Significado del SPD DC
DC SPD, nombre completo Dispositivo de protección contra sobretensiones de corriente continua,es un dispositivo de protección diseñado específicamente para sistemas de alimentación de corriente continua para protegerse contra sobrevoltuaciones transitorias (surgencias) causadas por rayosSi no se controlan, estas sobretensiones pueden dañar los dispositivos electrónicos sensibles del sistema de CC e incluso conducir a fallas del sistema.
Un dispositivo de protección contra sobretensiones de corriente continua está diseñado para ofrecer protección a los sistemas y equipos alimentados por corriente continua contra picos o sobretensiones repentinos.Los SPD de CC suprimen o desvían las oleadas de voltaje evitando daños a componentes electrónicos sensibles, fallas del sistema e incluso pérdida de datos.
Consideraciones relativas a los dispositivos de protección contra sobretensiones de corriente continua en las instalaciones fotovoltaicas
Los destellos inter-nube e intra-nube con magnitudes de 100kA pueden crear campos magnéticos relacionados que desencadenan corrientes transitorias en el cableado de sistema fotovoltaico DC.Estas tensiones transitorias surgen en los terminales del equipo y provocan importantes fallos de aislamiento y dieléctricos de los componentes.
Estas corrientes generadas e incompletas son mitigadas mediante la colocación de SPD en lugares específicos.Cuando se produce una sobre tensiónEl SPD descarga la corriente transitoria correspondiente en este diseño,reducción de la sobre tensión que de otro modo existiría en los terminales del equipo.
Este dispositivo paralelo lleva una corriente sin carga. El SPD que elija debe ser diseñado, calificado y aprobado, particularmente con voltajes fotovoltaicos de CC.La desconexión inherente del SPD debe ser capaz de interrumpir el arco de CC más severo que no está presente en las aplicaciones de CA..
En los grandes sistemas fotovoltaicos a escala comercial y de servicios públicos que operan a un voltaje máximo de circuito abierto de 600 o 1.000 V CC, la conexión de módulos MOV en una configuración en Y es una configuración SPD popular.
Un módulo MOV está conectado a cada polo y tierra en cada pierna de la Y. Hay dos módulos entre cada polo y tanto el polo como la base en un sistema sin tierra.Porque cada módulo está calificado para la mitad del voltaje del sistema en esta configuración, los módulos MOV no excederán su valor nominal incluso si se produce un fallo del poste-tierra.
Función del dispositivo de protección contra sobretensiones de CC
La función principal de un SPD de CC es absorber y liberar estas súbitas oleadas de alta energía, limitar la amplitud de sobrevolución y proteger de daños a los dispositivos conectados a la fuente de alimentación de CC.Por lo general, se instalan en los nodos clave en los sistemas de energía de CC, como el lado de la corriente continua de los sistemas de generación de energía fotovoltaica, la potencia de entrada de las estaciones base de comunicación,o el extremo de salida de corriente continua de las pilas de carga de los vehículos eléctricos para garantizar el funcionamiento estable del sistema.
En comparación con los dispositivos de protección contra sobretensiones para CA (SPD CA), los SPD de CC deben abordar los desafíos únicos de la corriente continua, como las corrientes unidireccionales continuas y los niveles de voltaje potencialmente altos.Por lo tanto, los DSP de CC están diseñados con componentes y tecnologías especiales para satisfacer las necesidades de un entorno de CC.
Principio de trabajo
Para garantizar una protección eficaz contra las sobretensiones en los sistemas de corriente continua, es necesario seleccionar, instalar y mantener adecuadamente los dispositivos de protección contra las sobretensiones en corriente continua.La eficacia del rendimiento de un SPD de CC varía con factores como la clasificación de sobretensiones, tensión de sujeción, tiempo de respuesta y aplicación específica.
El funcionamiento de un dispositivo de protección contra sobretensiones de corriente continua se puede desglosar de la siguiente manera:
- Detección de sobretensiones
Un dispositivo de protección contra sobretensiones de corriente continua detectará un aumento de voltaje más allá de su clasificación en un sistema de corriente continua.
