coordinacion de protecciones bt

5/27/2018 Coordinacion de Protecciones BT

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Schneider Electric 1- Pedro Cediel

Coordinacin deProtecciones BT.

Ing Pedro A. Cediel Gmez


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Toda instalacin elctrica objeto del presente Reglamento que se construya a partir de la entrada en vigencia deeste Anexo General deber contar con un diseo, efectuado por el profesional o profesionales legalmentecompetentes para desarrollar esa actividad. El diseo debe cubrir los aspectos que le apliquen, segn el tipode instalacin y complejidad de la misma:

a) Anlisis de cargab) Clculo de transformadores.c) Anlisis del nivel tensin requerido.d) Distancias de seguridad.e) Clculos de regulacin.f) Clculos de prdidas de energa.g) Anlisis de cortocircuito y falla a tierra.h) Clculo y coordinacin de protecciones.i) Clculo econmico de conductores

j) Clculos de ductos, (tuberas, canalizaciones, canaletas, blindobarras).k) Clculo del sistema de puestas a tierra.l) Anlisis de proteccin contra rayos.m) Clculo mecnico de estructuras.n) Anlisis de coordinacin de aislamiento.o) Anlisis de riesgos elctricos y medidas para mitigarlos.p) Clculo de campos electromagnticos en reas o espacios cercanos a elementos con altas

tensiones o altas corrientes donde desarrollen actividades rutinarias las personas.q) Clculo de iluminacin.r) Especificaciones de construccin complementarias a los planos incluyendo las de tipo tcnico deequipos y materiales.s) Justificacin tcnica de desviacin de la NTC 2050 cuando sea permitido, siempre y cuando nocomprometa la seguridad de las personas o de la instalacin.t) Diagramas unifilares.u) Planos elctricos de construccin.

v) Los dems estudios que el tipo de instalacin requiera para su correcta y segura operacin.

8.1 Diseo de las instalaciones elctricas.


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Estructura de la distribucin BT

Nivel 1

= entrada General BTNivel 2= tableros dealimentacin

Tablero deNivel 3 distribucin

= distribucin ode potencia control demotores

Nivel 4 Tableros= distribucin terminales

terminal

Cargas14

Protecciones en BT


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Protecciones en BTProteger contra CortocircutosProteger contra SobrecargasProteger Contra las Fallas a Tierra

A quien ?A Las PersonasA Los EquiposA Las Instalaciones

En donde ?

En el Sector de la IndustriaEn el Sector de La Construccin


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Sistemas de conexin a tierra


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Sistemas de Conexin a Tierra

Esquema TT (conductor neutro conectado a tierra)

Esquemas TN (partes conductoras accesibles conectadas al conductor neutro)

La eleccin de estos mtodos determina las medidasnecesarias para aportar proteccin contra riesgos decontactos indirectos.

El esquema de conexin a tierra debe cumplir loscriterios proteccin, elegidas por el proyectista de unesquema de distribucin elctrica o una instalacin.


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Esquema TN-C-SLos esquemas TN-C y TN-S se pueden utilizar en la misma instalacin. En el esquema TN-C-S, elesquema TN-C (4 hilos) nunca se debe utilizar aguas abajo del esquema TN-S (5 hilos), puesto quecualquier interrupcin accidental en el conductor neutro en la parte aguas arriba provocara unainterrupcin en el conductor de proteccin en la parte aguas abajo y, por tanto, presentara un peligro.



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El esquema TT:

Tcnica para la proteccin de personas: laspartes conductoras accesibles se conectana tierra y se utilizan dispositivos de corrientediferencial residual (DDR).

Tcnica de funcionamiento: interrupcin encaso de primer defecto de aislamiento.

El esquema TNS:

Tcnica para la proteccin de personas: esobligatorio interconectar y conectar a tierralas partes conductoras accesibles y elconductor neutro.

Interrupcin en caso de primer defecto,

utilizando proteccin contrasobreintensidades (interruptor automtico ofusibles).

Tcnica de funcionamiento: interrupcin encaso de primer defecto de aislamiento.

