Un dispositiu de protecció contra sobretensions, també conegut com a protector contra sobretensions o SPD, està dissenyat per protegir els components elèctrics contra les sobretensions que poden produir-se en un circuit elèctric.

Sempre que es produeix un augment sobtat de corrent o voltatge en el circuit elèctric o en el circuit de comunicació com a conseqüència d'interferències externes, el dispositiu de protecció contra sobretensions pot conduir i derivar en un període de temps molt curt, evitant que la sobretensió danyi altres dispositius del circuit.

Els dispositius de protecció contra sobretensions (SPD) són un mètode rendible per prevenir interrupcions del sistema i millorar la fiabilitat.

Normalment s'instal·len als panells de distribució i tenen un paper important per garantir el funcionament suau i ininterromput dels dispositius electrònics en una àmplia gamma d'aplicacions, limitant la sobretensió transitòria.

Un SPD funciona desviant l'excés de voltatge de les sobretensions transitòries lluny de l'equip protegit. Normalment consisteix en varistors d'òxid metàl·lic (MOV) o tubs de descàrrega de gas que absorbeixen l'excés de voltatge i el redirigeixen a terra, protegint així els dispositius connectats.

Les sobretensions poden produir-se per diverses raons, com ara llamps, commutacions de la xarxa elèctrica, cablejat defectuós i el funcionament d'equips elèctrics d'alta potència. També poden ser causades per esdeveniments que ocorren dins d'un edifici, com ara l'arrencada de motors o l'encesa/apagada de grans electrodomèstics.

La instal·lació d'un SPD pot oferir diversos avantatges, com ara:

Protecció d'equips electrònics sensibles contra sobretensions perjudicials.

Prevenció de la pèrdua o corrupció de dades en sistemes informàtics.

Extensió de la vida útil dels aparells i equips protegint-los de les pertorbacions elèctriques.

Reducció del risc d'incendis elèctrics causats per sobretensions.

Tranquil·litat sabent que el vostre valuós equipament està protegit.

La vida útil d'un SPD pot variar en funció de factors com la seva qualitat, la gravetat de les sobretensions que troba i les pràctiques de manteniment. Generalment, els SPD tenen una vida útil que oscil·la entre els 5 i els 10 anys. Tanmateix, es recomana inspeccionar i provar els SPD regularment i substituir-los segons calgui per garantir una protecció òptima.

La necessitat d'SPD pot variar en funció de factors com la ubicació geogràfica, les regulacions locals i la sensibilitat dels equips electrònics connectats. És recomanable consultar un electricista o enginyer elèctric qualificat per avaluar les vostres necessitats específiques i determinar si un SPD és necessari per al vostre sistema elèctric.

Alguns components comuns de protecció contra sobretensions que s'utilitzen en la fabricació de SPD són els varistors d'òxid metàl·lic (MOV), els díodes de ruptura d'allaus (ABD, anteriorment coneguts com a díodes d'allaus de silici o SAD) i els tubs de descàrrega de gas (GDT). Els MOV són la tecnologia més utilitzada per a la protecció dels circuits d'alimentació de CA. La classificació de corrent de sobretensió d'un MOV està relacionada amb l'àrea de la secció transversal i la seva composició. En general, com més gran sigui l'àrea de la secció transversal, més alta serà la classificació de corrent de sobretensió del dispositiu. Els MOV generalment són de geometria rodona o rectangular, però vénen en una gran quantitat de dimensions estàndard que van des de 7 mm (0,28 polzades) fins a 80 mm (3,15 polzades). Les classificacions de corrent de sobretensió d'aquests components de protecció contra sobretensions varien àmpliament i depenen del fabricant. Com s'ha comentat anteriorment en aquesta clàusula, connectant els MOV en una matriu paral·lela, es podria calcular un valor de corrent de sobretensió simplement sumant les classificacions de corrent de sobretensió dels MOV individuals per obtenir la classificació de corrent de sobretensió de la matriu. En fer-ho, s'ha de tenir en compte la coordinació del funcionament.

