiento N‑PE. El GDT N‑PE en un dispositivo de protección contra sobretensiones 3+1 ofrece una alta impedancia de aislamiento durante el funcionamiento normal y puede soportar estas sobretensiones transitorias, reduciendo el riesgo de fallos prematuros de los componentes.

¿Puede considerarse que una caja de un SPD de 4 polos opera en modo de protección 4+0?

No. El número de polos se refiere únicamente a la configuración física del borne. Una carcasa de 4 polos no implica automáticamente que el SPD emplee una topología de protección 4+0. El diseño de las conexiones internas y el modo de protección deben verificarse siempre mediante la hoja de datos del fabricante.

¿Qué debe verificarse antes de seleccionar un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) para sistemas TN‑S o TT?

Antes de la selección, los ingenieros deben verificar:

• Tipo de sistema de puesta a tierra (TN-S, TT u otras configuraciones)
• Condiciones de sobretensión temporal del sistema (TOV)
• Tensión N-PE en condiciones normales y de falla
• Resistencia del electrodo de tierra
• Parámetros SPD Uc y Up
• Coordinación del dispositivo de protección contra cortocircuitos de respaldo (SCB)

Contáctenos

La selección del modo de protección SPD adecuado requiere una evaluación exhaustiva del sistema de puesta a tierra, de las condiciones de falla y del entorno de instalación. CRESIN ofrece soluciones profesionales de protección contra sobretensiones y soporte técnico para diversos escenarios de aplicación.

Para obtener orientación personalizada en la selección de SPD o asesoramiento sobre proyectos, Por favor, póngase en contacto con el equipo de ingeniería de CRESIN. .