Descargadores de sobretensión en el cableado doméstico: tipos y diagramas de cableado

Cualquier equipo eléctrico se crea para trabajar con una determinada energía eléctrica, dependiendo de la corriente y el voltaje en la red. Cuando su valor se hace mayor que la norma diseñada, ocurre un modo de emergencia.

Para evitar la posibilidad de su formación o para eliminar la destrucción de los equipos eléctricos, se requiere protección. Se crean bajo las condiciones específicas de un accidente.

Características de protección del cableado doméstico de alto voltaje

El aislamiento de la red eléctrica doméstica se calcula sobre el valor límite del voltaje ligeramente superior a un kilovoltio y medio. Si crece más, entonces una descarga de chispa comienza a penetrar a través de la capa dieléctrica, que puede convertirse en un arco que forma un incendio.

Para evitar su desarrollo, crean protecciones que funcionan de acuerdo con uno de dos principios:

1. desconectar el circuito eléctrico de una casa o departamento de alto voltaje;

2. La eliminación del potencial peligroso de sobretensión del área protegida debido a su rápida redirección al contorno del suelo.

Con un ligero aumento en el voltaje en la red, también se les pide que corrijan la situación. estabilizadores de varios diseños. Pero, en su mayor parte, se crean para mantener los parámetros operativos de la fuente de alimentación en un rango limitado de su regulación en la entrada, y no como un dispositivo de protección. Sus capacidades técnicas son limitadas.

En el cableado doméstico, el voltaje puede aumentar:

1. durante un período relativamente largo, cuando se produce una combustión cero en un circuito trifásico y el potencial neutral cambia según la resistencia de los consumidores conectados aleatoriamente;

2. impulso a corto plazo.

El primer tipo de mal funcionamiento es manejado con éxito por el relé de monitoreo de voltaje. Supervisa constantemente los parámetros de entrada de la red y cuando alcanzan el punto de ajuste superior, desconecta el circuito de la fuente de alimentación hasta que se elimina el accidente.

Las razones para la aparición de pulsos de sobretensión a corto plazo pueden ser dos situaciones:

1. apagado simultáneo de varios consumidores poderosos en la línea de suministro cuando la subestación transformadora no tiene tiempo para estabilizar instantáneamente el sistema;

2. caída de rayos a equipos eléctricos de líneas eléctricas, subestaciones o viviendas.

La segunda opción para el desarrollo de un accidente es el mayor peligro que en todos los casos anteriores. La fuerza de la corriente del rayo alcanza enormes cantidades. En los cálculos promediados, se toma a 200 kA.

Cuando se golpea en la terminal aérea y durante el funcionamiento normal de la protección contra rayos del edificio, fluye a través del pararrayos para bucle de tierra. En este momento, en todos los conductores adyacentes, por ley de inducción, se induce un EMF, cuyo valor se mide en kilovoltios.

Incluso puede aparecer en el cableado desconectado de la red y quemar sus equipos, incluidos televisores caros, refrigeradores y computadoras.

Los rayos pueden golpear una línea eléctrica aérea en el edificio que lo alimenta. En esta situación, los pararrayos normalmente funcionan, amortiguando su energía en el potencial de la tierra. Pero no pueden eliminarlo por completo.

Parte del pulso de alto voltaje a lo largo de los cables del circuito conectado se extenderá en todas las direcciones posibles y llegará a la entrada del edificio de apartamentos, y desde allí, a todos los dispositivos conectados para quemar sus lugares más débiles: motores eléctricos y componentes electrónicos.

Como resultado, recibimos dos opciones para dañar los costosos equipos eléctricos domésticos en un edificio residencial con la eliminación normal de las consecuencias de un rayo en el pararrayos de nuestro propio edificio o línea eléctrica con protección estándar.La conclusión se sugiere a sí misma: es necesario establecer para ellos protección automática contra descargas de pulso.