Hi ha moltes hipòtesis sobre quin component, quina topologia i el desplegament de tecnologia específica produeix el millor SPD per desviar el corrent de sobretensió. En lloc de presentar totes les opcions, és millor que la discussió sobre la classificació del corrent de sobretensió, la classificació del corrent de descàrrega nominal o les capacitats de corrent de sobretensió giri al voltant de les dades de les proves de rendiment. Independentment dels components utilitzats en el disseny o de l'estructura mecànica específica desplegada, el que importa és que l'SPD tingui una classificació del corrent de sobretensió o una classificació del corrent de descàrrega nominal adequada per a l'aplicació.

L'edició actual del Reglament de cablejat IET, BS 7671:2018, estableix que, llevat que es dugui a terme una avaluació de riscos, s'ha de proporcionar protecció contra sobretensions transitòries quan les conseqüències causades per la sobretensió puguin:

Causar lesions greus o la pèrdua de vides humanes; o

Provocar la interrupció dels serveis públics i/o danys al patrimoni cultural; o

Provocar la interrupció de l'activitat comercial o industrial; o

Afecta un gran nombre de persones que coexisteixen.

Aquesta normativa s'aplica a tot tipus d'instal·lacions, incloent-hi habitatges, comerços i indústries.

Tot i que el Reglament de cablejat IET no és retroactiu, quan es duen a terme treballs en un circuit existent dins d'una instal·lació que ha estat dissenyada i instal·lada segons una edició anterior del Reglament de cablejat IET, cal assegurar-se que el circuit modificat compleixi amb l'última edició, això només serà beneficiós si s'instal·len SPD per protegir tota la instal·lació.

La decisió de comprar o no SPD és a mans del client, però se li ha de proporcionar prou informació per prendre una decisió informada sobre si vol ometre els SPD. S'ha de prendre una decisió basada en els factors de risc per a la seguretat i després d'una avaluació del cost dels SPD, que poden costar tan sols uns quants centenars de lliures, en comparació amb el cost de la instal·lació elèctrica i els equips connectats a ella, com ara ordinadors, televisors i equips necessaris, per exemple, detecció de fum i controls de calderes.

La protecció contra sobretensions es podria instal·lar en una unitat de consum existent si hi hagués espai físic adequat o, si no hi hagués prou espai disponible, es podria instal·lar en un recinte extern adjacent a la unitat de consum existent.

També val la pena consultar amb la teva companyia d'assegurances, ja que algunes pòlisses poden establir que l'equip ha d'estar cobert amb un SPD o que no pagaran en cas de reclamació.

La classificació del protector contra sobretensions (conegut comunament com a protecció contra llamps) s'avalua segons la teoria de subdivisió de protecció contra llamps de la IEC 61643-31 i EN 50539-11, que s'instal·la a la unió de la partició. Els requisits tècnics i les funcions difereixen. El dispositiu de protecció contra llamps de primera etapa s'instal·la entre la zona 0-1, alta per al requisit de cabal, el requisit mínim de la IEC 61643-31 i EN 50539-11 és de Itotal (10/350) 12,5 ka, i el segon i tercer nivells s'instal·len entre les zones 1-2 i 2-3, principalment per suprimir la sobretensió.

Els dispositius de protecció contra sobretensions (SPD) són essencials per protegir els equips electrònics dels efectes nocius de les sobretensions transitòries que poden causar danys, temps d'inactivitat del sistema i pèrdua de dades.

En molts casos, el cost de la substitució o reparació d'equips pot ser significatiu, especialment en aplicacions crítiques com ara hospitals, centres de dades i plantes industrials.

Els interruptors i fusibles no estan dissenyats per gestionar aquests esdeveniments d'alta energia, cosa que fa que sigui necessària una protecció addicional contra sobretensions.

Tot i que els SPD estan dissenyats específicament per desviar la sobretensió transitòria lluny de l'equip, protegint-lo de danys i allargant-ne la vida útil.

En conclusió, els SPD són essencials en l'entorn tecnològic modern.

Principi de funcionament del SPD

El principi bàsic dels SPD és que proporcionen una via de baixa impedància a terra per a l'excés de voltatge. Quan es produeixen pics o sobretensions de voltatge, els SPD funcionen desviant l'excés de voltatge i corrent a terra.

D'aquesta manera, la magnitud del voltatge entrant es redueix a un nivell segur que no danya el dispositiu connectat.

Per funcionar, un dispositiu de protecció contra sobretensions ha de contenir almenys un component no lineal (un varistor o un espurna), que en diferents condicions fa la transició entre un estat d'alta i baixa impedància.

