Causas y Efectos de Las Sobretensiones Eléctricas Ingeniero Harold Humberto Palomino

8/11/2019 Causas y Efectos de Las Sobretensiones Eléctricas Ingeniero Harold Humberto Palomino

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ING. HAROLD PALOMINO

ORIGEN Y EFECTO

DE LASSOBRETENSIONES

TRANSITORIAS



QUE ES UNA SOBRETENSION ELECTRICA?

“Es un aumento súbito de tensión que pone en riesgo

una instalación eléctrica y por ende un SERVICIO”



TIPOS DE SOBRETENSIONES

Permanentes: Aumentos de tensión superior al 10 %de la tensión nominal y de duración indeterminada.

Transitorias: Picos de tensión que pueden alcanzarDecenas de kilovoltios en microsegundos



Sobretensiones Transitorias



DAÑO CAUSADOS POR LAS SOBRETENSIONES

INCIDENCIA EN EL APARATO PRODUCTIVO

“La totalidad de los procesos productivos actuales dependen

de la electrónica; ES IMPENSABLE llevar a cabo cualquierproceso sin tener en cuenta dispositivos de regulación, control,medición y el proceso de transmisión de datos”.



DAÑOS EN SEMICONDUCTORES COMOCONSECUENCIA DE SOBRETENSIONES


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DAÑOS EN CIRCUITOS IMPRESOS COMOCONSECUENCIA DE SOBRETENSIONES



EVOLUCION DE LA INCIDENCIA DEL NIVELDE ENERGIA NECESARIA PARA DESTRUIR

COMPONENTES ELECTRONICOS

WATIOS AÑO COMPONENTE

10 ¯ 3 1910 Relés

10 ¯ 3 1940 Tubo Electrónico

10 ¯ 5 1950 Transistor

10 ¯ 7 1960 Circuito Integrado

10 ¯ 9 1970 adelante Microprocesadores



RELACION ENTRE TAMAÑO DEL COMPONENTEELECTRONICO Y LA SUSCEPTIBILIDAD DEL

MISMO



COMO ANALIZAR EL PROBLEMA?

COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA (CEM)

Según la normativa internacional recogida en el Informe Técnicode la Comisión Electrotécnica Internacional 61000-1-1, se define a

la compatibilidad electromagnética como "la capacidad decualquier aparato, equipo o sistema para funcionar de formasatisfactoria en su entorno electromagnético sin provocarperturbaciones electromagnéticas sobre cualquier cosa de eseentorno".

SOBRETENSIONES CEM

http://es.wikipedia.org/wiki/Comisi%C3%B3n_Electrot%C3%A9cnica_Internacional








MODELO DE INFLUENCIAS BASADO ENCEM

ALGUNAS FUENTES DE

INTERFERENCIAS



FUENTES DE INTERFERENCIASCONDUCIDAS O RADIADAS TIPICAS

Descargas electroestáticas

“Fenómeno que permite circular corriente repentina y súbitaentre dos objetos de diferente potencial”




Pulso electromagnético de conmutación (SEMP)

“Cambio súbitos de voltaje producidos por conmutaciones en

maquinas”




Perturbaciones por maniobras o daños en redeseléctricas externas




Radio emisiones de alta y baja frecuencia

Estos daños se presentan básicamente por exposiciones

inadecuadas a interferencias radiadas naturales o creadas porel ser humano

“ELECTROPOLUCION”




Explosiones Nucleares

Estas producen un campo electromagnético en forma deimpulso con tiempos de subida y duración en el orden de losnano segundos




Descargas de rayos directas o cercanas.

Los rayos como emisores de interferencias es elfactor de mayor peligrosidad en las instalaciones

eléctricas y electrónicas actuales.



ORDEN RECOMENDABLE PARA SUPRIMIRPROBLEMAS DE CEM

1. SUPRESION DE LA EMISION DE LA FUENTE DEINTERFERENCIA

2. DISMINUCION DE LA EFICIENCIA DEL CANAL DEACOPLE

3. DISMINUCION DE LA SUSCEPTIBILIDAD DEL

RECEPTOR



EJEMPLO PRACTICO: SUPRESION DE PROBLEMASPrimer paso: Detectar al menos dos de los elementos

Segundo paso: Eliminar al menos uno de ellos

FUENTE DEINTERFERENCIA

(EMISOR)

RECEPTOR DEINTERFERENCIA

(RECEPTOR)

MECANISMOS DEACOPLAMIENTO.

