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MARGENES DE PROTECCIÓN

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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 / 50segISO
MP 2 
*100
1.2 / 50segISO
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 / 50segISO 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.
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