TT

TNS



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Anlisis y coordinacin de protecciones


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La norma IEC 60947-2 y la coordinacin de

los dispositivos de proteccin

La norma reconoce los dos conceptos de

coordinacin en su apndice A:

Selectividad

filiacin

Define los ensayos para garantizar estacoordinacin

Define la categora B de interruptoresautomticos


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Tcnicas de coordinacin BT

Optimizar la distribucin elctrica enBT con 3 acciones durante el diseodel plan de proteccin

1 - selectividad para garantizar lacontinuidad de servicio

2 limitacin para reducir losesfuerzos

3 - filiacin para optimizar elrendimiento


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Clculo y coordinacin de protecciones

Selectividad

La selectividad se consigue por medio de dispositivos deproteccin automticos si ocurre una condicin de

defecto en cualquier punto de la instalacin y eseliminada por el dispositivo de proteccin situadoinmediatamente aguas arriba del defecto, de forma queno se vean afectados todos los dems dispositivos deproteccin

La selectividad entre los interruptores automticos A y Bes total si el valor mximo de la corriente de cortocircuitoen el circuito B no supera el ajuste de disparo porcortocircuito del interruptor automtico A. En estacondicin slo disparar el interruptor automtico B

La selectividad es parcial si la mxima corriente decortocircuito posible en el circuito B es superior al ajustede la corriente de disparo por cortocircuito del interruptorautomtico A. En esta condicin dispararn losinterruptores automticos A y B

4 tipos de selectividadamperimtricacronomtricaenergticalgica

A

CB


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Clculo y coordinacin de protecciones 4.5 Coordinacin entre interruptores automticos

Disposicin en filiacin

Definicin de la tcnica de filiacin

Mediante la limitacin del valor mximo de corriente de cortocircuitoque pasa a travs del mismo, un interruptor automtico con limitacinde corriente permite utilizar en todos los circuitos situados aguas abajode su ubicacin aparamenta y componentes de circuitos concapacidades de corte de cortocircuito y capacidades de resistenciatrmica y electromecnica con valores muy inferiores a los habituales.El tamao fsico reducido y los requisitos de rendimiento ms bajos

permiten conseguir un ahorro considerable y simplificar el trabajo deinstalacin.

Tcnica que permite disminuir los efectos de las corrientes decortocircuito. La limitacin reduce los siguientes efectos:

Electromagnticos: reduccin de las perturbaciones EMC

Mecnicos: reduccin de la deformacin y los esfuerzos sobre el interruptor Trmicos: aumento de la vida til de los conductores

Isc presuntapico transitorio

Isc presuntapico estacionario

Isc pico limitada

Isc

100 %

t

A2I2sc

Energa presunta100 %

Energa limitada< 1 %1 %

100 %


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Curva de disparo de un interruptor automtico con

proteccin magnetotrmica

Curva de disparo de un interruptor automtico con

proteccin electrnica

Curvas de disparo para interruptores automticos

en BT


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Clculo y coordinacin de protecciones

Proteccin de los conductores


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Diseo de las instalaciones elctricas.


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La solucin Schneider Electric: el dominio de la

tcnica Continuidad de servicio gracias a la selectividad total

CA

Produccin


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Informes y Clculos


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Herramientas de Diseo

EcodialInformes y Clculos


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27.10 kA

32 A

250 A

81 kA

Sistema informtico: Ecodial

Sistema informtico global

Diseo de instalaciones

Dibujo del diagrama unifilar

Clculo de Icc y cadas detensin

Clculo de las secciones decable

Seleccin de productos

Selectividad y filiacin

Proteccin de las personas

Impresin de resultados


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Herramientas de DiseoEcodial


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Sistemas de Transferencias en BT


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Los dispositivos de conmutacin de fuentes se utilizan para asegurar la

continuidad de la alimentacin de ciertos receptores prioritarios, pormotivos de seguridad de personas o para mantener un ciclo deproduccin. El mecanismo de conmutacin acta o por un fallo en laalimentacin principal, normalmente en servicio, o por una ordenvoluntaria.ManualAutomtica

Sistemas de transferencias en BT


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Transferencia Manual

Este dispositivo es el inversor ms simple. requiere de la intervencin delpersonal de explotacin y, en consecuencia, la duracin del basculamientode la red normal a la red de reserva est en funcin de la intervencinhumana.

Un inversor de redes manual puede componerse de 2 o 3 aparatos (segn

gama) accionados manualmente (interruptores automticos o interruptoresen carga) y inter-enclavados mecnicamente.



