Clasificación por principio técnico y capacidad de descarga.
Este es el método de clasificación principal de los SPD, que determina directamente sus escenarios de aplicación y niveles de protección, y generalmente se basa en estándares internacionales como IEC 61643.
Tipo 1 (Tipo 1/T1): Descarga de energía
Principio técnico: Dispositivos de protección contra sobretensiones tipo 1 Normalmente utiliza una vía de chispas como componente principal. Su principal característica es su alta capacidad de descarga de sobrecorriente.
Capacidad de descarga: Capaz de resistir y liberar rayos directos o corrientes parciales de rayos (simulando una forma de onda de 10/350 µs); Las corrientes de prueba normalmente pueden alcanzar decenas de kiloamperios.
Escenarios de aplicación: Se instala principalmente en la entrada del gabinete de distribución principal (MDB) del edificio como dispositivo de protección principal para liberar la corriente del rayo de líneas externas (por ejemplo, líneas eléctricas).
Tipo 2 (Tipo 2/T2): Limitador de voltaje
Principio técnico: el componente central es un varistor (MOV). Bajo voltaje normal, el MOV exhibe una alta resistencia; cuando se produce una sobretensión, su resistencia cae bruscamente, evitando la corriente y fijando el voltaje a un nivel seguro.
Capacidad de descarga: Dispositivos de protección contra sobretensiones tipo 2 Se utiliza para descargar rayos inducidos y sobretensiones operativas (simulando una forma de onda de 8/20 µs), con una capacidad de descarga que normalmente oscila entre varios miles y decenas de miles de amperios.
Escenarios de aplicación: Instalado aguas abajo del gabinete de distribución principal en el gabinete de distribución (panel de distribución, SDB) o antes del gabinete de control de equipos importantes, sirviendo como protección secundaria para brindar protección a la mayoría de los equipos eléctricos.
Tipo 3 (Tipo 3/T3): Protección avanzada
Principio técnico: normalmente emplea MOV, tubos de descarga de gas o diodos TVS más finos, lo que da como resultado una respuesta extremadamente rápida y un voltaje residual más bajo (nivel de protección).
Capacidad de descarga: La capacidad de descarga es relativamente pequeña y se utiliza principalmente para suprimir aún más la sobretensión residual.
Escenarios de aplicación: Dispositivos de protección contra sobretensiones tipo 3 instalado muy cerca del equipo protegido, como en el enchufe o en la placa del enchufe del equipo, para una buena protección. Por lo general, debe usarse junto con un SPD tipo 2 y no se puede instalar solo.
Spd Combinado (Tipo 1+2): Solución Integrada
Principio técnico: Este dispositivo integra un vía de chispas Tipo 1 y un varistor Tipo 2, ofreciendo las ventajas de una alta capacidad de descarga y un bajo nivel de protección.
Escenarios de aplicación: Dispositivos de protección contra sobretensiones SPD combinados (Tipo 1+2) Adecuado para aplicaciones con espacio limitado o que requieren un diseño simplificado. Se puede instalar directamente en el gabinete de distribución principal en la entrada del edificio, brindando protección combinada de primer y segundo nivel.
Clasificación ampliada de dispositivos de protección contra sobretensiones industriales
Además de los tipos de tecnología central, los DPS industriales también se pueden clasificar según otras dimensiones.
Clasificación por tipo de fuente de energía
SPD de fuente de alimentación de CA: se utiliza para proteger sistemas de suministro de energía de CA, como redes eléctricas industriales de 380 V/220 V.
SPD de fuente de alimentación de CC: se utiliza para proteger sistemas de suministro de energía de CC, como sistemas de generación de energía fotovoltaica, variadores de motor de CC y fuentes de alimentación de estaciones base de comunicación.
SPD de alimentación de CA versus SPD de alimentación de CC
Característica
SPD de alimentación de CA
SPD de alimentación CC
Aplicación primaria
Cuadros eléctricos principales, subpaneles, circuitos derivados en viviendas, oficinas e instalaciones industriales.