Tipos de supresores de sobretensión para cableado doméstico

Se crea una variedad de protecciones para el trabajo en diferentes condiciones; difiere en diseño, materiales utilizados y tecnología de trabajo.

Los principios de la formación del elemento base del descargador

Al crear protección contra sobretensiones, se tienen en cuenta las capacidades técnicas de varias soluciones de diseño. Para los descargadores llenos de gas, es característico que, después del paso del pulso de descarga, soporten el flujo de corriente adicional cercana en magnitud a la carga de cortocircuito. Se llama corriente acompañante.

Los pararrayos, que proporcionan una corriente de seguimiento del orden de 100 ÷ 400 amperios, pueden convertirse en una fuente de fuego y no brindan protección. No se pueden instalar para proteger el aislamiento de la ruptura entre ninguna fase, trabajo y cero de protección. Los modelos de otros tipos de descargadores funcionan de manera bastante confiable dentro de la red de 0.4 kV.

En el cableado doméstico, la protección contra sobretensiones tiene prioridad dispositivos varistor. En condiciones normales de funcionamiento de la instalación eléctrica, crean corrientes de fuga muy pequeñas de hasta varios miliamperios, y durante el paso del pulso de alto voltaje, los voltajes se transfieren al modo de túnel lo más rápido posible cuando son capaces de pasar hasta miles de amperios.

Clases de aislamiento de sobretensión de cableado eléctrico doméstico para sobretensión

El equipo eléctrico de los edificios residenciales se crea en cuatro categorías, que se indican con números romanos IV ÷ I y se caracterizan por la sobretensión máxima permitida de 6, 4, 2.5 y 1.5 kilovoltios. Bajo estas zonas, se diseña protección contra sobretensiones.

En la literatura técnica se les llama "SPD"eso significa dispositivo de protección contra sobretensiones. Los fabricantes de equipos eléctricos con fines de comercialización han introducido una definición más comprensible para la gente común: los limitadores. Otros nombres se pueden encontrar en Internet.

Por lo tanto, para no confundirse con la terminología utilizada, se recomienda hacer referencia a las características técnicas de los dispositivos, y no solo a su nombre.

Los parámetros principales de la relación entre las categorías de resistencia de aislamiento y las zonas de peligro del edificio y la aplicación de las tres clases de SPD para ellos ayudarán a comprender la figura a continuación.

Demuestra que un impulso de 6 kilovoltios puede provenir de la subestación transformadora a lo largo de la línea de alimentación hasta el panel de entrada. Su valor debería reducir el supresor de sobretensiones de clase I en la zona 1 a cuatro kV.

En el panel de distribución de la zona 2, funciona un limitador de clase II, reduciendo el voltaje a 2.5 kV. Dentro de una sala de estar con zona 3, un SPD de clase III proporciona una reducción de pulso final de hasta 1,5 kilovoltios.

Como puede ver, las tres clases de limitadores funcionan de manera integral, secuencial y alternativa para reducir el pulso de sobretensión a un valor que sea aceptable para el aislamiento del cableado.

Si al menos uno de los elementos constitutivos de esta cadena de protección resulta defectuoso, todo el sistema fallará y se producirá una falla de aislamiento en el dispositivo final. Es necesario usarlos de manera integral, y durante la operación se requiere verificar la condición técnica de la condición técnica al menos mediante una inspección externa.

Selección de varistores para diferentes clases de supresores de sobretensión.

Los fabricantes de equipos del dispositivo SPD suministran modelos de varistores seleccionados de acuerdo con las características de voltaje de corriente. Su apariencia y límites de operación se muestran en la tabla correspondiente.

Cada clase de protección tiene su propio voltaje y corriente de apertura. Solo puede instalarlos en su lugar.

Principios para la formación de pararrayos

Para proteger la línea de suministro de energía del apartamento, se pueden usar varios principios para conectar un SPD:

1. en fase;

2. fuera de fase;

3. combinado.

