¿Qué es un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD)? Su funcionamiento, tipos y aplicaciones

¿Qué hace un dispositivo de protección contra sobretensiones?

El rayo es una de las fuentes. Una descarga cercana a un edificio puede inducir una sobretensión en su instalación eléctrica sin llegar a impactar directamente sobre el propio edificio. Los motores, transformadores u otras cargas eléctricas que se encienden o apagan también pueden generar transitorios. Los cables de alimentación, las líneas de comunicación exteriores y las conexiones entre edificios merecen igualmente atención.

Un SPD tiene limitaciones. No mantiene el suministro durante un corte de energía, no regula una tensión de red persistentemente elevada ni sustituye la protección contra sobrecargas y descargas eléctricas. Un fallo de la conexión a tierra que provoque una sobretensión prolongada constituye un problema distinto de una sobretensión breve.

Esta función básica se describe en IEC 61643-01 , la norma de requisitos generales y métodos de ensayo para los dispositivos de protección contra sobretensiones de baja tensión.

¿Cómo funciona un SPD?

En funcionamiento normal, un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) típico presenta una alta impedancia en sus vías de protección. Asume una corriente muy baja y permite que la fuente de alimentación opere sin alteraciones. Cuando llega una sobretensión, sus componentes no lineales entran en conducción, desviando la corriente de sobretensión y limitando el voltaje. Tras una sobretensión dentro de sus capacidades, vuelve a su estado normal.

Los componentes comunes incluyen varistores de óxido metálico (MOV) , que modifican su resistencia en función del voltaje, y tubos de descarga gaseosa o brechas de chispa, que se vuelven conductores cuando se alcanzan sus condiciones de disparo. Los distintos diseños combinan estos componentes para cumplir diferentes funciones de protección.

El esquema también explica por qué la expresión “envía todo a tierra” resulta una descripción incompleta. Un dispositivo de protección diferencial (DPD) puede limitar la tensión entre conductores activos, así como entre un conductor activo y la toma de tierra de protección. Las trayectorias requeridas dependen del sistema de suministro y de la configuración de puesta a tierra.

En un SPD de potencia típico conectado en derivación, la corriente de carga no atraviesa los módulos de protección de manera continua. El dispositivo se conecta en paralelo con la fuente de alimentación. Los protectores de señal pueden presentar una disposición de conexión diferente.

Tipo 1, Tipo 2 y Tipo 3: Diferentes funciones

La marca de tipo describe una función de protección probada. Es más útil que comparar el valor máximo en kA indicado en la parte frontal.

A Tipo 1+2 El dispositivo cumple con ambos requisitos de ensayo. Puede integrar funciones en un mismo punto, pero la necesidad de una protección adicional aguas abajo sigue dependiendo de la instalación.

Por ejemplo, el de CRESIN Página del producto CSMS-A15 listas yo _imp de 15 kA a 10/350 μs. El modelo CA CSMS‑B40 indica I _máximo de 40 kA a 8/20 μs. Estos valores no permiten comparar la resistencia de los dos productos: las formas de onda corresponden a esfuerzos distintos.

Estas descripciones emplean la terminología de la IEC. No asuma que una designación del tipo UL 1449 tiene exactamente el mismo significado; verifique la norma exigida por el proyecto.

Asocie el SPD con el circuito

Un cuadro de distribución de corriente alterna, una cadena fotovoltaica y un enlace RS485 pueden requerir todos protección contra sobretensiones. No pueden utilizar el mismo dispositivo simplemente porque cada uno está expuesto a la descarga atmosférica.

SPDs de alimentación de CA Se seleccionan en función del voltaje de alimentación, del sistema de puesta a tierra y de los modos de protección. En un tablero trifásico, la disposición del neutro es tan importante como el número de fases.

Una vivienda similar no implica el mismo deber.

El Gama de CC fotovoltaica CSMS-B40 Cuenta con clasificaciones de CC independientes y hace referencia a la norma IEC 61643‑31. Para la selección de equipos fotovoltaicos, verifique la tensión máxima en circuito abierto del conjunto bajo la temperatura de diseño más baja, junto con los requisitos de configuración del fabricante.

SPDs de señal y de datos Requiere otra serie de verificaciones: voltaje de la interfaz, ancho de banda, tipo de conexión y, cuando corresponda, compatibilidad con PoE. Proteger la fuente de alimentación de un armario de control no protege el cable de datos exterior que entra en ese mismo armario.

Piense en las conexiones del equipo

Considere un armario de control exterior con una alimentación de CA y un cable RS485 que se extiende hasta un sensor remoto. Un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) para CA protege la conexión de alimentación. El cable del sensor requiere su propia evaluación y, cuando sea necesario, un protector adecuado para esa interfaz. Ambas soluciones de protección dependen de una conexión a tierra eficaz. Adquirir un SPD para CA de mayor capacidad no elimina el camino de señal desprotegido.

Cómo leer una etiqueta de SPD

Comience por el voltaje y el modo de protección, y luego examine las clasificaciones de corriente de sobretensión. Elegir únicamente en función de “40 kA” deja fuera gran parte de la información necesaria para seleccionar un dispositivo.

Lea la etiqueta real de un producto

Esto Versión CA de CSMS-B40 muestra U _c 385 V, I _n 20 kA, I _máximo 40 kA y U _p ≤1,8 kV. Los valores de corriente corresponden a funciones de impulso. No implican que pueda alimentar una carga de 40 kA.

