Especificaciones Deseables de un DPS

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Especificaciones Deseables de un DPS.

Objetivo

Explicar qué es un DPS clase I, para qué sirve, dónde lo puede instalar, que especificaciones son deseables, que esxigir de un DPS, y principalmen cómo distinguir entre un dps Clase I para protección contra cottiente de Rayo y un DPS contra sobretensiones.

Clasificacion

Según su aplicación los Dispositivos de protección contra sobretensiones (DPSs) ya sea para instalarlos en las redes de alimentación en baja tensión, como para instalarlos en las redes de telecomunicaciones, se subdividen en:
1. DESCARGADORES DE CORRIENTE DE RAYO con especificacion de onda 10/350 µs, corriente de impulso de rayo en KA Iimp; y
2. DESCARGADORES DE SOBRETENSIONES con especificación de onda 8/20 µs corriente nominal de descarga en KA In.

Norma Internacional IEC 61643-1

Los DISPOSITIVOS DE PROTECCION CONTRA RAYOS Y SOBRETENSIONES para baja tensión están regulados por las normas internacionales IEC 61643-1 Segunda edición 2.005/03 "Surge protection Devices connected to low-voltage power distributions systems" Part 1 Performance requirements and testing methods" Según esta norma los DISPOSITIVOS DE PROTECCION CONTRA SOBRETENSIONES se distinguen según el test de prueba en tres categorías:Clase I, Clase II, y Clase III. En este artículo nos referiremos al de Clase I. Según la norma Internacional IEC 61643-1 segunda edicion 2.005/03 al DPS Clase I se le practican las siguientes pruebas: Impulso de corriente de rayo Iimp, definido como pico de corriente de rayo Ipeak, defiendo la carga Q, y la cantidad específica de energía W/R. TENSIONES con especificación de onda 8/20 µs corriente nominal de descarga en KA In.

La onda típica de prueba es la onda 10/350 µs, aplicada de acuerdo a la magnitud de resistencia especificada en el DPS, es decir si el DPS está dimensionado para 25 KA onda 10/350 µs por polo, entonces esa es la magnitud que se debe aplicar.

Aplicación de la prueba.

En total se aplican 20 sobretensiones de la siguiente manera: El DPS recibe en etapa de preacondicionamiento 15 sobretensiones del tipo de onda 8/20 µs con la magnitud en kA que indica el DPS, es decir si el fabricante dimencionó la corriente nominal In en 40 kA 8/20 µs entonces le aplican 15 veces esa corriente con el DPS energizado a su tensión nominal de operación Uc y la aplicación es consecutiva.

Luego el DPS Clase I es sometido a una prueba más severa Cinco veces recibe el impulso de prueba Ipeak, Iimp, 10/350 µs, con la magnitud de corriente de impulso de rayo para la cual fué dimencionado el DPS, durante la prueba el DPS estará energizado a la tensión nominal de operación Uc y la aplicación es consecutiva, es decir simulando condiciones reales de operación.

DPS Clase I

Esta Clasificación nos permite comprender su aplicación, dónde lo podemos instalar.

¿Cuando precisamos de un DPS Clase I?.

Si el objeto a proteger está alimentado por una red aérea de servicio de energía se debe instalar un DPS Clase I aguas debajo del Breaker Totalizador general. Este DPS Clase I soportará las corrientes de rayo que puedan impactar de manera directa en la Red de energía o que puedan impactar cerca de dicha red. Esta fuente de daño denominada S3 y S4 está determinada de forma muy clara en la norma internacional IEC 62305-2 “Risk Management”.
Si el objeto a proteger posee un sistema de protección externa contra rayos se debe instalar un DPS Clase I aguas debajo del Breaker Totalizador general. Este DPS Clase I soportará las corrientes de rayo que puedan impactar de manera directa en la Red de energía o que puedan impactar cerca de dicha red. Esta fuente de daño denominada S1 Impacto directo en el edificio, y S2 impacto de rayo cercano al edificio está determinada de forma muy clara en la norma internacional IEC 62305-2 “Risk Management”. El beneficio que aportará este DPS es realmente impactante debido a que aproximadamente el 50% de la corriente de rayo ingresará al edificio por las acometidas de servicio, esta gran cantidad de energía deberá ser derivada por el DPS de forma segura. Este dato de la distribución de la corriente de rayo aparece en la norma internacional IEC 62305-4 Anexo A.
Si existen equipos electrónicos dentro del edificio que puedan estar en contacto con personas. Este podríamos decir es el componente de riezgo mas importante llamado en la norma internacional IEC 62305-2 como RA y RU, relacionado con la tensión de tocque o de contacto.