Paneles solares fotovoltaicos, sistemas de almacenamiento de baterías, estaciones de carga de vehículos eléctricos, telecomunicaciones, automoción, transporte marítimo y público.
Voltaje del sistema
Sigue voltajes de CA estándar (por ejemplo, 120 V, 230 V, 400 V, 480 V).
Altamente variable (por ejemplo, 12 V, 24 V, 48 V para baterías; 600 V a 1500 V para cadenas solares).
Comportamiento actual
Corriente alterna. El voltaje cruza cero 100 o 120 veces por segundo. esto ayuda extinguir un arco eléctrico.
Corriente continua. El voltaje es constante y no cruza cero. Esto hace Arqueando mucho más sostenido y peligroso..
Desafío de diseño clave
Gestión de sobretensiones transitorias. El cruce por cero de CA naturalmente ayuda a interrumpir la corriente de seguimiento.
Supresión de arco. El desafío principal es apagar de manera segura la “corriente de seguimiento” de la fuente de CC después de un evento de sobretensión sin que el SPD se incendie.
Tecnología interna y componentes
Utiliza principalmente Varistores de óxido metálico (MOV) y, a veces, tubos de descarga de gas (GDT). Los diseños son relativamente sencillos.
Utiliza más robusto MOV con cámaras/rellenos especiales de extinción de arco. Mayor dependencia de GDT Diseñado específicamente para CC, que puede manejar de forma segura el voltaje continuo de CC sin fugas.
Clasificación de voltaje (Uc)
Clasificado para funcionamiento continuo en voltajes CA RMS estándar (por ejemplo, 275 V, 320 V, 440 V).
Clasificado para funcionamiento continuo al voltaje específico del sistema de CC (por ejemplo, 1000 V CC, 1500 V CC).
Desconexión y seguridad
A menudo incluye seccionadores térmicos para fallar de forma segura un MOV que ha sido degradado por muchas sobretensiones.
Crítico y más robusto. Requiere mecanismos de falla avanzados para desconectar físicamente el SPD de la fuente de CC de manera segura, ya que un arco de CC sostenido representa un riesgo importante de incendio.
Estándares de certificación
UL 1449 (Norteamérica), IEC 61643-11 (internacional).
UL 1449 (para aplicaciones de CC específicas), IEC 61643-11, UL 497B y estándares específicos para sistemas fotovoltaicos como IEC 62548.
Clasificación por tipo de señal
Los entornos industriales contienen no sólo líneas eléctricas sino también numerosas líneas de señales y control. Los SPD de señal están diseñados específicamente para proteger estas líneas de bajo voltaje, como:
● SPD de red/Ethernet
● SPD de puerto serie RS-232/485/422
● SPD de E/S analógica/digital
● Cable Coaxial SPD (utilizado para videovigilancia, antenas, etc.)
Clasificación por estructura de montaje
Dispositivos de protección contra sobretensiones enchufables
Parece un adaptador y se conecta directamente a un enchufe de pared. Se utiliza principalmente para proteger un solo dispositivo y pertenece al Tipo 3.
Dispositivos modulares de protección contra sobretensiones
El diseño modular estándar permite montarlo en un riel DIN en un gabinete de distribución, como un disyuntor. Esta es la forma más común en aplicaciones industriales, facilitando la instalación, reemplazo y monitoreo de condición (a través de contactos de señalización remota). Los tipos 1 y 2 son en su mayoría de este tipo.
Dispositivos de protección contra sobretensiones tipo caja
Los módulos SPD, fusibles o disyuntores están integrados en una única carcasa protectora, que se utiliza comúnmente en cajas de equipos de campo o exteriores.
¿Cómo construir un sistema de protección escalonado (escalonado)?
Un único SPD no puede proporcionar una protección perfecta, por lo que se requiere una estrategia de protección escalonada (o escalonada).
Principio de protección escalonada
El concepto central de la protección graduada es “descarga paso a paso y sujeción capa por capa”.”
Nivel 1 (Tipo 1/Tipo 1+2): en la línea entrante principal, absorbe y descarga la gran mayoría de la sobretensión masiva, limitando las sobretensiones de varios kilovoltios a un nivel inferior (por ejemplo, 1500-2500 V).
