Como norma xeral, o nivel ´optimo de protecci ´on ´e o escalonado ou en “casacada”, onde os disposi- tivos de protecci ´on se combinan en etapas sucesivas [17].
No primeiro tramo da instalaci ´on, debe de instalarse un elemento con alta capacidade de absorci ´on de enerx´ıa, para que as´ı os que est ´an conectados augas abaixo soporten as sobretensi ´ons xeradas. Este tipo de protectores son os de tipo 1.
No segundo tramo, debe instalarse un dispositivo de protecci ´on capaz de derivar a parte restante da onda de corrente 8/20µs, reducindo as´ı os valores de tensi ´on a un nivel aceptable para a instalaci ´on. Este tipo de protectores son os de tipo 2.
No terceiro tramo, debe instalarse un dispositivo de protecci ´on capaz de limitar as sobretensi ´ons ocasionadas por conmutaci ´ons ou induci ´ons. Estes instalaranse o m ´ais cerca posible dos equipos a protexer. Este tipo de protectores son os de tipo 3.
Na figura 4.16 p ´odese ver un exemplo da protecci ´on escalonada.
Figura 4.16:Protecci ´on escalonada
No caso de que os protectores fronte a sobretensi ´ons estean conectados ´o mesmo punto el ´ectrico sen ningunha impedancia que os separe, actuar´ıa o equipo de sobretensi ´on m ´ais r ´apido ( o que menor capacidade de absorci ´on de enerx´ıa ten), provocando as´ı que non act ´ue o equipo m ´ais robusto (o que m ´ais capacidade de absorci ´on de enerx´ıa ten). Isto poder´ıa provocar danos importantes na instalaci ´on. Para asegurarse da correcta coordinaci ´on dos dispositivos de protecci ´on, poder´ıa ser necesaria a instalaci ´on de indutancias de desacoplo entre os protectores, sempre e cando a lonxitude do cable que os conecta sexa inferior a m´ınima especificada polo fabricante.
Na figura 4.17 p ´odese ver a reduci ´on da onda de tensi ´on mediante unha protecci ´on escalonada.
5
DISPOSITIVOS DE PROTECCI ´ON FRONTE A SOBRETENSI ´ONS
PERMANENTES
A diferencia cos dispositivos de protecci ´on fronte a sobretensi ´ons transitorias, que se baseaban en derivar a onda de tensi ´on ´a terra e na equipotencializaci ´on, os dispositivos de protecci ´on fronte a so- bretensi ´ons permanentes bas ´eanse no corte de subministro.
Estes dispositivos realizan unha monitorizaci ´on de cada unha das tensi ´ons de fase, e no caso de que o valor da tensi ´on sexa un 20 % ´o valor da tensi ´on nominal, cortar ´an o subministro. O corte pode levarse a cabo mediante un iterruptor diferencial ou mediante un interruptor autom ´atico asociado. Moi- tos destes equipos contan cun sistema de rearme autom ´atico para restablecer o subministro cando o valor da tensi ´on volva a estar dentro dos l´ımites.
No caso de sistemas que non dispo ˜nan de condutor neutro, e dicir, naqueles que non cabe a posi- bilidade de que haxa desequilibrios, non ser´ıa necesaria esta protecci ´on.
Un dos principais problemas de ruptura do condutor neutro nun sistema trif ´asico, e que a sobre- tensi ´on xerada non ten un valor igual nas tes fases se a carga ´e asim ´etrica. A li ˜na que presenta unha menor impedancia quedar ´a sometida a un valor de tensi ´on inferior ´a nominal, mentres que a corrente que circular ´a por ela ser ´a a m ´ais elevada das tres fase. As li ˜nas que presenten unha maior resistencia, estar ´an sometidas a un valor de tensi ´on superior a nominal, mentres que a corrente que circule por elas ser ´a inferior a da li ˜na de menor resistencia.
Na figura 5.1 m ´ostrase o esquema de conexi ´on dun protector fronte a sobretensi ´ons permamentes, e o aspecto externo do dispositivo.