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Transferencia Automtica.

Un inversor de redes est constituido por 2 o 3 aparatos (segn gama) a loscuales est asociado un inter-enclavamiento elctrico realizado segndiferentes esquemas.

El mando de los aparatos est asegurado mediante un inter-enclavamiento

mecnico que protege de cualquier mal funcionamiento elctrico e impideuna maniobra manual errnea.



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Terciario :

Quirfanos de hospitales

Dispositivos de seguridad de inmuebles degran alturaSalas de ordenadores (bancos,

aseguradoras...)Sistemas de iluminacin de centros

comerciales...

Industrial :

Cadenas de produccin en continuoSalas de mquinas en barcosAuxiliares esenciales en centrales trmicas...


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Proteccin de las personas

Contacto directo e indirecto


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Corrientes De Fuga

Causas

Deterioro de los aislantes departes conductoras

Corrientes superficiales

Consecuencias

IncendiosElectrocucin de las PersonasDestruccin de los receptores


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Riesgo de Incendio

Es el defecto ms habitual de una

instalacin electrica, causado por eldeterioro de los aislamientos de loscables de la instalacin, debido entreotras a estas causas:Ruptura brusca y accidental del

aislamiento del conductor.Envejecimiento y ruptura final del

aislamiento del conductor.Cables mal dimensionados, sometidos

peridicamente a sobrecargas de corrienteque recalientan excesivamente los cablesen los que se acelera su proceso deenvejecimiento.

Cortocircuitos.


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Proteccin DiferencialRETIE

17.7.3 Interruptores automticos de baja tensin.

17.7.3.1 Requisitos de instalacin

d. Debe instalarse proteccin contra falla a tierra de equipos, en circuitosalimentadores en estrella puestas a tierra slidamente, con una tensin atierra superior a 150 V, pero que no supere los 600 V entre fase. Para cada

dispositivo de desconexin de la acometida de 1000 A nominales o ms.

17.7.3.2. Requisitos de producto d. Los dispositivos de interrupcin de corriente por fuga a tierra para

proteccin de las personas contra contacto directo, debern tener unacorriente nominal diferencial menor o igual a 30 mA y su tiempo deoperacin deber estar en concordancia con la Figura 1 del presenteReglamento.


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36.2.3 Instalaciones provisionales.

Para efectos del RETIE, se entender como instalacin provisional aquellaque se hace para suministrar el servicio de energa a un proyecto enconstruccin, o que tendr una utilizacin no mayor a seis meses(prorrogables segn el criterio del OR que preste el servicio), la cual deber

cumplir con lo especificado en la Seccin 305 del Cdigo ElctricoColombiano (NTC 2050 Primera Actualizacin).

Estas instalaciones debern tener un tablero o sitema de distribucin

provisional con proteccin de falla a tierra.

Proteccin Diferencial


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Tcnicas de proteccin de falla a tierra


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E56899

L1L2L3N

E56899

E56899

L1L2L3N

E56898

L1

L2

L3N

E56898

E56898

L1

L2

L3N

E56900

L1

L2L3N

E56900

E56900

L1

L2L3N

Tcnicas de proteccin Diferencial

Tipo residual: Realiza la suma vectorial de corrientes

en los secundarios de los Cts.

Tipo SGR:

Sensor ubicado en la unin de neutroy tierra

Tipo Secuencia cero (ZS): Para detectar bajas corrientes

Mediante la suma vectorial deCorrientes en el primario del CT


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Proteccin Diferencial 37.2 Proteccin contra contacto directo o indirecto

a. Para prevenir y proteger contra contactos directos e indirectos existen los siguientes mtodos:

Contra contacto directo:

Aislamiento apropiado acorde con el nivel de tensin de la parte energizada. Alejamiento de las partes bajo tensin. Colocacin de obstculos que impidan el acceso a las zonas energizadas. Empleo de Muy Baja Tensin (< 50 V en locales secos, < 24 V en locales hmedos) Dispositivos de corte automtico de la alimentacin. Utilizacin de interruptores diferenciales de alta sensibilidad (GFCI o RCD).

Sistemas de potencia aislados.

Contra contacto indirecto:

Equipos de proteccin diferencial o contra corrientes de fuga (GFCI, RCM o RCD).

