proteccion diferencial

5/10/2018 Proteccion diferencial - slidepdf.com

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Indice Complementos técnicos

de protección diferencial

Protección con dispositivos diferenciales Vigirex

Protección de las personas ............................................................... 1/2

La norma CEI 60479 ............................................................................. 1/2

La norma de instalación CEI 60364 ...................................................... 1/3

Tipo de contacto ................................................................................... 1/4

Esquemas de conexión a tierra ......................................................... 1/5

Esquema TT .......................................................................................... 1/5

Esquema TN ......................................................................................... 1/6

Esquema IT ........................................................................................... 1/7

Protección de bienes: riesgo de incendio ........................................ 1/8

Análisis del riesgo ................................................................................. 1/8Normas de instalación .......................................................................... 1/9

Perturbaciones de las redes .............................................................. 1/10

Corrientes de fuga a tierra .................................................................... 1/10

Incidencia en la instalación de los dispositivos diferenciales ............... 1/11

Producto Vigirex

Principio de los dispositivos diferenciales ....................................... 1/12

Clases de sensibilidad de los dispositivos diferenciales ...................... 1/12

Corriente de funcionamiento/no funcionamiento de un dispositivodiferencial .............................................................................................. 1/12

Medida de las corrientes diferenciales ................................................. 1/13

Medida de las corrientes diferenciales ............................................. 1/14

Caracterización de los toroidales ......................................................... 1/14

Resistencia a los cortocircuitos ............................................................ 1/15

Resistencia a las sobretensiones.......................................................... 1/15

Caracterización de los relés de medida: inmunidad a las corrientesde fuga natural ...................................................................................... 1/16

Medida rms ........................................................................................... 1/17

Curva I∆n/tiempo de los relés no temporizados................................... 1/17Garantía de no funcionamiento hasta 0,8 I∆n ....................................... 1/17

Caracterización de los relés de medida: medida de las corrientescon perturbaciones con componentes continuos ................................ 1/18

Elección de los dispositivos diferenciales de tipo industrial................. 1/19

Caracterización del conjunto de relés y toroidales: integridadde la medida ......................................................................................... 1/20

Resistencia a los huecos de tensión .................................................... 1/21

Puesta en servicio ............................................................................... 1/22

Continuidad de servicio: selectividad de los dispositivos diferenciales .. 1/22

Protecciones particulares ..................................................................... 1/24Protección de bienes ............................................................................ 1/25


http://slidepdf.com/reader/full/proteccion-diferencial-55a0cd5704e40 2/42Schneider Electric 1/1

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Aplicaciones ........................................................................................ 1/26

Estudio de la protección mediante dispositivo diferencial ................... 1/26

Imposición normativa............................................................................ 1/27

Esquema de única fuente: dispositivo diferencial en cabecerade instalación ........................................................................................ 1/28

Esquema de varias fuentes en TT ......................................................... 1/28

Esquema de varias fuentes en TN ........................................................ 1/29

Recomendaciones de instalación de los toroidales ............................. 1/30

Entorno con perturbaciones ................................................................. 1/31

Preguntas y respuestas ...................................................................... 1/32

Ajuste de los dispositivos diferenciales en instalaciones con corrientesde fuga elevadas................................................................................... 1/32

Vigilancia de las corrientes de fuga mediante dispositivos

diferenciales ...................................................................................... 1/34

Consecuencia de un fallo de aislamiento en el conductor neutro ........ 1/35

Medidas de las corrientes de fuga........................................................ 1/36

Esquema de aplicación con RHUs o RHU ........................................... 1/37

Esquemas de aplicaciones RMH .......................................................... 1/38

Anexo I: Definiciones y glosario .................................................. 1/40

Indice Complementos técnicos

de protección diferencial(continuación)


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Complementos técnicos de protección diferencial

Protección con dispositivosdiferenciales VigirexProtección de las personas

Los efectos fisiopatológicos de la corriente eléctrica en el hombre (tetanización, que-maduras externas e internas, fibrilación ventricular y paros cardíacos) dependen dedistintos factores: características fisiológicas del ser humano en cuestión y del entorno

(húmedo o seco, por ejemplo), así como de las características de la corriente que re-corre el cuerpo.

La norma CEI 60479

Los expertos del Comité Electrotécnico Internacional (CEI) han analizado el problemacon el fin de unificar, a nivel internacional, sus puntos de vista y de crear una norma(la norma CEI 60479) que defina científica y concretamente los efectos de la corrienteen el cuerpo humano.

Incidencia de la intensidad de la corrienteLa siguiente figura describe los efectos de la corriente eléctrica CA en el cuerpo hu-mano.

E 8 9 5 0 9

Zona de tiempo/corrientes (CEI 60479-1).

Los riesgos de no soltar, de paro respiratorio o de fibrilación cardíaca aumentan pro-porcionalmente al tiempo de exposición del cuerpo humano a la corriente eléctrica.

bbbb Zona 1.– 0,5 mA umbral de percepción: este umbral corresponde a la percepción de una co-rriente que recorre el cuerpo humano durante un tiempo infinito. Las posibles moles-tias no se definen.

bbbb Zona 2.Ningún efecto fisiológico peligroso hasta el umbral de no soltar (curva B).

b Zona 3 (situada entre las curvas B y C1).Para las personas que se encuentran en esta situación, no existe por lo general nin-

gún daño orgánico, pero las molestias que puede sentir son importantes:B - 10 mA umbral de no soltar: umbral de corriente que se sitúa en la asíntota de unacurva denominada “curva de no soltar” durante un tiempo infinito.C1 - 30 mA umbral de fibrilación ventricular: por debajo de este umbral no existe ries-go de fibrilación ventricular (esto es, no hay riesgo de paro cardíaco) durante un tiem-po infinito.

b Zona 4 (situada a la derecha de la curva C1).Además de los efectos de la zona 3, pueden producirse efectos fisiopatológicos comoparadas del corazón, paros respiratorios o quemaduras graves. Concretamente, laprobabilidad de fibrilación ventricular es:v De un 5% entre las curvas C1 y C2.v Inferior al 50% entre las curvas C2 y C3.v De más del 50% por encima de la curva C3.