(a) Esquema de conexi ´on (b) Aspecto do dispositivo
Figura 5.1:Esquema de conexi ´on dun protector fronte a sobretensi ´ons permanentes m ´ais dispositivo de protecci ´on A continuaci ´on, a modo de exemplo, mediante o software moisan da Universidade de Valladolid,
m ´ostrase cales ser´ıan os valores de tensi ´on e corrente ante unha sobretensi ´on permanente.
5.1
EXEMPLO SOFTWARE MOISAN
Na figura 5.2 m ´ostrase o sistema co condutor neutro cerrado, antes de que se produza a sobreten- si ´on permanente [27].
Figura 5.2:Sistema antes dunha sobretensi ´on permanente. Neutro pechado
Observando os diagramas fasoriais, m ´ostrase que se trata dun sistema equilibrado en tensi ´ons pero non en correntes, en onde os valores das tensi ´ons e correntes son os que se mostran na t ´aboa 5.1
FASE 1 FASE 2 FASE3
V (voltios) 230,94/0o 230.94/-120o 230.94/120o I (amperios) 2.31/0o 2.31/-120o 23.1/120o
Tabla 5.1:Valores de tensi ´on e corrente antes da ruptura do neutro
Cando se produce a ruptura do conduto neutro, prov ´ocase unha sobretensi ´on que afecta de forma distinta as 3 fases, tal e como se mostra na figura 5.3
Observando o diagrama fasorial, p ´odese ver como o sistema pasa a estar desequilibrado en ten- si ´ons, onde na t ´aboa 5.2 se mostran os valores de tensi ´on e corrente tras a ruptura do condutor neutro. Deste xeito, quedar´ıan as fases 1 e 2 sometidas a unha sobretensi ´on permanente, que deber´ıa de cortar o dispositivo de protecci ´on fronte a sobretensi ´ons permanentes.
FASE 1 FASE 2 FASE3
V (voltios) 351.19/-25.28o 351.19/-94.72o 54.74/120o
I (amperios) 3.51/0o 3.51/-120o 5.77/120o
Tabla 5.2:Valores de tensi ´on e corrente tras a ruptura do neutro
6
PROTECCI ´ON COMBINADA TRANSITORIAS-PERMANENTES
O uso desta protecci ´on combinada faise imprescindible nos casos onde existan variaci ´ons importan- tes do valor da tensi ´on subministrada pola compa ˜n´ıa distribuidora, ou onde se dean cortes constantes do subministro el ´ectrico. Estes protectores soen estar formados por un m ´odulo de control e un interrup- tor magnetot ´ermico de reconexi ´on autom ´atica [1].Protecci ´on fronte a sobretensi ´ons transitorias
Derivan a corrente xerada pola sobretensi ´on a terra creando un punto equipotencial entre fase- neutro-terra.
Cando o elemento de protecci ´on fronte a sobretensi ´ons transitorias deixa de ser efectivo, o protec- tor sep ´arase da rede mediante un desconectador din ´amico. Deste xeito, o m ´odulo do protector queda desconectado da rede e os equipos conectados a el augas abaixo seguir ´an alimentados a´ında que xa non protexidos fronte a sobretensi ´ons transitorias. Para saber cando o dispositivo se atopa operativo ou non, conta con un indicador visual que indica se este se atopa en estado de fallo ou non.
Protecci ´on fronte a sobretensi ´ons permanentes.
A protecci ´on fronte a sobretensi ´ons permanentes, en vez de derivar a terra como os protectores de sobretensi ´ons transitorias, desconecta a instalaci ´on da rede el ´ectrica deixando deste xeito a apara- menta e equipos protexidos. Estes dispositivos act ´uan sobre o condutor de terra da instalaci ´on, xerando unha corrente de fuga a trav ´es do condutor cando detecta unha sobretensi ´on provocando as´ı o disparo do interruptor diferencial. Tam ´en poden actuar sobre un interruptor magnetot ´ermico rearmable, que se rearma de forma autom ´atica no caso de que cese a sobretensi ´on [1].