(CANAL)



EJEMPLO PRACTICO: SUPRESION DE PROBLEMASPrimer paso: Detectar al menos dos de los elementos

Segundo paso: Eliminar al menos uno de ellosEjemplo: Perdida de información almacenada en CPU

Victima o receptor : Tarjeta electrónica

Fuente de interferencia: Daño en clavija eléctricaocasiona cortocircuito

Canal o medio de acople: Cables eléctricos

SOLUCION RETIRO Y CAMBIO DE CLAVIJA

Daños en equipos electrónicos durante 2 006



Daños en equipos electrónicos durante 2.006 Analisis de más de 10.000 siniestros

S586 b 586. t / 25.07.2001

Sobretensiones

28%Descargas de rayo

o conmutaciones

Viento

1%

Resto

16%

Negligencia

36%

Agua

6%Robo

Vandalismo

13%



SOBRETENSIONES DE ORIGEN ATMOSFERICO

1.Fuente de interferencia : El Rayo

2. Medios de acoplamiento o Canal:

• Acoplamiento Galvánico a través de medio físico

• Acoplamiento inductivo a través de campos magnéticos

• Acoplamiento Capacitivo a través de campo eléctrico

3. Receptor o victima: Equipos de comunicación, variadores develocidad, PLC, sensores, medidores etc….




¿ES POSIBLE RETIRAR, DISMINUIR, APACIGUARDESVIAR LA FUENTE DE ESTA

INTERFERENCIA?

NO!

SOBRETENSIONES DE ORIGEN



SOBRETENSIONES DE ORIGENATMOSFERICO

EL RAYO COMO FUENTE DEINTERFERENCIAS

¿QUE HACER?



EL RAYO

En la tierra impactan entre 50 – 100

Rayos por segundo.

Los niveles de corriente puedenaproximarse a 500 ka.

Se asocian temperaturas de 15.000Celsius.

Los pararrayos naturalesvinculados a la tierra son: árboles,edificios, postes, estructurasmetálicas, las personas etc..

Colombia, por su situacióngeográfica, es uno de los países de

mayor actividad en el mundo.



Blitz-System Seminar Fangeinrichtungen

Lightning Flash




Source: Tokyo Lightning Protection and Earthing System Corporation

Lightning Flash



FORMACION DEL RAYO



Quelle: www.lightningtech.com/f_sets/facilities.html

23.12.02 / S293

EL RAYO COMO FUENTE DE INTERFERENICA




23.12.02 / S293

EL RAYO COMO FUENTE DE INTERFERENCIA




23.12.02 / S293





23.12.02 / S293

EL RAYO COMO FUENTE DE INTEREFERENCIA




23.12.02 / S293





23.12.02 / S293


E RAYO COMO FUENTE DE INTERFERENCIA




23.12.02 / S293






23.12.02 / S293


Lightning Threat



Lightning Threat

MCR

110 kV

Data

TV

Telephone

400/230 V

ABC Company

Mobile phone

O CO O C




“La incorporación cada vez mayor de equiposelectrónicos interconectados a través de medio físicosaumento el riesgo de daño de los mismos”

“En el año 2012 en Colombia impactaron alrededor de12 millones de rayos, cuatro veces mas que enAlemania, España”

12,0

10,0

60

90

120

150

180

210




180

210

210

240

240

250

10,0

8,0

6,0

4,0

2,0

0,0

-2,0

-4,0

-78,0 -76,0 -74,0 -72,0 -70,0 -68,0

L a t i t u d

Brasil

Perú

Ecuador

PanamáVenezuela

30

60

6060

60

60

90

90

90

120

120150

150

180

180




ATMOSFERICO

VIAS DE ACOPLE DEL RAYO

CAUSAS DE LAS SOBRETENSIONES POR



DESCARGAS DIRECTAS/PRÓXIMAS DE RAYOS

Red de telecomunicaciones/datos Red de energía B.T.

L1L2L3

PEN

13,2 kV

Rst

1

Descarga directa/próxima del rayo:Descarga directa en la instalación deprotección contra rayos.