En el primer caso, se cumple el principio longitudinal de proteger cada cable contra sobretensiones en relación con el bucle de tierra, y en el segundo, la transversal entre cada par de cables. Sobre la base de la recopilación de datos estadísticos sobre el procesamiento de fallas y su análisis, se ha revelado que las oleadas antifase que surgen crean más daños y, por lo tanto, se consideran las más peligrosas.

El método combinado le permite combinar los dos métodos anteriores.

Opciones de conexión para supresores de sobretensión para el sistema de puesta a tierra TN-S

Circuito con SPD electrónico y descargadores

En este esquema, los pararrayos de las tres clases eliminan los pulsos de sobretensión entre las fases de la línea y el cero de trabajo N a lo largo de las cadenas de cable a cable. La función de reducir las sobretensiones de modo común se asigna a los descargadores de una determinada clase debido a su conexión entre el cero de trabajo y el cero protector.

Este método permite desconectar galvánicamente PE y N entre sí. La posición neutral de la red trifásica depende de la simetría de las cargas de fase aplicadas. Siempre tiene algún tipo de potencial, que puede ser desde fracciones hasta varias decenas de voltios.

Si los sistemas de suministro de energía con una carga pulsada operan en el sistema, entonces la interferencia de alta frecuencia de ellos puede transmitirse a través de la ecualización potencial y los circuitos de conexión a tierra a través del conductor PE a dispositivos electrónicos sensibles, lo que interfiere con su trabajo.

La inclusión del descargador en este caso reduce el impacto de estos factores debido a un mejor aislamiento galvánico que los limitadores electrónicos en los varistores.

Circuitos con SPD electrónico en clases de protección I y II

En este esquema, la protección contra los voltajes de impulso en las tarjetas de entrada y distribución se realiza solo mediante un descargador electrónico.

Eliminan todas las sobretensiones de modo común (cualquier cable relativo al circuito de tierra).

En la clase III, el circuito anterior funciona con un descargador electrónico y un espacio de chispa, proporcionando protección (cable a cable) para el usuario final.

Características del uso de varios modelos de pararrayos teniendo en cuenta la secuencia de cascadas

Durante la operación de las etapas de protección contra sobretensiones, se requiere su coordinación y coordinación. Se lleva a cabo quitando los escalones sobre un cable a una distancia de más de 10 metros.

Este requisito se explica por el hecho de que cuando un pulso de alto voltaje con una forma de onda empinada ingresa al circuito debido a la resistencia inductiva de los conductores, se produce una caída de voltaje en ellos. Se aplica inmediatamente a la primera cascada, haciendo que se dispare. Si no se cumple este requisito, se omiten los pasos cuando la protección no funciona correctamente.

Las siguientes cascadas de protección están conectadas por el mismo principio.

Cuando se encuentra cerca de las características de diseño del equipo, se incluyen artificialmente choques de aislamiento de tipo pulso en el circuito, creando una cadena de retardo. Su inductancia se sintoniza dentro de 6-15 microgenias dependiendo del tipo de entrada de energía utilizada en el edificio.

En el diagrama se muestra una variante de dicha conexión con una disposición cercana de los paneles de entrada y distribución y la instalación remota de los consumidores finales.

Al montar un acelerador en dicho sistema, es necesario tener en cuenta su capacidad para operar de manera confiable bajo las cargas creadas y soportar sus valores límite.

Para la comodidad del servicio, la protección contra sobretensiones junto con los dispositivos de aceleración se pueden colocar en un escudo protector separado que conecta secuencialmente el dispositivo de entrada a la centralita principal de la casa.

Una de las opciones para una ejecución similar para un edificio realizado de acuerdo con el sistema de puesta a tierra TN-C-S se muestra en el siguiente diagrama.

Con esta instalación, las tres clases de limitadores se pueden colocar en un solo lugar, lo cual es conveniente para el mantenimiento. Para hacer esto, es necesario montar choques divisores en serie entre las etapas de protección.

Estructuralmente, el dispositivo de entrada, el cuadro de distribución principal y el escudo protector con este método de montaje del circuito deben ubicarse lo más cerca posible.

