La protección contra sobretensiones es fundamental para la seguridad y el tiempo de actividad de los sistemas eléctricos modernos. Elegir lo correcto Dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) comienza con la comprensión de cómo los sistemas de CA y CC se comportan de manera diferente bajo transitorios, especialmente la extinción del arco (cruce por cero de CA versus sin cruce de CC) y el diseño de componentes (MOV bidireccionales versus unidireccionales). Esta guía explica la diferencia entre el SPD de CA y el SPD de CC, mapea los estándares IEC/UL que se aplican y muestra cómo seleccionar un SPD que satisfaga sus necesidades de aplicación y cumplimiento.
Las sobretensiones transitorias, también conocidas como subidas de tensión, son picos de tensión de corta duración que pueden dañar o destruir equipos electrónicos sensibles. Estas sobretensiones pueden ser causadas por rayos, operaciones de conmutación de red, conmutación de grandes cargas o arranques de equipos inductivos. Los dispositivos SPD, también llamados supresores de sobretensiones o descargadores de sobretensiones, están diseñados para detectar y desviar estos picos antes de que lleguen al equipo protegido.
Pero no todos los aumentos repentinos (o SPD) son iguales. Los sistemas de CA (corriente alterna) y CC (corriente continua) exhiben comportamientos eléctricos muy diferentes y, como tales, requieren distintos enfoques de protección contra sobretensiones. Por CEI 61643-11/-31, un SPD limita la sobretensión y desvía la sobretensión en nanosegundos, protegiendo los equipos posteriores.
Protección contra sobretensiones de CA está diseñado para sistemas eléctricos donde el voltaje alterna de dirección periódicamente, generalmente a 50 Hz o 60 Hz. Estos sistemas se utilizan ampliamente en viviendas residenciales, edificios comerciales, fábricas y redes de automatización industrial. De acuerdo a CEI 61643-11, Los SPD de CA se clasifican en Tipo 1, Tipo 2 y Tipo 3, cada uno destinado a un punto de instalación diferente dentro del sistema de distribución.
Opere dentro de voltajes de red comunes, como 115 V, 230 V, 400 V y hasta 690 V CA.
Operación bidireccional para manejar la conmutación de polaridad de ondas sinusoidales de CA.
Extinción del arco mediante cruces por cero naturales de la forma de onda de CA, lo que hace que la desconexión sea más segura y eficiente.
MOV (varistores de óxido metálico) de uso común para absorber sobretensiones; En los SPD de tipo 1, los MOV suelen combinarse con GDT (tubos de descarga de gas) o cámaras de arco para soportar impulsos de rayos de alta energía (formas de onda de 10/350 µs).
Se requiere coordinación con la protección aguas arriba (MCB o fusible); La mejor práctica es mantener la longitud del cable del SPD lo más corta posible, idealmente <0,5 m, para minimizar el voltaje residual.
Tipos de SPD para aplicaciones de CA
SPD tipo 1 – Instalado en la entrada de servicio; Resiste corrientes directas de rayo (Iimp 10/350 µs).
SPD tipo 2 – Instalado en cuadros de distribución; protege contra sobretensiones de conmutación y rayos indirectos (In/Imax 8/20 µs).
SPD tipo 3 – Instalado cerca de equipos sensibles; Proporciona una excelente protección contra sobretensiones residuales.
Aplicaciones típicas
Placas de entrada de servicio principales (Tipo 1)
Cuadros de distribución de edificios (Tipo 2)
Cuadros de control en entornos industriales (Tipo 2)
Protección en el punto de uso o a nivel de enchufe para dispositivos sensibles alimentados por CA (Tipo 3)
Ejemplo de Producto SPD de CA Britec Rango
BR-50GR (Tipo 1): Clasificado para Uc 275/320/440 V, con Iimp hasta 25 kA (10/350 µs); Ideal para protección contra rayos en entradas de servicio en sistemas TN/TT.
BR-12.5M (híbrido tipo 1+2): Maneja tanto impulsos de rayo como sobretensiones de conmutación, lo que lo hace adecuado para instalaciones industriales.
BR-40 y BR-30FU (Tipo 2): Clasificado para Uc 275 V, con In 20 kA / Imax 40 kA (8/20 µs); El BR-30FU integra un fusible de respaldo, lo que simplifica la instalación y mejora la seguridad.
BR-230/BR275-6 (Tipo 3): Diseñado para protección de equipos terminales, con baja tensión residual (Hasta ≤ 1,5 kV).
Protección contra sobretensiones CC está diseñado para sistemas de corriente continua, donde la electricidad fluye en una sola dirección sin cruces por cero naturales. A diferencia de los sistemas de CA que se benefician de las inversiones periódicas de voltaje, los sistemas de CC presentan un desafío de ingeniería único: los arcos no se autoextinguen. Esto significa que los SPD de CC requieren mecanismos de extinción de arco, desconexión térmica y liberación mecánica más robustos para garantizar la seguridad y evitar la fuga térmica.