Utilizacin de muy baja tensin. Empleo de circuitos aislados galvnicamente, con transformadores de seguridad. Ineccesibilidad simultnea entre elementos conductores y tierra. Conexiones equipotenciales.

Ef t D L C i t E El C


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Efectos De La Corriente En El Cuerpo

Humano.Paro RespiratorioCosquilleo

0.5 mA

Fibrilacin Ventricular

75 mA

Contraccin Muscular

10 mA 30 mA

Tiempos de Exposicin:

De 5s a 10s.IEC 60479-1

Ef d l i l h


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Efectos de la corriente en el cuerpo humano.

Curva C1 de la normaIEC 60479-1

Define los lmites que

no se deben superar encorriente / tiempo deduracin

1 imperceptible2 perceptible

3 efectos reversibles : contraccin muscular4 posibles efectos irreversibles

C1: sin fibrilacin cardaca

C2: 5% de probabilidad defibrilacin

C3: 50% de probabilidad defibrilacin

A B C1 C2 C3

Duracin de la corriente

100005000

2000

1000500

200100

50

20100,1

0,20,5

12

510

2050

100200 1000 5000

500 2000 10000

1 2 3 41 2 3 4

mA

ms

30 mA

IEC 60479-1

Di d l i t l i l t i


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Diseo de las instalaciones elctricas.


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Seleccin de un DDR

Cl d T id l


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Clases de Toroidales

Clase ACCorrientes Alternas Senoidales

Clase ACorriente alternas senoidales,

continuas pulsantes.

Clase BCorriente alternas senoidales,

continuas pulsantes, fuentes

rectificadas.

Seleccin de un DDR


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Seleccin de un DDR

Nmero de Polos

Deber ser igual al nmero de

conductores activos involucrados(Fase R, S, T y N)

En sistema mono bifsico =Proteccin BIPOLAR

En sistema trifsico

c/ neutro distribuido =Proteccin TETRAPOLAR

s/neutro distribuido =Proteccin TRIPOLAR

Corriente Nominal

Ib Ia

Ic K (Id+Ie+If+Ig)

K = factor desimultaneidad

Seleccin de un DDR


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Seleccin de un DDR

Selectividad Vertical

Los valores de In y del t de retardo son funcin del nivel de selectividad.

Seleccin de un DDR


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Seleccin de un DDR

Nmero de receptores por diferencial:

Evaluar la Iftotal de las cargasalimentadas, se debe cumplir :

En caso contrario se debesubdividir los circuitos.

Corrientes de fuga Tpicas

PC: 1,5 a 2 mA.Fotocopiadora: 0.5 a 1.5 mA.Telefax: 0.5 a 1 mA. Impresoras


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Simbolos

Umbral de Disparo In

Proteccin contra disparos intempestivos

Funcionamiento a bajas temperaturas

Aparato selectivo

Interruptor Diferencial

-25 C

Clase AC

Clase A

Clase A si Tecnologa superinmunizada

h Clculo y coordinacin de protecciones


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h. Clculo y coordinacin de protecciones

Coordinacin con fusibles en MT

Para que los fusibles no se vean afectados (es decir, nose daen):

Todas las partes de la curva del fusible deben estarsituadas a la derecha de la curva CB con un factorde 1,35 o ms (esto es, cuando en el momento T, lacurva CB pasa por un punto correspondiente a 100A, la curva del fusible en ese mismo momento Tdebe pasar por un punto correspondiente a 135 A o

ms, y as sucesivamente...); por otro lado, todas laspartes de la curva del fusible deben estar por encimade la curva CB con un factor de 2 o ms (es decir,cuando a un nivel de corriente I la curva CB pasa porun punto correspondiente a 1,5 segundos, la curvadel fusible al mismo nivel de corriente I debe pasarpor un punto correspondiente a 3 segundos o ms,etc.).

Los factores 1,35 y 2 se basan en las tolerancias defabricacin mximas estndar para fusibles de MT einterruptores automticos de BT.


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DPS

Dispositivo de proteccin contra sobretensiones


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Schneider Electric 49- Forum de Inspectores Retie Abril 2009

Qu es una Sobretensin Transitoria?

Elevados Impulsos de TensinPueden alcanzar varios miles de

voltios.