1

Descargas lejanas:Descarga en la líneaaérea de media tensión

2a

2a

S535 535.ppt/16.07.98 / OB

1a

1a Caída de tensión en la resistecia de tierra Rst

1b

1b Tensiones inducidas por bucles

2b

2b Ondas progresivas de

sobretensiones inducidaen línea de media tensiópor descarga nube-nube

2c

2c Campos canal del rayo

ACOPLAMIENTO GALVÁNICOCAÍDA DE TENSIÓN POR DESCARGA DE



Nivel protección Amplitud corriente (kA)I 200

II 150

III - IV 100

Norma: IEC 61024-1-1

Rst

ûE = î · Rst

i

t

Ejemplo:ûE = 100 kA · 1 = 100 kV

î

S88 88.ppt / 23.01.98 / OB

Forma de onda 10 / 350 µs

RAYO

DISTRIBUCIÓN CORRIENTE DE RAYO DIRECTO



DISTRIBUCIÓN CORRIENTE DE RAYO DIRECTO

100%

Barraequipotencial

Proteccióexterna

Red de Tierras50%

50%

Red telecomunicación/datos

Red de energía

Estrucutras metálicas

50%

S602 602. t / 11.08.98 / OB

ACOPLAMIENTO GALVÁNICODISTRIBUCIÓN DE LA TENSIÓN DE RAYO EN UN

EDIFICIO



EDIFICIO

S1500

100 kA

100 kV

100 kV100 kV230 V

230 V

11500.ppt / 27.01.98 / S

ACOPLAMIENTO INDUCTIVO



Red técnicade información

Red técnicade Energía

Protección externacontra el rayo

S464

Toma dedatos

Toma deenergía

Zona Protección Rayo 0A

Zona Protección Rayo 0B

464-5-b.ppt / 20.01.98 / O

BEP

Bucle inductivo

ACOPLAMIENTO CAPACITIVO(INFLUENCIA INDIRECTA)



Instalación 1Equipo

1

BEP 1 PE 1

Instalación 2Equipo

2

BEP 2PE 2

Linea deseñal

Corriente inducida

Canal del rayo C

C

C

( )

FORMAS DE ONDA - COMPARACIÓN



S916 916.ppt / 10.08.1998 / K

20 kA

40 kA

60 kA

80 kA

100 kA

(kA)

i

200 µs 350 µs 600 µs 800 µs 1000 µs

t (µ

1 2

Forma de onda µs 10/350 8/20i max. kA 100 5

Q As 50 0,1

W/R J/ 2,5·106 0,4·103

Norma IEC 61024-1-1 E DIN VDE

DIN VDE 0675 T.6, A1

0185-103

1

20 µs

50 kA

2

1 2

Forma de onda µs 10/350 8/20

i max. kA 100 5

Q As 50 0,1

W/R J/ 2,5·106 0,4·103

Norma IEC 61024-1-1 E DIN VDE

DIN VDE 0675 T.6, A10185-103


http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3//Ms_dehn/DEHN%20IBERICA/DEHN%20Documentaci%C3%B3n%20T%C3%A9cnica/Presentaciones/REBT%20Protecci%C3%B3n%20contra%20sobretensiones/KABEL.AVI



COMPARACION DE FORMAS DEONDA

COMPARACION FORMAS DE ONDA DE RAYO YSOBRETENSION




REGLAMENTO INSTALACIONES ELECTRICAS (RETIE)

NORMAS

IEC 62305 1-2-3-4; NTC 4552 1-2-3; IEC 61000; IEC 61643

Solución: Protección integral




ANALISIS DE RIESGO

PROTECCION EXTERNA

1.-Instalación Captadora

2.-Instalación Derivadora

3.-Sistema de Puesta a Tierra

PROTECCION INTERNA

1.- Equipotencialidad

CONCEPTO ZONAS DE PROTECCIÓNCONTRA EL RAYO (LPZ)



Blitz-System Seminar Fangeinrichtungen28.07.04 / S659_

Conducto aire

Tierra de cimientos Armadura cimientos

Equipo

Apantallamiento

M

LPZ 0 A

LPZ 0 A

LEMP

LEMP

LEMP

LPZ 0 C

Suministrodatos y

telecomunicaciones

LPZ 3

SEMP

LPZ 2

LPZ 2

LPZ 1

LPZ 1

Equipotencialidad Prot. RayoDescargador Corrientes Rayo

Equipotencialidad LocalDescargador Sobretensiones

LPZ 0 B

LPZ 0 B

Suministo deenergía

Instalación Captadora

Derivador

AGRADECEMOS SU ATENCION

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