- Enlaces de tensión
Los dispositivos de protección contra sobretensiones de corriente continua utilizan componentes como varistores de óxido de metal (MOV) o tubos de descarga de gas (GDT) para lograr la sujeción de voltaje.Estos componentes muestran una alta resistencia al voltaje dentro de los límites normalesSin embargo, un aumento de voltaje más allá del umbral disminuye significativamente la resistencia del componente, creando un camino de baja impedancia para la corriente de aumento.El umbral más allá del cual se considera que un voltaje es un aumento se conoce como voltaje de sujeción o voltaje de entrada..
- Absorción de energía
Los componentes primarios de un dispositivo de protección contra sobretensiones absorben el exceso de energía cuando se desvía un aumento de voltaje a través del dispositivo.El diseño de los varistores de óxido metálico (MOV) es tal que se descomponen a altos voltajes disipando la oleada como calor.
En un circuito de corriente continua, el protector de sobretensiones se encuentra en un estado de alta resistencia y no funciona bajo voltaje normal (Un).el SPD mismo reducirá rápidamente su propia resistencia y conducción (dentro de 25 nanosegundos), libera la corriente de sobretensiones, baja el voltaje a un estado seguro y luego vuelve a un estado de alta resistencia, completando la protección para el equipo eléctrico en el circuito.
Las características clave del dispositivo de protección contra sobretensiones de CC
- Alta velocidad de respuesta: es capaz de responder a las oleadas en nanosegundos y activa rápidamente los mecanismos de protección.
- Alta capacidad de absorción de energía: capaz de soportar y disipar grandes cantidades de energía de sobretensiones, protegiendo el equipo de back-end.
- Nivel de protección de tensión estable: garantizar que durante los eventos de sobretensiones, la tensión del sistema no exceda el rango de funcionamiento seguro del equipo.
Al instalar un dispositivo de protección contra sobretensiones de corriente continua, se puede mejorar significativamente la fiabilidad y la seguridad del sistema de corriente continua,prolongación de la vida útil de los equipos y reducción de los costes de mantenimiento y sustitución causados por las sobretensionesEn diversos campos como la generación de energía fotovoltaica, la comunicación, el transporte, etc., el dispositivo de protección contra sobretensiones de CC se ha convertido en un componente de protección indispensable.
Cómo instalar un dispositivo de protección contra sobretensiones de CC
- Coloque el SDP lo más cerca posible del panel para protegerlo.
- para reducir la longitud de los cables de conexión desde las puntas del dispositivo de protección contra sobretensiones hasta el interruptor del panel siguiente,perforar y perforar un agujero en la carcasa del dispositivo de protección contra las sobretensiones en un lugar extraordinariamente alto (o las llaves de desconexión fundidas).
- utilizar siempre que sea posible una conexión de pezones cerrados con cables que se dirigen al primer interruptor situado en la parte superior de un panel, garantizando así la protección adecuada de todas las cargas conectadas al panel.
- Conecte el SPD al panel del interruptor con alambre AWG # 10 o más grande (fácilmente disponible y fácil de instalar).Las instalaciones más exitosas no suelen ser las más estéticasLos encuentros más efectivos son cortos y directos.
- Los DSP deben estar conectados a un interruptor de circuito adecuadamente calificado en lugar de a las puntas principales del panel.Se debe utilizar un interruptor de desconexión fundido para comunicarse con las líneas y facilitar el mantenimiento del DSP cuando los interruptores no estén disponibles o sean poco prácticos..
Comparando el SPD de CC con el SPD de CA
La principal diferencia entre los dispositivos de protección contra sobretensiones de corriente continua y de corriente alterna se basa en el sistema de energía en uso.capacidades de manejo de sobretensiones, tiempos de respuesta y normas.
Las siguientes declaraciones resaltan algunas de las similitudes y diferencias entre los dispositivos de protección contra sobretensiones de CC y AC (SPD):
- Manejo de la frecuencia
El dispositivo de protección contra sobretensiones utilizado en los sistemas de corriente continua no tiene especificaciones de frecuencia gracias a la constancia del voltaje de corriente continua.Los sistemas de CA tienen diferentes necesidades de frecuencia que requieren un manejo diferente.
- Sensibilidad a la polaridad
Los dispositivos de protección contra sobretensiones en los sistemas de CC son sensibles a los polos y requieren una instalación con una alineación correcta de los terminales.no tienen designaciones terminales específicas.