Especificaciones Técnicas Deseables .

Las características mas importantes, relacionadas con la función principal de DPS, el cual debe derivar de forma segura las corrientes de rayo sin producir daños o desconexión del servicio o del DPS, son las siguientes:

Corriente de choque de Rayo
Este parámetro permite medir el tamaño del DPS, deberá estar indicado en el rotulo del aparato y clatamente debe decir cuanta corriente en onda 10/350 µs puede soportar. Para dimensionar un DPS Clase I, primero tenemos que conocer el nivel de proteccion que se requiere implementar, este nivel de protección se obtiene del ANALISIS DE RIESGO es deeciur del resultado del estudio del riesgo que se recomienda bajo la norma internacional IEC 62305-2 “Risk Management”.

Existen cuatro niveles de seguridad de acuerdo con el análisi del riesgo, definidor po los niveles de corriente de Rayo que el descargador debe soportar:
Nivel I: 200 KA 10/350 µs
Nivel II: 150 KA 10/350 µs
Nivel III: 100 KA 10/350 µs
Nivel IV: 100 KA 10/350 µs

Para calcular el tamaño del DPS se toma el 50% de la corriente de rayo y se divide por el número de fases de la acometida y esto nos dará el requerimiento que dimenciona el DPS.

Por ejemplo, si se desea implementar un nivel de protección I, que debe ofrecer una efectividad del 98%, se debe instalar un DPS para 100 kA de onda 10/350 µs, o dicho de otra manera, de 25 kA por polo.

Corriente nominal de descarga.
El mismo DPS Clase I puede ofrecer protección I + II, además puede proteger contra corriende de impulso de rayo de tipo de onda 10/350 µs y contra corriente nominal de descarga del tipo de onda 8/20 µs, In. Esta característica es muy útil, para el caso que se quiera proteger el equipo instalado que se encuentra cercano de la toma de energía.
Nivel de Proteccion
El Up o nivel de protección es el factor que caracteriza la capacidad del DPS para limitar las sobretensiones a un nivel residual. El nivel de protección debe adaptarse a la resistencia frente a perturbaciones de los aparatos y equipos que se pretende proteger.
Capacidad de desconexión, capacidad de apagado de corrientes consecutivas
If La capacidad de desconexión es el valor efectivo exento de influencias (valor prospectivo), de la corriente consecutiva de red que pueda ser apagada o extinguida automáticamente por el DPS, estando aplicada la tensión de dimensionado Uc. Esta capacidad se verifica en la ptueba de IEC 61643-1 segunda edición 2005/03. Se puede ilustrar de la siguiente manera: El tamaño de un extintor de inciendios dependerá de la cantidad y el tipo de fuego que se desea apagar, de igual manera la capacidad de desconexión del DPS puede variar desde cero capacidad de extinción, (cero amperios) hasta 50.000 A. Esta característica es muy importante, ya que si el DPS no posee capacidad de apagado esto producirá cortocircuito, y el cortocircuito a su vez originará problemas muy graves en las instalaciónes eléctricas, e incluso la desconexión del DPS, dejando el sistema sin protección y con la posibilidad de perdida del suministro de energía y suspensión de las operaciones. Deseamos proteger sin producir fallas.

Conclusión.

Discernir y conocer bien las especificaciones deseables de un DPS es un asunto de gran responsabilidad. Nuestro proximo artículo se ocupara en las especificaciones de un DPS Clase II.

BIBLIOGRAFIA.

Norma Interncional IEC 62305-4 “Ptotection against lighting, part 4: Electrical and electronic systems within structures”.
Hasse, P: Proteccion contra sobretensiones de instalaciones de baja tension. TÜT Verlag GmbH, Colonia, 1998.
Hasse, P.; Nock, F.; Pospiech, J.; Zahlmann, P.; Cambio de generaciones en los descargadores de corriente de rayo para instalaciones de baja tension. Etz, volumen 119, No 7-8, páginas 76-83.
Norma Internacional IEC 61643 -1 segunda edición 2.005/03.