Clasificaciones de voltaje: Normalmente diseñado para 500 V CC a 1500 V CC, y cubre paneles solares fotovoltaicos, sistemas de almacenamiento de baterías (BESS) y redes de carga rápida de CC.
Selección MOV unidireccional: Para adaptarse a la polaridad de CC, los SPD de CC utilizan MOV unidireccionales, lo que garantiza una sujeción de sobretensiones correcta para el flujo de corriente unidireccional.
Supresión de arco: Debido a que la CC carece de un cruce por cero, los SPD de CC integran desconexiones térmicas de acción rápida, tubos de descarga de gas (GDT) o cámaras de arco para interrumpir de forma segura las corrientes de falla.
Manejo de altas sobretensiones: Construidos para absorber sobretensiones de alta energía con clasificaciones In/Imax de hasta 20–40 kA (8/20 µs) y dispositivos Tipo 1+2 clasificados para impulsos de rayos Iimpact.
Cumplimiento y Certificación:
Debe cumplir con IEC 61643-31 (para SPD PV CC) o UL 1449 (para sistemas DC en Norteamérica, hasta 1500 Vdc).
Dependiendo del proyecto o de los requisitos regionales, los productos pueden contar con certificaciones TÜV, CB o UL adicionales para auditorías de seguridad y cumplimiento de la red.
Conjuntos solares fotovoltaicos (protección de cadena o caja combinadora, normalmente 1000 V CC o 1500 V CC).
Sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) para soluciones a escala de red o microrredes.
Estaciones de carga de vehículos eléctricos (EV), especialmente carga rápida CC.
Torres de telecomunicaciones y sistemas de energías renovables (convertidores de turbinas eólicas, redes híbridas de CC).
Clasificación de voltaje: Uc = 1000 Vcc
Corriente nominal de descarga: In = 20 kA
Corriente máxima de descarga: Imax = 40 kA (8/20 µs)
Nivel de protección de voltaje: Hasta ≤ 3,8 kV
Características: Desconector térmico + señalización remota para seguimiento en tiempo real.
BRPV3-1500 (SPD de CC tipo 1+2)
Clasificación de voltaje: Uc = 1500 Vcc
Corriente nominal de descarga: In = 20 kA
Corriente máxima de descarga: Imax = 40 kA
Nivel de protección de voltaje: Hasta ≤ 4,5 kV
Características: Diseño de cámara de arco + corte térmico, lo que garantiza un funcionamiento confiable en plantas fotovoltaicas e infraestructura de vehículos eléctricos.
Aunque los SPD de CA y CC parecen similares a primera vista, sus principios de diseño, estándares y requisitos de aplicación son muy diferentes. La siguiente tabla resume las diferencias clave entre AC SPD y DC SPD:
| Parámetro | SPD de CA | SPD CC |
|---|---|---|
| Rango de voltaje | 115V – 690V AC (redes comunes) Ejemplo: BR-40 (Uc 275 V, In 20 kA) | 500 V – 1500 V CC (PV, EV, BESS) Ejemplo: BRPV3-1500 (Uc 1500 V CC, entrada 20 kA) |
| Manejo de polaridad | Operación bidireccional (conmutación de polaridad de onda sinusoidal de CA) | Selección MOV unidireccional para estabilidad de polaridad CC |
| Extinción de arco | El cruce por cero natural ayuda a la interrupción del arco. Los SPD tipo 1 suelen utilizar MOV + GDT/cámara de arco para impulsos de 10/350 µs. | Sin cruce por cero → requiere un seccionador térmico rápido, una cámara de arco o GDT |
| Tiempo de respuesta | Los SPD basados en MOV normalmente responden en <25 ns (dependiendo del dispositivo) | Mismo principio: basado en MOV, <25 ns (depende del dispositivo) |
| Tipo de forma de onda | Sinusoidal (50/60 Hz) | Voltaje CC constante |
| Formas de onda de prueba de sobretensión | 8/20 µs (conmutación), 10/350 µs (corriente de rayo, Tipo 1) | Estandarizado igual que AC (8/20 µs, 10/350 µs); diferencia clave = extinción del arco |
| Manejo de energía | La clasificación por polo depende del diseño (consulte la hoja de datos: In/Imax/Iimp) Ejemplo: BR-30FU (En 20 kA, Imáx 40 kA) | La clasificación por polo depende del diseño (In/Imax/Iimp) Ejemplo: BRPV3-1000 (In 20 kA, Imax 40 kA) |
| Estándares | IEC 61643-11 (SPD de CA), UL 1449 (Norteamérica) | IEC 61643-31 (SPD de CC, fotovoltaico), UL 1449 (Norteamérica, fotovoltaico ≤1500 Vcc) |
| Aplicaciones | Hogares, oficinas, paneles de control industriales, tableros de distribución de edificios. | Paneles solares fotovoltaicos, almacenamiento de baterías, carga de vehículos eléctricos, telecomunicaciones, turbinas eólicas |
La CA invierte la dirección periódicamente (onda sinusoidal), lo que permite puntos de cruce por cero naturales. La CC fluye continuamente en una sola dirección (forma de onda plana), lo que hace que la extinción del arco sea mucho más desafiante.