Nivel 2 (Tipo 2): en el panel de distribución, descarga aún más las sobretensiones residuales que han penetrado el Nivel 1 y fija el voltaje a un nivel más seguro (por ejemplo, 1000-1500 V).
Nivel 3 (Tipo 3): En la parte frontal del equipo, proporciona la supresión final de sobretensiones residuales menores, ofreciendo el voltaje residual más bajo posible (normalmente por debajo de 1000 V), garantizando la seguridad absoluta de los puertos de los equipos de precisión.
Es necesario mantener una cierta distancia de línea (generalmente recomendada más de 10 metros) entre cada nivel de SPD para utilizar la impedancia de línea para la coordinación de energía. Si la distancia es insuficiente, se requieren componentes de desacoplamiento (como inductores de desacoplamiento dedicados o fusibles/disyuntores apropiados) para garantizar que cada nivel de SPD funcione en una secuencia coordinada.
Ejemplo de configuración Spd en escenarios industriales típicos
Escenario: Centro de control de línea de producción automatizado
Sala de distribución principal (MDB): Instale SPD tipo 1+2 para proteger la entrada de energía a todo el edificio.
Gabinete de control de línea de producción (SDB): Instale SPD tipo 2 para proteger el suministro de energía a las unidades de control centrales, como PLC y convertidores de frecuencia.
Parte frontal del módulo de E/S del PLC: Instale SPD de señal en las líneas de señal de control (por ejemplo, 24 V CC).
Estación de trabajo del ingeniero: utilice placas de enchufe SPD tipo 3 en los enchufes para proteger la computadora y el programador.
Conmutador de red del taller: instale SPD Ethernet en los puertos de red.
Preguntas frecuentes
¿Cómo seleccionar el tipo de SPD apropiado según las condiciones del sitio?
Paso 1: determine la ubicación de instalación. Seleccione T1 o T1+2 para el gabinete de línea entrante principal; T2 para el armario de distribución; y T3 para el frontal del equipo.
Paso 2: Verifique los parámetros clave. El voltaje máximo de operación continua (Uc) debe ser mayor que el voltaje más alto que pueda ocurrir en la red eléctrica local; la corriente de descarga nominal (In) y la corriente de descarga máxima (Imax) deben cumplir con los requisitos del nivel de protección contra rayos (LPL) del punto de instalación; el nivel de protección de voltaje (Arriba) debe ser inferior al valor de voltaje soportado del equipo protegido.
Paso 3: Considere otros factores, como el sistema de suministro de energía (CA/CC), el método de instalación (modular/tipo caja), la indicación de estado y los requisitos de la función de señalización remota.
Inspección diaria y mantenimiento de SPD industrial.
Inspección visual periódica: verifique que el SPD no presente daños físicos, como grietas o marcas de quemaduras.
Observe el indicador de estado: la mayoría de los SPD tienen un indicador de ventana codificado por colores (verde/rojo). El verde indica funcionamiento normal y el rojo indica falla y requiere reemplazo inmediato.
Mantenga un registro de mantenimiento: registre la fecha de instalación, la fecha de inspección inicial y los detalles de la inspección posterior. Incluso en condiciones normales, los SPD tienen una vida útil limitada; se recomienda inspeccionarlos o reemplazarlos periódicamente (por ejemplo, cada 3 a 5 años) o después de un evento de sobretensión importante.
Pruebas profesionales: utilice instrumentos especializados para medir la corriente de fuga del varistor y evaluar la degradación del rendimiento.
¿Pueden los dispositivos de protección contra sobretensiones evitar que se disparen los disyuntores?
La función principal de un SPD es evitar que el equipo se dañe por sobretensión, no evitar que se disparen los disyuntores.
Conclusión
Al comprender los principios técnicos y los escenarios de aplicación de diferentes tipos de dispositivos industriales de protección contra sobretensiones (SPD) (t1, t2, t3) y combinarlos con una protección integral de líneas de alimentación y señal, podemos construir un sistema de protección jerárquico (paso a paso) eficaz.
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