Dispositivo de protección contra sobretensións: que é e como funciona?

---

As sobretensións eléctricas danan silenciosamente os equipos, acurtan a vida útil e provocan tempos de inactividade non planificados. Adoito ver que este risco se subestima ata que comezan a aparecer fallos en sistemas críticos.

Unha dispositivo de protección contra sobretensións está deseñado para protexer os equipos eléctricos e electrónicos de eventos de sobretensión transitoria desviando o exceso de enerxía de forma segura á terra antes de que se produzan danos.

Nas seccións seguintes, analizarei como funcionan os diferentes tipos de dispositivos de protección contra sobretensións, onde se aplican e como os enxeñeiros deben seleccionar a solución axeitada para os sistemas industriais.

---

Como funcionan os dispositivos de protección contra sobretensións de tipo 1 e tipo 2?

Os diferentes eventos de sobretensión requiren diferentes estratexias de protección. Os dispositivos de protección contra sobretensións de tipo 1 e tipo 2 funcionan conxuntamente interceptando as sobretensións en varios puntos do sistema eléctrico, evitando que a enerxía destrutiva alcance cargas sensibles. Un dispositivo de protección contra sobretensións funciona monitorizando os niveis de tensión e respondendo instantaneamente cando a sobretensión transitoria supera un limiar definido. Estas sobretensións adoitan ser causadas por raios, operacións de conmutación de servizos públicos ou grandes cargas indutivas. A diferenza clave entre os dispositivos de tipo 1 e tipo 2 reside en onde e como interceptan a enerxía de sobretensión.

Unha dispositivo de protección contra sobretensións tipo 1 instálase na entrada de servizo, augas arriba do cadro de distribución principal. Está deseñado para xestionar sobretensións de alta enerxía orixinadas por raios ou redes de servizos públicos. Estes dispositivos poden descargar con seguridade a corrente parcial do raio directamente á terra sen depender da protección augas arriba.

Pola contra, unha dispositivo de protección contra sobretensións tipo 2 instálase augas abaixo, normalmente dentro dos paneis de distribución. Mitiga as sobretensións residuais que atravesan a capa de Tipo 1 ou que se xeran internamente pola conmutación dos equipos. Conxuntamente, esta estratexia de protección por capas reduce significativamente a tensión nos dispositivos electrónicos augas abaixo.

En contornas industriais reais, depender dunha única capa de protección raramente é suficiente. A protección coordinada de Tipo 1 e Tipo 2 garante que a enerxía de sobretensión se reduza progresivamente, mantendo os niveis de tensión dentro dos límites de tolerancia do equipo.

Como un dispositivo de protección contra sobretensións de tipo 1 xestiona as sobretensións de alta enerxía

Os dispositivos de tipo 1 están deseñados para soportar correntes de sobrecorrentes extremas e funcionar sen protección de circuítos augas arriba.

• Instalado nas entradas principais de servizo

• Deseñado para a descarga de corrente de raio

• A miúdo probado con estándares de forma de onda de 10/350 μs

• Esencial para instalacións en rexións propensas a raios

Isto fai que dispositivo de protección contra sobretensións tipo 1 solucións críticas para plantas industriais, centros de datos e proxectos de infraestrutura con liñas eléctricas de entrada expostas.

Como un dispositivo de protección contra sobretensións de tipo 2 limita a sobretensión residual

Os dispositivos de tipo 2 céntranse na limitación da tensión en lugar do manexo da corrente bruta.

• Instalado en subcadros de distribución

• Responder máis rápido a transitorios de baixa enerxía

• Protexer os PLC, os accionamentos e a electrónica de control

• Reducir a tensión de illamento acumulada

Unha selección axeitada dispositivo de protección contra sobretensións tipo 2 reduce drasticamente as taxas de fallo a longo prazo dos equipos sensibles.

Por que é importante a protección coordinada

O uso único do Tipo 1 ou do Tipo 2 crea lagoas de protección.

• O tipo 1 sen o tipo 2 deixa a tensión residual sen comprobar

• O tipo 2 sen o tipo 1 corre o risco de sobrecarga catastrófica

• Os sistemas coordinados melloran o cumprimento da IEC

• Os intervalos de mantemento son ampliados

---

Onde se aplican os dispositivos de protección contra sobretensións de tipo 1 e tipo 2?

Unha colocación incorrecta reduce a eficacia da protección. Os dispositivos de protección contra sobretensións de tipo 1 e tipo 2 deben aplicarse en puntos específicos do sistema eléctrico para controlar o fluxo de enerxía por sobretensión de forma eficiente.

A aplicación é tan importante como a selección do dispositivo. A miúdo vexo dispositivos de protección contra sobretensións ben clasificados que teñen un rendemento inferior simplemente porque están instalados no lugar incorrecto. Os dispositivos de tipo 1 e tipo 2 desempeñan funcións diferentes dentro da arquitectura eléctrica.