- Detección y sujeción de sobretensiones
Dependiendo del diseño del sistema, tanto los SPD de CC como los de CA contrarrestarán las oleadas de voltaje absorbiéndolas o desviándolas a un nivel seguro.las características de voltaje diferentes pueden dar lugar a un cambio en los mecanismos aplicados en la detección y sujeción.
Tipos de DSP de corriente continua
Clasificación por nivel de tensión
De acuerdo con el nivel de voltaje del sistema de corriente continua, el dispositivo de protección contra sobretensiones de corriente continua se puede dividir en las siguientes categorías:
- SPD de baja tensión de corriente continua: adecuado para sistemas de baja tensión de corriente continua, generalmente con un rango de tensión inferior a 48 V, comúnmente utilizados en equipos de comunicación, pequeños sistemas fotovoltaicos,o sistemas de distribución de corriente continua de bajo voltaje.
- SPD de corriente continua de media tensión: adecuado para sistemas de corriente continua de media tensión, con un rango de tensión típicamente entre 48 V y 1000 V, ampliamente utilizado en el lado de corriente continua de los sistemas de generación de energía fotovoltaica,Estaciones de carga de vehículos eléctricos y otros escenarios.
- SPD de alta tensión de corriente continua: adecuado para sistemas de corriente continua de alta tensión, con un rango de tensión superior a 1000 V, utilizado principalmente en centrales fotovoltaicas de gran tamaño,sistemas de transmisión de corriente continua de alto voltaje, etc..
Parámetros principales del SPD de CC
Los parámetros de un dispositivo de protección contra sobretensiones de corriente continua definen su rendimiento y idoneidad en un sistema de corriente continua determinado frente a sobretensiones.Por lo tanto, una consideración cuidadosa de estos parámetros y del sistema de uso previsto es vital para una correspondencia efectiva..
Los principales parámetros previstos para los dispositivos de protección contra sobretensiones de CC incluyen:
- Corriente de fuga: cuando el dispositivo de protección contra sobretensiones de CC está funcionando normalmente, la corriente de fuga describe la corriente mínima que fluye a través de él.Se prefiere una corriente de baja fuga, ya que reduce la disipación de calor y la pérdida de potencia.
- Tensión máxima de funcionamiento continuo: define la tensión de CC más allá de la cual se activa el dispositivo de protección contra sobretensiones dependiendo de la tensión nominal del sistema.
- Corriente de descarga nominal: Describe el valor de corriente más alto que un dispositivo de protección contra sobretensiones de CC puede descargar cuando ocurre un evento de sobretensiones.
- Rango de temperatura de funcionamiento: define las temperaturas dentro de las cuales el dispositivo de protección contra sobretensiones de CC puede funcionar de manera óptima.Este parámetro es específico de la aplicación, especialmente cuando el sistema de CC que necesita protección funciona en condiciones de temperatura extrema..
- Nivel de protección contra sobretensiones: representa la tensión máxima a través de los terminales de un dispositivo de protección contra sobretensiones de CC activado.Se consigue cuando la corriente que pasa a través del dispositivo de protección contra sobretensiones coincide con la de la descarga nominal.
Escenarios de aplicación del dispositivo de protección contra sobretensiones de CC
El dispositivo de protección contra sobretensiones de corriente continua se divide en dos tipos:
- Uno se utiliza en corriente continua de bajo voltaje, para proteger módulos de comunicación, monitoreo, etc.
- El otro se utiliza en la energía fotovoltaica, para la protección de sistemas fotovoltaicos, almacenamiento de energía, etc.
Sistema de generación de energía fotovoltaica
- Protección lateral PV DC: instalada entre la cadena fotovoltaica y el inversor para proteger los módulos fotovoltaicos y los inversores de los daños por sobretensiones causados por rayos o operaciones de interrupción.
- Protección lateral de CA fotovoltaica: instalada en el extremo de salida del inversor para proteger los equipos laterales de CA.
Estación base de comunicación
- Protección del sistema eléctrico: protege los equipos de alimentación de corriente continua de las estaciones base de comunicación, como las baterías y los rectificadores.