Duracin muy cortaDel orden de microsegundos.

Sobretensin Transitoria Sobretensin Permanente (TOV)

Frente de onda muy rpido (di/dt)

Origen: 35% son externos a la instalacin 65% son internos a la instalacin

No hay efectos

Degradacin

Malfuncionamiento

Dao

Voltios

Duracin del Evento

Microsegundos

Milisegundos Segundos

Impulso TOV


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Qu es una Sobretensin Transitoria?

La Sobretensin Transitoria dura solo microsegundos.

Los DPS NO protegen contra otros Problemas de Calidad de Energacomo Sobretensiones Permanentes, Subtensiones, Factor de Potenciao Armnicos. Los DPS estn diseados para proteger contraSobretensiones Transitorias nicamente.

Cl ifi i l


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Clasificacin segn la norma

Tipo 3

Tipo 3

Tipo 2

Tipo 2

Tipo 1/Tipo 2

Tipo 1

ANSI/IEEE C62.41(SPD)

IEC 61643-1(SPD)

T l U ili d


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Todos los Dispositivos de Proteccin contra Sobretensiones (DPS)utilizan diferentes tecnologas para derivar los impulsos de corrientelejos de las cargas finales. Las principalmente utilizadas son:

MOV : Varistores de Oxido Metlico

Spark Gap : Descargador va de chispas

Los DPS limitan una sobretensin transitoria a valores seguros

relacionados con el Mximo Voltaje de Operacin Continuo (MCOV)del supresor.

Tecnologas Utilizadas

T l Utili d


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Varistores de Oxido Metlico (MOV)

Tecnologa de limitacin de la tensin.Deriva impulsos transitorios dejando un

pequeo voltaje residualSu resistencia se reduce exponencialmente en

proporcin a la magnitud del impulso transitorioNo opera bajo condiciones normales del sistema

de suministro elctrico (baja corriente de fuga)Tiene un tiempo de respuesta rpido

Puede derivar altos impulsos de corrienteEs la mas utilizada por la industria en la

proteccin elctricaBuena relacin Costo-Beneficio.

T l Utili d


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Varistores de Oxido Metlico (MOV)

Sobretension Transitoria Respuesta del MOV

T l Utili d


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Descargador Via de Chispas (Spark Gap)

Tecnologa de conmutacin de la tensin Empieza a derivar la corriente transitoria cuando se alcanza

el voltaje de cebado Despus de derivar la corriente transitoria circula por l la

corriente de cortocircuito del punto de instalacin (corrientede seguimiento) hasta que la auto-extingue en el siguientepaso por cero de la onda de voltaje

Muy bajo voltaje residual

Tiempo de respuesta lento Deriva altos impulsos de corriente

Nota: El RETIE en el Capitulo II, Articulo 17 Requisitosde Productos, Numeral 6 Dispositivos de ProteccinContra Sobretensiones dice:

f. No se deben instalar en redes elctricas de potencia DPSconstruidos nicamente con tecnologa de conmutacin dela tensin



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Descargador via de chispas (Spark Gap)

Sobretension Transitoria Respuesta del Spark Gap

Modos de Proteccin


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Modos de Proteccin

Modos de Proteccin (Instalacin para sistemas TN) Los componentes de proteccin del DPS pueden ser conectados linea a

linea o linea a tierra o linea a neutro o neutro a tierra y sus combinaciones.

Estos caminos son conocidos como modos de proteccin.

RETIE Requisitos tcnicos esenciales


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RETIE - Requisitos tcnicos esenciales

Capitulo II, Articulo 17 Requisitos de Productos, Numeral 6 Dispositivosde Proteccin Contra Sobretensiones:

Toda subestacin (transformador) y toda transicin de lnea area a cableaislado de media, alta o extra alta tensin, deben disponer de DPS. En losdems equipos de media, alta o extra alta tensin o en redes de bajatensin o uso final, la necesidad de DPS depender de una evaluacintcnica objetiva del nivel de riesgo por sobretensiones transitorias a que

pueda ser sometido dicho equipo o instalacin. Tal evaluacin tcnica,deber tener en cuenta entre otros factores:

El uso de la instalacinLa coordinacin de aislamiento

La densidad de rayos a tierraLas condiciones topogrficas de la zonaLas personas que podran someterse a una sobretensinLos equipos a proteger.