Implicación:
Los DPS de CA se benefician del cruce por cero para la interrupción del arco, mientras que los DPS de CC requieren mecanismos de supresión de arco más robustos debido a las características de la forma de onda.
Necesidades de tiempo de respuesta:
Los SPD de CC normalmente requieren tiempos de respuesta más rápidos (≤25 ns) para proteger contra transitorios rápidos.
Tecnología utilizada: Tanto los dispositivos SPD de CA como de CC suelen utilizar MOV (varistores de óxido metálico), desconexiones térmicas y, a veces, GDT (tubos de descarga de gas). Para comprender cómo funcionan estos componentes dentro de un dispositivo de protección contra sobretensiones, consulte nuestra guía detallada sobre cómo funciona un SPD.
Ejemplo:
DC SPD FLY1-40PV maneja hasta 40kA; AC SPD USP2 varía hasta 120kA, según el modelo.
Tolerancia ambiental:
Los SPD de CC suelen admitir rangos de temperatura y humedad relativa más amplios debido a aplicaciones en exteriores.
Por qué es importante:
Una supresión inadecuada del arco en los descargadores de sobretensiones de CC puede provocar fugas térmicas e incendios.
Ejemplo:
La clase de protección contra sobretensiones debe verificarse mediante etiquetas SPD certificadas por TUV para cumplir con la red.
Seleccionar el dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) correcto no se trata solo de la clasificación de voltaje, sino que también implica la posición de instalación, la coordinación de la protección y el cumplimiento de los estándares internacionales. Estos son los factores clave a considerar:
Sistemas de CA (IEC 61643-11 / UL 1449)
230/400 V (redes TN/TT): Elegir UC 275 V modelos.
Ejemplo: Britec BR-40/30FU – SPD tipo 2, Uc 275 V, In 20 kA, Imax 40 kA, con fusible integrado para protección de respaldo.
Sistemas fotovoltaicos CC (IEC 61643-31 / UL 1449 ≤1500 Vcc)
Conjuntos de 600 VCC, 1000 VCC o 1500 VCC: seleccione la clasificación DC Uc correspondiente.
Ejemplo: Britec BRPV3-1000 (Uc 1000 Vcc) o BRPV3-1500 (Uc 1500 Vcc) – SPD CC tipo 1+2 para inversores y cajas combinadoras fotovoltaicas.
Consejo: Siempre verifique que el Uc (voltaje de funcionamiento continuo) del SPD sea ≥ 1,2 × voltaje nominal del sistema para evitar el envejecimiento prematuro.
Tipo 1 (corriente de rayo 10/350 µs)
Instalado en entrada de servicio/distribución principal.
Maneja corrientes directas de rayo.
Ejemplo: BR-12.5M Tipo 1+2 SPD, Iimp 12,5 kA.
Tipo 2 (sobretensiones de conmutación de 8/20 µs)
Instalado en tableros de distribución de piso.
Protege contra sobretensiones de maniobra y corrientes residuales de rayo.
Ejemplo: BR-40/30FU Tipo 2 SPD (con seccionador integrado).
Tipo 3 (punto de uso)
Instalado cerca de equipos sensibles (computadoras, servidores, dispositivos médicos).
Protege contra sobretensiones residuales no limitadas por los SPD aguas arriba.
regla de ingeniería: Si la longitud del cable entre dos etapas de protección es >10 m, instale SPD adicionales en ambos extremos para garantizar la coordinación.
Los SPD deben coordinarse con MCB/RCB/fusibles de respaldo aguas arriba.
Algunos modelos, como Britec BR-40/30FU, integran seccionadores térmicos y protección de respaldo, reduciendo espacio y costo.
SPD de CA: IEC 61643-11, UL 1449
SPD fotovoltaicos CC: IEC 61643-31, UL 1449 (≤1500 Vcc)
Asegúrese siempre de que el SPD cuente con las certificaciones de prueba CE, UL o IEC adecuadas, especialmente para proyectos internacionales.
Elegir el SPD correcto significa hacer coincidir el voltaje, seleccionar el tipo correcto por nivel de instalación, garantizar una coordinación adecuada y cumplir con los estándares IEC/UL.
Con Cartera de Britec (BR-12.5M, BR-40/30FU, BRPV3-1000, BRPV3-1500), puede cubrir aplicaciones solares residenciales, comerciales, industriales y fotovoltaicas con protección contra sobretensiones certificada de alto rendimiento.
Los dispositivos de protección contra sobretensiones de CA y CC pueden parecer similares, pero sirven para sistemas fundamentalmente diferentes. Los SPD de CA están optimizados para aplicaciones de onda sinusoidal en edificios y redes. Los SPD de CC están diseñados para formas de onda de voltaje plano en infraestructuras de CC renovables y de alto voltaje.
Elegir el SPD correcto es esencial para proteger el equipo y mantener el cumplimiento de las normas de seguridad.
Para garantizar una protección óptima:
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