Os dispositivos de tipo 1 aplícanse onde o sistema eléctrico interactúa con redes externas. Isto inclúe entradas de servizo alimentadas polas empresas de servizos públicos, conexións de liñas aéreas e instalacións con sistemas externos de protección contra raios. A súa función é deter as grandes correntes de sobretensión antes de que se propaguen máis profundamente na instalación.

Os dispositivos de tipo 2 aplícanse máis preto de cargas sensibles. Protexen os sistemas de automatización, os accionamentos de motores, os paneis de instrumentación e os equipos informáticos das sobretensións de conmutación xeradas internamente e das sobretensións residuais.

Para instalacións industriais que buscan unha protección fiable e conforme, combinar un dispositivo de protección contra sobretensións tipo 1 na entrada de servizo con protección Tipo 2 augas abaixo é unha práctica de enxeñaría amplamente aceptada.

Aplicacións típicas de dispositivos de protección contra sobretensións de tipo 1

• Cadros principais de baixa tensión

• Instalacións con sistemas de protección contra raios externos

• Plantas industriais que empregan liñas eléctricas aéreas

• Instalacións de enerxía renovable

Estas localizacións experimentan a maior exposición a picos de enerxía.

Aplicacións típicas de dispositivos de protección contra sobretensións de tipo 2

• Paneis de control e MCC

• Automatización e armarios PLC

• Edificios comerciais con electrónica sensible

• Cadros de subdistribución industriais

Aquí, un/unha dispositivo de protección contra sobretensións tipo 2 céntrase en limitar os picos de tensión que danan os compoñentes electrónicos co paso do tempo.

Táboa comparativa de aplicacións

---

Como elixir o tipo axeitado de dispositivo de protección contra sobretensións?

Escoller o tipo incorrecto de dispositivo de protección contra sobretensións leva a unha falsa seguridade. A selección axeitada depende da topoloxía do sistema, do nivel de exposición a sobretensións e da sensibilidade do equipo.

A selección dun dispositivo de protección contra sobretensións nunca debe basearse unicamente na intensidade nominal. Recomendo comezar cunha avaliación a nivel de sistema. Identificar as características da enerxía entrante, a calidade da conexión a terra e a criticidade das cargas protexidas.

As instalacións expostas a raios ou abastecidas por liñas aéreas requiren un sistema robusto dispositivo de protección contra sobretensións tipo 1 na entrada de servizo. Estes dispositivos deben cumprir as normas IEC 61643 e manexar correntes de descarga elevadas sen fallos.

Para a protección interna, unha coordinación dispositivo de protección contra sobretensións tipo 2 débese seleccionar en función da tensión nominal, o nivel de protección (Up) e o tempo de resposta. Os valores de Up máis baixos adoitan ofrecer unha mellor protección para os dispositivos electrónicos sensibles.

Igualmente importantes son a distancia de coordinación, a lonxitude do cableado e a resistencia da toma de terra. Unha mala conexión a terra pode reducir significativamente a eficacia do SPD, independentemente da clasificación do dispositivo.

Criterios clave de selección técnica

• Tensión nominal do sistema (Uc)

• Clasificación da corrente de descarga (In / Imax)

• Nivel de protección de tensión (Up)

• Ambiente de instalación

• Conformidade coas normas IEC

Erros comúns de selección

• Uso de dispositivos de tipo 2 sen protección augas arriba

• Sobredimensionando as clasificacións actuais ignorando os valores ascendentes

• Ignorando a calidade do sistema de posta a terra

• Instalar SPDs demasiado lonxe das cargas protexidas

Lóxica de selección recomendada

• Exposición a sobretensións externas → Requírese tipo 1

• Electrónica sensible → Requírese o tipo 2

• Sistemas industriais → Protección coordinada

• Tempo de funcionamento crítico → Capas redundantes de SPD

---

Conclusión

Unha selección axeitada dispositivo de protección contra sobretensións Unha estratexia que combine a protección de tipo 1 e tipo 2 é esencial para protexer os sistemas industriais e garantir a fiabilidade operativa a longo prazo.

---

Preguntas frecuentes

Cal é a principal diferenza entre os dispositivos de protección contra sobretensións de tipo 1 e de tipo 2?

Os dispositivos de tipo 1 xestionan as sobretensións de raios de alta enerxía nas entradas de servizo, mentres que os dispositivos de tipo 2 limitan a sobretensión residual dentro dos sistemas de distribución.

Pode un dispositivo de protección contra sobretensións de tipo 2 substituír un dispositivo de tipo 1?

Non. Os dispositivos de tipo 2 non están deseñados para soportar a corrente continua dos raios e deben coordinarse coa protección de tipo 1.

Onde se debe instalar un dispositivo de protección contra sobretensións de tipo 1?

Debe instalarse na entrada principal de servizo, augas arriba do cadro de distribución principal.

Cantos dispositivos de protección contra sobretensións se necesitan nun sistema industrial?

A maioría dos sistemas industriais requiren polo menos dúas capas: Tipo 1 na entrada e Tipo 2 preto de equipos sensibles.