RETIE Requisitos tcnicos esenciales


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RETIE - Requisitos tcnicos esenciales

Capitulo II, Articulo 17 Requisitos de Productos, Numeral 6 Dispositivosde Proteccin Contra Sobretensiones dice: f: La capacidad de cortocircuito del DPS debe estar coordinada con la

capacidad de falla en el nodo donde va a quedar instalado.

Capitulo VII, Articulo 42 Requisitos de Proteccin Contra Rayos,Numeral 1 Evaluacin del nivel de riesgo frente a rayos:

A partir de la entrada en vigencia del presente Reglamento Tcnico, eninstalaciones donde se tenga concentracin de personas, tales como,viviendas multifamiliares, oficinas, hoteles, hospitales, centros educativos,

centros comerciales, supermercados, parques de diversin, industrias,prisiones o aeropuertos, debe hacerse una evaluacin del nivel de riesgo deexposicin al rayo y de acuerdo con su resultado, cumplir los siguientesrequisitos, adoptados de la NTC 4552

NTC 4552-1


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NTC 4552-1

EXPOSICINDensidad de Descargas a Tierra

(DDT)

GRAVEDAD Indice A: Uso de la estructura Indice B: Tipo de la estructura Indice C: Altura y rea de la

estructura

NTC 4552-1


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Evaluacin del nivel de riesgo

Plan de Prevencin y Contingencia

Sistema de Proteccin Externo (SPE)

Cableado y PT segn NEC, IEEE1100. IEC 364,IEC 61000-5-2

Sistema de Proteccin Interno (SPI)

ALTO

Sistema de Proteccin Externo (SPE)


Sistema de Proteccin Interno (SPI)MEDIO


Sistema de Proteccin Interno (SPI)BAJO

ACCIONES RECOMENDADASNIVEL DE RIESGO

Seleccin de un DPS


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Seleccin de un DPS

Seleccin de los DPS


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Seleccin de los DPS

El mejor Dispositivo de ProteccinContra Sobretensiones es

Solamente tan Bueno como su

Ubicacin e Instalacin.

Proteccin en Cascada


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Proteccin en Cascada

Panel de Entrada

Linea

Neutro

DPS

Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3

Panel de Distribucin Carga final

Transitorios dentro de lainstalacin (65%)

DPSDPS

ANSI/IEEE C62.41

Realizando una Proteccin enCascada de su instalacin seasegura una adecuada proteccin desus equipos.

Longitud de los cables y el desempeo


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del DPS

Seleccin de un DPS


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Seleccin de un DPS

Ubicacin geogrfica de la aplicacin.

2Bajo

10Medio

18AltoPuntosNivel Isocerunico

0 a 15Bajo15 a 30Medio

30 msAlto

Das de Tormentas al Ao

Seleccin de un DPS


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Se ecc de u S

Ubicacin respecto a otras actividades.

Ubicacin respecto a otras construcciones.

1Urbano

6Sub- Urbano

11Rural

PuntosAmbiente

1El mas Pequeo6Mediano

11El ms Alto

PuntosConstruccin

Seleccin de un DPS


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Tipo de Acometida

Histrico de Disturbios

1Independiente

6Clientes Mltiples

11Ultimo Cliente

PuntosAcometida

1Escasos6Ocasionales

11Frecuentes

PuntosDisturbios

Seleccin de un DPS


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Costo de Reparacin del Equipo que se Daa

Importancia del Equipo que va ser Protegido

3Econmica

11Moderada

19Costosa

PuntosReparacin

3Pueden Detenerse

11Medios

19Indispensable

PuntosEquipos

Tabla de Seleccin


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120 kA80kA

80 kA50 kA

50 kA36 kA

36 kACategora A

240 kA160 kA160 kA120 kA120 kA80 kA80 kA50 kA50 kA36 kACategora B

480 kA320 kA

320 kA240 kA

240 kA160 kA

160 kA120 kA

120 kA120 kA

Categora C

De 76 a 100De 56 a 75De 39 a 55De 25 a 38De 12 a 24

INDICE DE EXPOSICIN CALCULADOANSI/IEEEC 62.41

Aplicacin de Producto


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y gy

coordinacion de protecciones bt

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