- Protección del sistema de señales: protege las líneas de señales de comunicación para evitar que las sobretensiones interfieran o dañen el equipo de comunicación.
Instalaciones de carga de vehículos eléctricos
- Protección de la pila de carga: instalada en el extremo de salida de CC de la pila de carga para proteger la pila de carga y el sistema de gestión de la batería de los vehículos eléctricos.
- Protección de la batería: se utiliza en el lado de CC de las baterías de vehículos eléctricos para evitar que las sobretensiones dañen las baterías.
Sistema de control industrial
- Protección de los PLC y sensores: protege los dispositivos de alimentación de corriente continua en los sistemas de control industrial, como los PLC, los sensores, etc.
- Protección del motor de corriente continua: se utiliza en los sistemas de accionamiento del motor de corriente continua para evitar que las sobretensiones dañen los motores y los accionamientos.
En las aplicaciones prácticas, al seleccionar un dispositivo de protección contra sobretensiones de corriente continua, se deben tener en cuenta los siguientes factores:
- Voltagem del sistema: elegir un dispositivo de protección contra sobretensiones de corriente continua que coincida con la tensión del sistema.
- Cantidad de corriente de sobretensiones: seleccionar la corriente de descarga nominal (In) y la corriente de descarga máxima (Imax) adecuadas en función del nivel de riesgo de sobretensiones del sistema.
- Medio ambiente de instalación: tener en cuenta los factores ambientales como la temperatura, la humedad, etc., y elegir un nivel de protección adecuado (clasificación IP).
Ventajas del uso de un DSP de CC
Mediante el empleo de SPD de CC, las vulnerabilidades de los sistemas alimentados por CC a los aumentos de voltaje se pueden mitigar eficazmente, promoviendo la protección del equipo, la fiabilidad del sistema y la seguridad operativa general.
A continuación se presenta un resumen de las ventajas de utilizar un dispositivo de protección contra sobretensiones de corriente continua:
- Protección del equipo: este es el principal beneficio de configurar su sistema de CC con un dispositivo de protección contra sobretensiones.Se desvía o suprime los aumentos de tensión excesivos que protegen el equipo de daños.
- Prolongada vida útil del equipo: evitar los efectos dañinos de las sobretensiones por los SPD de CC permite que el equipo funcione durante más tiempo.los equipos sin protección sucumben fácilmente a los aumentos de voltaje que resultan en daños o dificultan el rendimiento..
- Garantizar la seguridad: cuando se producen incidentes de sobretensiones, representan riesgos para la seguridad, especialmente en entornos industriales que utilizan fuentes de corriente continua de alta energía.estos dispositivos reducen el riesgo de fallas eléctricas, incendios u otros peligros de seguridad.
- Confiabilidad del sistema: los dispositivos de protección contra sobretensiones contribuyen a mejorar la fiabilidad del sistema de CC en su función de protección.Reducen el riesgo de fallas del equipo, lo que ayuda a mantener el funcionamiento continuo y minimiza las interrupciones.
¿Se pueden usar protectores de sobretensiones para circuitos AC para proteger circuitos DC?
Algunas personas pueden querer usar protectores de sobretensiones para AC para proteger los sistemas de suministro de energía CC. Desde una perspectiva profesional, el voltaje y la corriente de la electricidad AC cambian periódicamente,50 veces por segundo (50 Hz) o 60 veces por segundo (60 Hz)Cuando la corriente cambia de medio ciclo positivo a medio ciclo negativo, pasará a través del punto cero, en cuyo momento el voltaje y la corriente serán 0,suprimiendo eficazmente las corrientes transitorias de forma natural.
Señales de CA de una sola fase de tres fases
Pero la corriente continua no lo hará, es un voltaje de corriente continua unidireccional, no hay opción de punto cero, por lo que la corriente de sobretensiones no será suprimida, causando un impacto sostenido en el equipo.Si se utiliza un protector de sobretensiones CA para proteger la línea CC en este momento, la continua y fuerte sobrevoltaje y corriente de sobretensiones romperá el protector de sobretensiones CA, acortará en gran medida la vida útil del protector de sobretensiones, y causará un incendio.Es necesario seleccionar protectores de sobretensiones de CC confiables para la protección.