La disposición combinada de los SPD y los reactores en un solo lugar: un escudo protector le permite excluir la entrada de pulsos de sobretensión que ya están en el equipo de conmutación principal, en el que el conductor PEN está separado.

La conexión de los cables de alimentación al MES tiene características: deben colocarse a lo largo de los caminos más cortos, evitando el contacto conjunto de las secciones del circuito protegido y sin protecciones.

Los fabricantes modernos actualizan constantemente sus diseños de SPD utilizando choques de aislamiento por pulsos incorporados. Permitieron no solo colocar los pasos de protección a corta distancia sobre el cable, sino también combinarlos en una unidad separada.

Ahora en el mercado, teniendo en cuenta la implementación de este método, hay diseños de SPD de las clases combinadas I + II + III o I + II. La compañía rusa Hakel produce una variedad diferente de modelos de tales pararrayos.

Se crean para diferentes sistemas de puesta a tierra del edificio, funcionan sin instalar niveles de protección adicionales, pero requieren el cumplimiento de ciertas especificaciones de instalación a lo largo de la longitud del cable conectado. En la mayoría de los casos, debe ser inferior a 5 metros.

Para el funcionamiento normal de los equipos electrónicos y para protegerlos de la interferencia de alta frecuencia, se producen varios filtros, que incluyen un SPD de clase III. Deben conectarse al circuito de tierra a través de un conductor PE.

Características de la protección de electrodomésticos complejos contra impulsos de sobretensión

La vida de una persona moderna dicta la necesidad de usar varios dispositivos electrónicos que procesan y transmiten información. Son bastante sensibles a las interferencias y pulsos de alta frecuencia, no funcionan bien o generalmente fallan cuando aparecen. Para eliminar este mal funcionamiento, se utiliza una conexión a tierra individual de la carcasa del dispositivo, llamada funcional.

Está separado eléctricamente del conductor de protección PE. Sin embargo, cuando un rayo golpea la protección contra rayos entre la conexión a tierra de un edificio o línea y un dispositivo electrónico funcional, fluirá una corriente de descarga a lo largo del circuito de tierra, causada por un pulso de sobrevoltaje de alto voltaje aplicado.

Se puede eliminar igualando los potenciales de estos circuitos instalando un descargador especial entre ellos, que igualará los potenciales de los circuitos en caso de accidentes y proporcionará aislamiento galvánico en las condiciones de funcionamiento cotidianas.

Hakel Digging también se especializa en la producción de tales pararrayos.

Requisito adicional de protección contra cortocircuitos

Todos los SPD se incluyen en el circuito para igualar potenciales entre sus diversas partes en situaciones críticas. Debe tenerse en cuenta que ellos mismos, a pesar de la presencia de protección térmica incorporada para los varistores, pueden dañarse y convertirse en una fuente de cortocircuito, que se convierte en un incendio.

La protección en los varistores puede fallar si se excede el voltaje nominal durante un tiempo prolongado, debido, por ejemplo, a la quema cero en una red de suministro trifásica. Los descargadores, a diferencia de la electrónica, no están equipados con protección térmica.

Por estas razones, todos los diseños de SPD están protegidos adicionalmente por fusibles que funcionan durante sobrecargas y cortocircuitos. Tienen un diseño complejo especial y son muy diferentes de los modelos con un inserto fusible simple.

El uso de interruptores automáticos para tales situaciones no siempre está justificado: se dañan por los impulsos de rayos cuando ocurre la soldadura de los contactos de potencia.

Usando el circuito de protección de un SPD con fusibles, es necesario observar el principio de crear su jerarquía utilizando métodos de selectividad.

Como vemos, para garantizar una protección confiable del cableado eléctrico del hogar contra sobretensiones, es necesario abordar este problema con cuidado, analizar la probabilidad de accidentes en el esquema de diseño teniendo en cuenta el sistema de puesta a tierra en funcionamiento y seleccionar los pararrayos más adecuados para él.