MARGENES DE PROTECCIÓN INTRODUCCIÓN Los Sistemas de Protecciones Contra los Rayos (SPCR), tienen que incorporar sistemas que analicen y garanticen la efectividad del sistema, donde el principio de éstos sea recoger datos estadísticos que revelaran y analizaran el comportamiento del conjunto de protección tierra / aire durante la tormenta, justificando la transferencia de carga del sistema. NORMAS IEC Las normas IEC son elaboradas por especialistas de varios países que aportan sus experiencias a través de un trabajo en grupo, riguroso y sujeto a revisiones periódicas, están avaladas por investigaciones y ensayos y las mismas son sometidas a votos paralelos y opiniones de diferentes grupos de expertos y comités técnicos. NORMAS IEC Comité Técnico 81 de la IEC: Protección contra el rayo (IEC TC81) NFPA (National Fire Protection Association, USA). los comités nacionales adoptan las publicaciones de la IEC como sus normas nacionales a fin de evitar el vano reclamo de los productores e instaladores del producto. Normas CENELEC (Comite European de Normalisation Electrotechnique) Estas normas son las que se utilizan en Europa pero es frecuente que apruebe las publicaciones de la IEC en protección contra el rayo; cada vez más y más publicaciones son presentadas al voto paralelo. En Bélgica, por ejemplo, no existen otras normas nacionales que no sean las publicadas por el CENELEC, es decir, las de la IEC y seguro que otros países europeos. OTRAS NORMAS EN EL MUNDO • • • • • • Francesas Americanas Inglesas Alemanas Europeas Internacionales NF NFPA BS VDE CENELEC IEC CONTENIDO DE ALGUNAS NORMATIVAS SOBRE LOS RAYOS • IEC 61024-1 Parte uno: Principios Generales “Un sistema de protección contra el rayo, diseñado e instalado conforme a esta norma, no puede garantizar una protección absoluta a estructuras, personas u objetos; sin embargo, el riesgo de daños causado por el rayo a estructuras protegidas será reducido significativamente mediante la aplicación de esta norma”. • BS 6651 “Esta guía es de naturaleza general... “Se hace énfasis en que, aun cuando se suministre protección, el riesgo de daños a las estructuras a proteger nunca puede ser completamente efectiva. CONTENIDO DE ALGUNAS NORMATIVAS SOBRE LOS RAYOS • NFC-17102 (Francia) y su traducción a la UNE 21186.(España), dicen en su introducción, “Una instalación de protección contra el rayo concebida y realizada conforme a la presente norma, no puede, como todo proceso en el que intervienen elementos naturales, asegurar la protección absoluta en las estructuras, de las personas o de los objetos...”. MARGENES DE PROTECCION • Son índices que nos garantizan el correcto funcionamiento de los pararrayos en un sistema, también verifican si la selección de un determinado pararrayo esta dentro de los limites que garantice una adecuada protección al sistema, independientemente de la norma de fabricación a la cual se rige, en ningún caso debe ser inferior a 20% • Los márgenes de protección más usados son los siguientes: el americano y el europeo. Formulas De Los Márgenes De Protección Regidos Por La Norma Americana. 1.15 * BIL 20KADV MP1 *100 20KADV BIL 1.2 / 50segISO MP 2 *100 1.2 / 50segISO 0.83 * BIL SSSO MP3 *100 SSSO Norma Americana DONDE: BIL Nivel básico de aislamiento en kv. 20KADV Tensión de descarga correspondiente a un poder de descarga de 20 KA expresado en kV. 1.2 / 50segISO Tensión de encebado o de frente de onda en kV. SSSO Tensión de encebado al choque expresado en kV. Formulas De Los Márgenes De Protección Regidos Por la Norma Europea. 1.15 * BIL MP1 *100 1.15 * BIL FOWSO BIL ( DV 5.25 * L) MP2 *100 BIL Norma Europea DONDE: BIL :Nivel básico de aislamiento en kV. FOWSO :Frente de onda escarpado expresado en kV. DV :Tensión de descarga en kV. L :Distancia entre el pararrayo y el equipo a proteger en m. Nota Importante.- Se puede utilizar las formulas de cualquiera de las dos normas dependiendo de los datos con los que contemos sin embargo no necesariamente el resultado será igual si los resultados son mayores a 20% la selección del pararrayo estará bien hecha. Vn (Kv)del sistema BIL ( kV) BIL reducido (kV) 15 110 23 150 34,5 200 46 250 69 350 92 450 115 550 450 - 350 138 650 550 - 450 230 1050 900 - 825 - 750 345 1550 1425 - 1300 - 1050 500 1800 1675 - 1550 - 1300 125 PROBLEMA 1 Se requiere proteger una línea cuya tensión nominal es 22.9/13.2 kV, la altitud de trabajo es superior a los 3000 metros, se tiene registros de la zona con un nivel isoceráunico entre moderado y alto, de acuerdo al fabricante se tiene una tensión de encebamiento de 27 kV y una tensión de cebado al choque de 75 kv. determinar el valor del margen de protección para este sistema en este caso. Solución. Ojo: no confundir tensión nominal del sistema con tensión nominal del pararrayo * Tensión del sistema 22.9 kv * BIL = 110 kv MP3 = 0.83 x 110 – 75 x100%.......Norma Americana 75 MP3 = 21.73 % MP2 = 110 – 27 x100% ………… Norma Americana 27 MP2 = 30.74 % Indican un margen de protección superior al mínimo permisible. Generalmente no son iguales pero si ambos deben ser superiores en 20% PROBLEMA 2 Se quiere proteger una subestación de 1000 kVA instalada en pedestal, se alimenta desde la línea aérea a través de un cable que tiene una sección de 50 mm2 y una longitud de 50 m. La tensión nominal del sistema es 10 kV. Determinar el margen de protección si se tiene como dato una tensión de descarga a 20 kA de 58 kV. Solución: Vn = 10 kV 20kADV = 58 kV (para altitudes superiores a 3000 m si fuese una altura menor podemos usar 10 kA y si es mucho menor 5kA) P = 1000 KVA (no interesa para la protección, en la elección del pararrayo, lo que interesa será el BIL) MP1 = 1.15 x 110 – 58 x 100% …..Norma Americana 58 MP1 = 118.10 % (pero aquí no estamos considerando la longitud) En la siguiente fórmula si consideramos L: 20kADV = 58 kV (para altitudes superiores a 3000 m si fuese una altura menor podemos usar 10 kA y si es mucho menor 5kA) L = 50 m S = 50 mm2 MP2= 110 – (58 + 5.25 x 50) x 100% …..Norma Europea 110 MP2 = - 191.36 % (margen muy grande pero no de protección) Conclusión Del Problema: a) Un valor negativo indica que no hay protección porque la distancia es muy grande (50 m). b) La distancia entre el pararrayo y el equipo a proteger debe se lo menor posible. (para subestaciones de distribución se recomienda L =1m). c) SI obtenemos un valor menor a 20% tendremos que incremementar el BIL estaremos cambiando la clase del pararrayo, si es que no se puede cambiar los parámetros.