Señales de corriente continua
Prueba de un dispositivo de protección contra las sobrecargas de corriente continua
El ensayo de un dispositivo de protección contra sobretensiones de corriente continua verifica su funcionalidad para garantizar que puede ofrecer efectivamente protección al equipo contra sobretensiones.comparar los resultados de los ensayos con las características de respuesta específicas proporcionadas a las que debe atenerse el DOCUP.
Las pruebas más utilizadas son:
- Prueba de resistencia al aislamiento: aquí, se desconecta el SPD de la fuente de CC y se mide la resistencia entre los terminales del dispositivo y la tierra.
- Prueba de caída de voltaje: esta prueba asegura que la caída de voltaje esté dentro de los límites especificados.
- Prueba de sobretensiones: aquí, se realiza una simulación de sobretensiones transitorias aplicando impulsos de sobretensiones al dispositivo de protección contra sobretensiones.examinar las formas de onda comparándolas con las especificaciones de ensayo.
Algunos conceptos erróneos sobre los protectores de sobretensiones para corriente continua.
1La idea de que un sistema de corriente continua simple sólo requiere protección contra sobretensiones de una sola etapa para cumplir con los requisitos es incorrecta.y diferentes etapas requieren diferentes protectores de sobretensiones de CC para la protección de varios nivelesEspecialmente para los sistemas de comunicación, cuanto más preciso y sensible sea el equipo, más fiable es la protección contra sobretensiones que necesita.
2. Es incorrecto instalar protectores de sobretensiones de CC lejos de los dispositivos siempre que estén conectados a tierra. Los protectores de sobretensiones de CC deben estar cerca del equipo protegido.Si un protector de sobretensiones de corriente continua está demasiado lejos del dispositivo que necesita protecciónSi la línea es demasiado larga y todas las corrientes de aumento golpean el dispositivo antes de llegar a él, el protector de sobretensiones de CC debe responder en microsegundos para salvar el equipo eléctrico.,Aunque el protector de sobretensiones de CC reaccione rápidamente, no tendrá tiempo de liberar la corriente de aumento.
3En un sistema de corriente continua donde el voltaje permanece estable sin fluctuaciones frecuentes como el voltaje de corriente alterna, ¿no significa que haya menos riesgo de sobretensiones que en un sistema de CA?Erróneo En un sistema de corriente continua,no hay punto cero en términos de corriente o voltaje, sino un flujo continuo que puede atraer fácilmente los rayos, haciéndolos más susceptibles en comparación con los sistemas de CA. Taking solar panels as an example – outdoor devices like photovoltaic arrays are particularly prone to lightning strikes due to their large surface area and continuous flow of electricity which attracts lightning bolts causing powerful surges.
4Es incorrecto tener requisitos de conexión a tierra sueltos para los sistemas de corriente continua de bajo voltaje; no se puede omitir la conexión a tierra o simplemente conectarlos cerca de un recinto con cierta distancia entre ellos.Es esencial conectarlos a tierra correctamente, ya que la conexión a tierra juega un papel crucial en la protección de los dispositivos eléctricos que utilizan dispositivos de protección contra el sobrevoltado de corriente continua.La conexión directa con los recintos no significa necesariamente una correcta puesta a tierra.Algunos recintos pueden carecer de conexiones con tierra o parecer anclados a tierra, pero pueden estar aislados por capas de pintura que impiden una conexión efectiva a tierra..If there’s slight leakage in equipment leading enclosure being charged then during arrival of power surges these would lead back through protective device causing fire hazards rendering overvoltage protective device uselessPor lo tanto, es imperativo que los dispositivos de protección contra el sobrevoltado de corriente continua estén correctamente conectados a tierra.
Conclusión
Protección contra sobretensiones de CC Los protectores contra sobretensiones, como "guardias de seguridad" de los sistemas de energía de CC, desempeñan un papel crucial en la protección de la energía moderna.Estaciones base de comunicación, o instalaciones de carga de vehículos eléctricos, el SPD de CC puede resistir eficazmente las amenazas provocadas por las sobrecargas, garantizar el funcionamiento estable del equipo, prolongar su vida útil y reducir los costes de mantenimiento.
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