Na figura 6.1 m ´ostrase o esquema dunha protecci ´on combinada fronte a sobretensi ´ons realizada mediante un interruptor diferencial, e na figura 6.2 o dispositivo cos seus correspondentes indicadores [7].
Figura 6.2:Protector combinado. Utilizaci ´on diferencial como elemento de corte
Na figura 6.3 m ´ostrase o esquema dunha protecci ´on combinada fronte a sobretensi ´ons realizada mediante un interruptor autom ´atico, e na figura 6.4 o dispositivo cos seus correspondentes indicadores [7,5].
Figura 6.3:Protecci ´on combinada mediante interruptor autom ´atico
7
NORMATIVA
7.1
ITC 23 REBT
A instruci ´on t ´ecnica 23 do Reglamento Electrot ´ecnico de Baixa Tensi ´on establece no seu apartado 1 o obxecto e campo de aplicaci ´on onde di (citando textualmente):
((Esta instrucci ´on trata de la protecci ´on de las instalaciones el ´ectricas interiores contra las sobre-
tensiones transitorias que se transmiten por las redes de distribuci ´on y que se originan, fundamental- mente, como consecuencia de las descargas atmosf ´ericas, conmutaciones de redes y defectos en las mismas.))[16]
Tendo en conta o anterior, nesta instruci ´on non se establece como debe de ser a protecci ´on contra sobretensi ´ons permanentes, e dicir, esta instruci ´on est ´a concibida para tratar as sobretensi ´ons de orixe transitorio, pero tan so aquelas nas que a s ´ua causa sexa (seg ´un se establece no cap´ıtulo 3):
Influencia da descarga lonxana dun raio. Conmutaci ´ons da rede.
Efectos indutivos e capacitivos da rede. Defectos da rede.
No seu cap´ıtulo 3, tam ´en diferencia entre dous tipos de situaci ´ons que son:
Situaci ´on natural.
Nesta situaci ´on,non ser´ıa preciso a protecci ´on contra sobretensi ´ons transitorias. Esta situaci ´on d ´ase cando se considera que hai un baixo risco de que haxa unha sobretensi ´on na instalaci ´on, xa que esta est ´a alimentada por unha rede subterr ´anea na s ´ua totalidade, ou por unha li ˜na a ´erea mediante con- dutores apantallados e unido un dos extremos da pantalla ´o conector de terra. Conforme se indica na ITC 23 do REBT, neste tipo de instalaci ´ons consid ´erase suficiente que a resistencia as sobretensi ´ons dos equipos sexa a que se indica na t ´aboa 1 dese mesma instruci ´on, sen necesidade de ningunha protecci ´on adicional [16].
Situaci ´on controlada.
Nesta situaci ´on,considera necesaria a protecci ´on contra sobretensi ´ons transitorias. Esta situaci ´on d ´ase cando a alimentaci ´on da instalaci ´on se realiza mediante unha li ˜na a ´erea mediante condutores espidos ou illados, polo que se deber´ıa de instalar unha protecci ´on fronte a sobretensi ´ons de orixe atmosf ´erico na orixe da instalaci ´on.
Tam ´en se considera unha situaci ´on controlada, toda aquela situaci ´on natural na que sexa preciso contar cunha maior seguridade como poden ser instalaci ´ons nas que sexa necesario unha continuidade do servicio ou poida haber unhas perdas econ ´omicas moi importantes.
Neste apartado, tam ´en establece como se deben de seleccionar os dispositivos de protecci ´on contra sobretensi ´ons de orixe atmosf ´erico, as´ı como se deben instalar en funci ´on do tipo de rede de distribu- ci ´on [16].
Tendo en conta o anterior, a ITC 23 do REBT considera necesaria a protecci ´on contra sobretensi ´ons sempre e cando:
Sexa unha sobretensi ´on de tipo transitorio.
Estea dentro das causas numeradas ´o principio deste punto. Se trate dunha situaci ´on controlada.
Exposto o anterior, nesta ITC non se establece de forma clara cando se deber´ıa de dotar a uns instala- ci ´on el ´ectrica de protecci ´on fronte a sobretensi ´ons.