Comprensión de las clasificaciones de los dispositivos de protección contra sobretensiones

Cómo saber qué clasificación kA usar

Seleccionar el dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) adecuado puede parecer una tarea desalentadora, especialmente con todos los diferentes tipos que existen en el mercado hoy en día. La clasificación de sobretensión o clasificación kA de un SPD es una de las clasificaciones más incomprendidas. Los clientes suelen solicitar un SPD para proteger su panel de 200 A. También existe una tendencia a pensar que cuanto más grande sea el panel, mayor será la clasificación del dispositivo kA para su protección. Como verá en este artículo, este es un error común.

Cuando una sobretensión ingresa a un panel, no le importa ni conoce el tamaño del panel. Entonces, ¿cómo saber si debe utilizar un SPD de 50 kA, 100 kA o 200 kA? Como se analiza en el estándar IEEE C62.41, el cableado de un edificio agrega impedancia que limitará la sobrecorriente. La norma también establece que los dispositivos de 10 kA han estado limitando adecuadamente las sobrecorrientes en la entrada de servicio durante varios años. Por lo tanto, es razonable decir que la sobretensión más grande que puede ingresar al sistema de cableado de un edificio es de 10 kA; sin embargo, unel impacto directo de un rayo produciría una oleada mucho mayor. El voltaje extremadamente alto asociado con la caída directa de un rayo probablemente provocaría una descarga eléctrica, “autolimitando” la sobretensión. Entonces, ¿por qué necesitarías un SPD con capacidad para 200 kA? En pocas palabras: para la longevidad.

Podrías pensar: si 200 kA es bueno, entonces 600 kA debe ser tres veces mejor, ¿verdad? No necesariamente. En algún momento, la calificación disminuye su rendimiento, añadiendo solo un costo adicional y ningún beneficio sustancial.

Debido a que la mayoría de los SPD en el mercado utilizan un varistor de óxido metálico (MOV) como dispositivo limitador principal, podemos explorar cómo y por qué se logran clasificaciones de kA más altas. Si un MOV tiene una potencia nominal de 10 kA y experimenta un aumento de 10 kA, utilizaría 100% de su capacidad. Esto se puede ver como un tanque de gasolina, donde el aumento degradará un poco el MOV (ya no está lleno el 100%).

Si el SPD tiene dos MOV de 10 kA en paralelo, tendría una potencia nominal de 20 kA. En teoría, los MOV dividirán equitativamente el aumento de 10 kA, por lo que cada uno tomaría 5 kA. En este caso, cada MOV solo ha utilizado 50% de su capacidad, lo que degrada mucho menos el MOV, dejando más en el tanque para futuras oleadas.

¿Se traduce esto en un aumento de “poder de frenado”? No. El hecho de que un SPD tenga dos o 20 MOV en paralelo no significa que limitará la sobretensión de 10 kA mejor que un único SPD del mismo valor nominal. El principal objetivo de tener MOV en paralelo es aumentar la longevidad del SPD. Nuevamente, tenga en cuenta que esto es subjetivo: en algún momento, solo agregará costos al incorporar más MOV y recibirá pocos beneficios.

Como se mencionó anteriormente, el tamaño del panel realmente no juega un papel en la selección de una clasificación kA. La ubicación del panel dentro de la instalación es mucho más importante. IEEE C62.41.2 define las categorías de sobretensiones esperadas dentro de una instalación como:

Categoría C: Entrada de servicio, entorno más severo: 10 kV, sobretensión de 10 kA.
Categoría B: Aguas abajo, mayor o igual a 30 pies desde la categoría C, ambiente menos severo: sobretensión de 6 kV, 3 kA.
Categoría A: Más abajo, mayor o igual a 60 pies de la categoría C, ambiente menos severo: sobretensión de 6 kV, 0,5 kA.

Los dispositivos de categoría C se pueden utilizar en ubicaciones de categoría B o A; sin embargo, un dispositivo de Categoría C sería excesivo para una ubicación de Categoría B. Algunos ingenieros pueden decidir especificar que los dispositivos de categoría C tengan un diseño conservador, pero esto también solo agregará costos y agregará poco o ningún beneficio.

Aunque la tercera edición de UL 1449 no utiliza la terminología de categorías exacta como IEEE C62.41.2, sí define tres tipos principales. El tipo 1 se puede instalar en el lado de la línea del dispositivo de sobrecorriente de la entrada de servicio (no se necesita ningún dispositivo de sobrecorriente adicional), que es similar a la Categoría C. El tipo 2 es similar a la Categoría B y solo se puede instalar en el lado de carga del dispositivo de sobrecorriente de la entrada de servicio. El tipo 3 y la categoría A son dispositivos de punto de utilización, como una regleta de sobretensión que se conecta aun tomacorriente de pared. Si bien los tipos UL y las categorías IEEE son similares, no son 100% intercambiables. Los dispositivos UL Tipo 1 se utilizan a menudo en ubicaciones Tipo 2. La ventaja de hacer esto es que no se necesita ningún dispositivo de sobrecorriente adicional.

¿Cómo saber qué clasificación kA utilizar? Las categorías IEEE proporcionan una buena base para seleccionar clasificaciones kA. Hay muchos tamaños “correctos” para cada categoría, pero debe haber un equilibrio entre redundancia y costo agregado. Siempre se debe utilizar un criterio calificado al seleccionar la clasificación kA adecuada para un SPD.

Ver el artículo original en: http://www.ecmweb.com/power-quality/understanding-surge-protective-device-ratings