La seva funció és desviar el corrent de descàrrega o impulsional i limitar la sobretensió a l'equipament connectat aigües avall.

Els dispositius de protecció contra sobretensions funcionen en les tres situacions que s'enumeren a continuació.

A. Condició normal (absència de sobretensió)

En cas que no hi hagi sobretensions, l'SPD no té cap impacte sobre el sistema i actua com un circuit obert, romanent en un estat d'alta impedància.

B. Durant les sobretensions

En cas de pics i sobretensions, l'SPD passa a l'estat de conducció i la seva impedància disminueix. D'aquesta manera, protegirà el sistema desviant el corrent impulsiu cap a terra.

C. Tornada al funcionament normal

Després que la sobretensió s'hagi descarregat, l'SPD torna al seu estat normal d'alta impedància.

Els dispositius de protecció contra sobretensions (SPD) són components essencials de les xarxes elèctriques. Tanmateix, triar un SPD adequat per al vostre sistema pot ser un problema difícil.

Tensió màxima de funcionament continu (UC)

La tensió nominal de l'SPD ha de ser compatible amb la tensió del sistema elèctric per oferir una protecció adequada al sistema. Una tensió nominal més baixa danyarà el dispositiu i una tensió nominal més alta no desviarà correctament els transitoris.

Temps de resposta

Es descriu com el temps en què l'SPD reacciona als transitoris. Com més ràpid respongui l'SPD, millor serà la protecció de l'SPD. Normalment, els SPD basats en díodes Zener tenen la resposta més ràpida. Els tipus amb gas tenen un temps de resposta relativament lent i els fusibles i els tipus MOV tenen el temps de resposta més lent.

Corrent de descàrrega nominal (In)

L'SPD s'ha de provar amb una forma d'ona de 8/20 μs i el valor típic per a un SPD residencial de mida miniatura és de 20 kA.

Corrent màxim de descàrrega impulsiva (Iimp)

El dispositiu ha de ser capaç de gestionar el corrent de sobretensió màxim que s'espera a la xarxa de distribució per garantir que no falli durant un esdeveniment transitori i s'ha de provar amb una forma d'ona de 10/350 μs.

Voltatge de subjecció

Aquesta és la tensió llindar i per sobre d'aquest nivell de tensió, l'SPD comença a bloquejar qualsevol transitori de tensió que detecta a la línia elèctrica.

Fabricant i certificacions

Seleccionar un SPD d'un fabricant conegut que tingui la certificació d'un centre de proves imparcial, com ara UL o IEC, és crucial. La certificació garanteix que el producte ha estat examinat i compleix tots els requisits de rendiment i seguretat.

Comprendre aquestes pautes de dimensionament us permetrà seleccionar el millor dispositiu de protecció contra sobretensions per a les vostres necessitats i garantir una protecció contra sobretensions eficaç.

Els dispositius de protecció contra sobretensions (SPD) estan dissenyats per proporcionar una protecció fiable contra sobretensions transitòries, però certs factors poden provocar la seva fallada. A continuació es mostren algunes de les raons subjacents a la fallada dels SPD:

1. Pujades de tensió excessives

Una de les principals causes de fallada d'un SPD és la sobretensió, que es pot produir a causa de llamps, sobretensions o altres pertorbacions elèctriques. Assegureu-vos d'instal·lar el tipus correcte d'SPD després dels càlculs de disseny adequats segons la ubicació.

2. Factor d'envelliment

A causa de les condicions ambientals, com ara la temperatura i la humitat, els SPD tenen una vida útil limitada i es poden deteriorar amb el temps. A més, els SPD poden patir danys per pics de tensió freqüents.

3. Problemes de configuració

Mal configurat, com ara quan un SPD configurat en estrella està enllaçat a una càrrega connectada mitjançant un delta. Això pot exposar l'SPD a tensions més elevades, cosa que podria provocar una fallada de l'SPD.

4. Fallada de components

Els SPD contenen diversos components, com ara varistors d'òxid metàl·lic (MOV), que poden fallar a causa de defectes de fabricació o factors ambientals.

5. Connexió a terra inadequada

Perquè un SPD funcioni correctament, cal connectar-lo a terra. Un SPD pot funcionar malament o possiblement convertir-se en un problema de seguretat si no està connectat a terra correctament.