¿Qué son las sobretensiones

En general, una sobretensión es una onda transitoria de corriente, voltaje o potencia en un circuito eléctrico. En los sistemas de energía en particular, y este es probablemente el contexto más común con el que relacionamos las sobretensiones, una sobretensión, o transitoria, es una sobretensión de subciclo con una duración de menos de medio ciclo de la forma de onda de voltaje normal. Una sobretensión puede ser de polaridad positiva o negativa, puede ser aditiva o sustractiva de la forma de onda de voltaje normal y, a menudo, es oscilante y decae con el tiempo.

Las sobretensiones, o transitorios, son breves picos de sobretensión o perturbaciones en un forma de onda de energía que puede dañar, degradar o destruir equipos electrónicos dentro de cualquier hogar, edificio comercial, instalación industrial o de fabricación. Los transitorios pueden alcanzar amplitudes de decenas de miles de voltios. Las sobretensiones generalmente se miden en microsegundos.

Cada pieza de equipo eléctrico está diseñado para operar a un voltaje nominal específico, como 120 VCA, 240 VCA, 480 VCA, etc. La mayoría de los equipos están diseñados para manejar variaciones menores en su voltaje operativo nominal estándar; sin embargo, las sobrecargas pueden ser muy dañinas para casi todos los equipos.

Fuentes internas:

• Conmutación de cargas eléctricas

  El encendido y apagado y la operación de ciertas cargas eléctricas, ya sea debido a operaciones intencionales o no intencionales, pueden ser una fuente de sobretensiones en el sistema eléctrico. Las sobretensiones de conmutación no siempre se reconocen inmediatamente o son disruptivas como sobretensiones más grandes generadas externamente, pero ocurren con mucha más frecuencia. Estas sobretensiones de conmutación pueden ser perjudiciales y perjudiciales para el equipo con el tiempo. Ocurren como parte de las operaciones diarias.

  Las fuentes de las sobrecargas oscilatorias y de conmutación incluyen:

  • Operaciones de contactores, relés e interruptores
  • Conmutación de bancos de condensadores y cargas (como corrección del factor de potencia)
  • Descarga de dispositivos inductivos (motores, transformadores, etc.)
  • Arranque y parada de cargas
  • Inicio de falla o arco
  • Fallas de arco (tierra)
  • Eliminación o interrupción de fallas
  • Recuperación del sistema de energía (de una interrupción)
  • Conexiones sueltas

• Acoplamiento magnético e inductivo

  Siempre que fluye corriente eléctrica, se crea un campo magnético. Si este campo magnético se extiende a un segundo cable, inducirá un voltaje en ese cable. Este es el principio básico por el que funcionan los transformadores. Un campo magnético en el primario induce un voltaje en el secundario. En el caso de cableado de edificios adyacentes o cercanos, este voltaje es indeseable y puede ser de naturaleza transitoria.

  Ejemplos de equipos que pueden causar un acoplamiento inductivo incluyen: ascensores, sistemas de ventilación de calefacción y aire acondicionado (HVAC con variadores de frecuencia) y balastos de luz fluorescente, fotocopiadoras y computadoras.

• Electricidad estática

  Descarga electrostática (ESD) Los fenómenos, o estáticos, pueden generar campos electromagnéticos en un amplio rango de frecuencias hasta un rango bajo de gigahercios. El término evento ESD incluye no solo la corriente de descarga, sino también los campos electromagnéticos y los efectos corona antes y durante una descarga. La ESD da como resultado una transferencia repentina de carga entre cuerpos de diferentes potenciales electrostáticos. Las descargas electrostáticas inducidas en la distribución eléctrica contienen una gran cantidad de ruido de alta frecuencia.

  Un evento de descarga electrostática puede provocar un mal funcionamiento del equipo y daños físicos. El mal funcionamiento del equipo puede incluir corrupción de datos y bloqueos del equipo. El daño físico puede incluir daños al equipo e incluso la muerte. Para lograr una inmunidad ESD significativa, se debe considerar el diseño de un sistema completo
  , tanto para descarga directa como para campos.

  El voltaje mínimo necesario para que una persona sea consciente de su La participación en una descarga electrostática es de aproximadamente 3000 V.Sin embargo, las descargas electrostáticas que se producen por debajo de este umbral de percepción humana pueden contener suficiente energía para provocar alteraciones o daños en los equipos electrónicos. De hecho, las pendientes iniciales más rápidas de las formas de onda de la corriente que resultan de los eventos ESD en estos niveles de bajo voltaje pueden hacer que tales descargas sean aún más disruptivas que los eventos ESD que se originan en voltajes más altos.

  El voltaje en un cuerpo humano o en un objeto móvil puede variar mucho de un entorno a otro. Puede permanecer muy por debajo de 5 kV en situaciones de humedad controlada que involucran solo materiales antiestáticos o disipadores de estática. Puede variar de 5 kV a 15 kV en ambientes de baja humedad con materiales sintéticos. La víctima del equipo está muy cerca del evento de ESD y puede verse alterada o dañada por los campos electromagnéticos generados por la descarga entre el intruso y el receptor.

Fuentes externas:

La fuente más reconocible de sobretensiones generadas fuera de la instalación son los rayos. Aunque los rayos pueden ser algo poco frecuentes en ciertas regiones, el daño que pueden causar a una instalación puede ser catastrófico. Otras áreas están sujetas a tormentas eléctricas y rayos con mucha más frecuencia.

Las sobretensiones que son el resultado de los rayos pueden ser por contacto directo de los rayos con el sistema eléctrico de una instalación o, más comúnmente, rayos indirectos o cercanos. que induce sobretensiones eléctricas en los sistemas de comunicación o energía. Cualquiera de los dos escenarios puede dañar inmediatamente el sistema eléctrico y / o las cargas conectadas.

Otras fuentes externas de sobretensiones incluyen la conmutación de la red iniciada por la red y del banco de condensadores. Durante la operación de la red eléctrica, la empresa de servicios públicos puede necesitar cambiar el suministro de energía a otra fuente o interrumpir temporalmente el flujo de energía a sus clientes para ayudar a eliminar una falla del sistema. Este suele ser el caso en el caso de una rama de árbol caída o un animal pequeño que provoque una falla en la línea. Estas interrupciones de energía provocan sobrecargas cuando se desconecta la energía y luego se vuelve a conectar a las cargas del cliente.

Las perturbaciones en la calidad de la energía pueden producirse durante el funcionamiento normal del sistema de energía eléctrica. Las empresas de servicios eléctricos producen electricidad a partir de una serie de instalaciones de generación de energía y asignan la energía a redes específicas de usuarios. Debido a que el equipo utilizado para producir energía funciona de manera más eficiente a una velocidad constante, las empresas de servicios públicos ajustan la asignación de energía, en lugar de realizar ajustes constantes en el equipo de generación de la instalación eléctrica. A medida que las empresas de servicios públicos cambian el suministro de energía de una red a otra, se producen perturbaciones eléctricas, incluidos transitorios o picos, y condiciones de sub y sobretensión. Estas actividades provocarán la introducción de transitorios en un sistema y pueden propagarse al equipo del usuario final y pueden causar daños o alteraciones operativas.

Para obtener información adicional sobre estos y otros temas que es importante considerar para la protección contra sobretensiones dispositivos, consulte IEEE Std. C62.41.1-2002 y IEEE Std. C62.72-2007 que se muestran en la página de Regulaciones y Estándares de este sitio web.