Un U más alto _c no es automáticamente una mejor opción. Debe adaptarse al sistema, mientras que U _p Todavía debe garantizar la protección del equipo requerida. Verifique por separado el comportamiento ante sobretensiones transitorias: U _c Solo no describe el desempeño en todas las condiciones anormales de suministro.

Asimismo, determine si la corriente nominal indicada corresponde a un modo de protección específico, a un solo polo o al conjunto completo. Sumar las cifras impresas en varios cartuchos puede arrojar una cantidad aparentemente elevada sin ofrecer una comparación significativa. Solicite las clasificaciones bajo los mismos criterios y en las mismas condiciones de ensayo.

La instalación y la protección de copias de seguridad son importantes

El voltaje en el equipo depende de más factores que únicamente del U declarado por el SPD. _p Los conductores de conexión aumentan la tensión durante un sobrevoltaje de subida rápida. Por ello, las conexiones cortas y directas, así como la puesta a tierra eficaz, constituyen parte integral de la protección, en lugar de ser meros detalles de acabado.

Utilice el esquema de cableado correspondiente a la versión exacta. La disposición 3+1 que se muestra a continuación difiere del producto de cuatro polos fotografiado anteriormente. Las etiquetas de los terminales y el circuito interno determinan las conexiones; el tamaño de la carcasa por sí solo no lo hace.

La protección de respaldo se ocupa de un evento distinto: una falla en la rama del SPD. El esquema puede emplear un fusible coordinado, un interruptor automático, un protector de respaldo dedicado o una protección integrada. La protección existente aguas arriba puede resultar suficiente cuando se cumplen las condiciones establecidas por el fabricante.

La tabla CSMS-B40 de CA enumera un fusible de respaldo máximo de 125 A gL/gG . Eso no constituye una instrucción para instalar un interruptor automático de 125 A en cada cuadro, ni tampoco autoriza la sustitución por un interruptor automático de 125 A. La combinación permitida depende de las características del dispositivo y de la corriente de cortocircuito disponible.

de CRESIN Protector de respaldo CSCB Ha publicado clasificaciones de 220/380 V CA. Las combinaciones fotovoltaicas en corriente continua requieren una confirmación independiente.

Qué revisar antes de realizar el pedido

Una consulta útil comienza con las condiciones de instalación. Envíe al proveedor:

• La tensión de corriente alterna o continua, la disposición de puesta a tierra y el lugar de instalación.
• La exposición a los rayos y la presencia o ausencia de un sistema externo de protección contra rayos.
• El equipo de protección, incluidos los cables de señal o de comunicación entrantes.
• La corriente de cortocircuito prevista y los dispositivos de protección aguas arriba existentes.
• El mercado de destino, la norma exigida y los requisitos de monitoreo.

A continuación, solicite la hoja de datos del modelo específico, el diagrama de conexión, las condiciones de protección y respaldo, así como la documentación de pruebas correspondiente. Un número de referencia publicado en una página web no garantiza todos los valores nominales ni las certificaciones aplicables a cada variante.

Para realizar un reemplazo, fotografié los números de pieza completos, la etiqueta frontal y la disposición de los terminales antes de efectuar el pedido. “CSMS‑B40” identifica una familia que incluye versiones para corriente alterna y para corriente continua fotovoltaica; el nombre de la familia por sí solo no constituye una especificación completa. Incluya la variante de tensión y la configuración para evitar confundir un dispositivo físicamente similar con uno intercambiable.

Nuestro Descripción general del laboratorio de ensayos describe los controles que respaldan los productos. El Lista de verificación del informe de prueba del SPD explica qué deben solicitar los compradores antes de aprobar un pedido a granel.

Inspección y reemplazo

Un SPD puede alcanzar el final de su vida útil mientras el equipo conectado permanece alimentado. No utilice la afirmación de que “la máquina sigue funcionando” como prueba de que la protección contra sobretensiones está disponible.

Verifique la indicación de estado del modelo durante el mantenimiento rutinario y tras un evento de sobretensión significativo conocido. En los diseños comunes con luces verde y roja, el color rojo indica que es necesario proceder a su reemplazo según las instrucciones del producto. Una ventana verde no garantiza la conexión a tierra, el cableado ni el sistema de protección completo.

Los contactos remotos pueden enviar una alarma a un sistema de monitoreo. Informan un estado definido; no miden la capacidad residual de sobrecarga. De CRESIN Guía de indicadores de fallo y señalización remota cubre esta función de mantenimiento.

Si un repuesto vuelve a fallar, investigue la causa antes de instalar otro cartucho. Verifique el voltaje de alimentación, la variante seleccionada, las conexiones y la coordinación con el dispositivo de respaldo. No existe un intervalo de reemplazo universal que haga innecesarias estas verificaciones. Toda inspección o sustitución que implique conductores expuestos debe ser realizada por personal cualificado, siguiendo el procedimiento de aislamiento correspondiente.

Comience con los detalles del panel

Envíe a CRESIN el voltaje de su sistema, la configuración de puesta a tierra y el esquema del panel. para analizar un SPD adecuado y su protección de respaldo. Estos detalles resultan más útiles que una solicitud del valor nominal de kA más elevado.

Preguntas frecuentes