0,1 0,2 1 2 5 10 100 1.000 2.000 5.000 (mA)

1 2 3 4

0,5 mA 30 mA

T(ms)

10.000

5.000

2.000

1.000

500

200

100

50

20

10

B C1 C2 C3


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Protección con dispositivosdiferenciales VigirexProtección de las personas (continuación)

Incidencia de la frecuencia de la corrienteLas normas CEI 60479-1 y CEI 60479-2 definen la sensibilidad a la fibrilación del cuerpohumano en función de la frecuencia.

Umbrales de corriente en función de la frecuencia

Frecuencia (Hz) Percepción (mA) No soltar (mA) Fibrilación (mA)

CC 2 – 100

50 0,5 10 40100 0,5 10 80

300 0,6 12 180

1.000 1 17 560

3.000 2 23 –

5.000 4 32 –

10.000 6 50 –

>10.000 100 – –

La norma de instalación CEI 60364Tensión de contacto / tiempo de corteb La norma de instalación CEI 60364-4-41 establece las reglas de seguridad que de-ben aplicarse en una instalación eléctrica de BT:v Convirtiendo los valores corrienteque atraviesa / tiempo de exposiciónde la curvaanterior en los valores tensión de contacto / tiempo de contacto que no se debensuperar. Los valores están relacionados con las condiciones del entorno (seco o hú-medo) de la instalación.v Estableciendo las técnicas y los esquemas de funcionamiento para evitar (o gestio-nar) las tensiones peligrosas relativas a un fallo de aislamiento.

b Definen el valor límite de la tensión de contacto UL peligrosa:v UL = 50 V para un entorno seco (caso general).v UL = 25 V para un entorno húmedo.

b Se derivan 2 tipos de funcionamiento para una instalación de BT:v Funcionamiento con una tensión de empleo inferior a la tensión límite: en caso defallo de aislamiento, sin acciones particulares.v Funcionamiento con una tensión de empleo superior a la tensión de contacto (casogeneral): en caso de fallo de aislamiento, desconexión automática de la parte peligro-sa de la instalación en un tiempo determinado (ver la tabla siguiente).

Tiempos de corte máximos del dispositivo de protección

Tensión simple U0 (V) Corriente CA Corriente CC

U0 i 50 5 s 5 s

50 V < U0 i 120 V 0,8 s 5 s120 V < U0 i 230 V 0,4 s 5 s

230 V < U0 i 400 V 0,2 s 0,4 s

U0 > 400 V 0,1 s 0,1 s

Las normas de instalación de cada país interpretan esta tabla en función del esquemade conexión a tierra.



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Protección con dispositivosdiferenciales VigirexProtección de las personas (continuación)

Tipo de contacto

Las normas y los reglamentos distinguen dos tipos de contactos potencialmente peli-grosos y precisan las medidas de protección correspondientes:

E 8 9 5 1 6

b El contacto directo: contacto de las personas con conductores activos (fase o neu-tro) o elementos conductores normalmente en tensión.La protección contra este riesgo queda normalmente garantizada por el aislamientode las partes activas por medio de barreras, pantallas o envolventes (según la normaCEI 60364-4-41). Estos dispositivos tienen carácter preventivo y pueden presentar fa-llos. Para paliar este riesgo, se utiliza una medida de protección complementaria decorte automático instalando un dispositivo diferencial de alta sensibilidad. Su umbralde disparo se fija en 30 mA en corriente alterna (CEI 60364-4-41) y en 60 mA en co-rriente continua.La sensibilidad de las protecciones diferenciales que se basan en el umbral de unacorriente de 30 mA que atraviesa el cuerpo, permite alcanzar un nivel de seguridadmuy elevado y conservar una buena continuidad de servicio.

Contacto directo.

E 8 9 6 5 6

Comparación de la sensibilidad entre 10 mA y 30 mAUn dispositivo diferencial ajustado a un umbral de 10 mA se disparará de forma lige-ramente más rápida que un dispositivo diferencial de 30 mA.Por el contrario, un umbral a 10 mA aumentará fuertemente el riesgo de degradaciónde la continuidad de servicio por disparo imprevisto debido a las corrientes de fuganatural.

Comparación del disparo entre 10 mA y 30 mA.

E 8 9 5 1 7

b El contacto indirecto: contacto de las personas con masas conductoras, normal-mente fuera de potencial, puestas accidentalmente en tensión. Esta puesta en tensiónse deriva del fallo de aislamiento de un aparato o de un conductor que provoca un de-fecto de aislamiento.Este riesgo eléctrico está en función de la tensión de contacto que se desarrolla entrela masa del equipo que presenta el defecto y la tierra u otras masas conductoras si-tuadas cerca.La fabricación de aparatos de protección que utilizan umbrales fisiológicos como losdefinidos por la norma CEI 60479 y que cumplen las reglas de la norma CEI 60364,ha permitido realizar instalaciones eléctricas seguras.

Contacto indirecto.

Uc

DetecciónI(A)

220 mA

30

10

0t(s)

I(mA)

Ganancia0,3 ms

t(s)

Uc



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Protección con dispositivosdiferenciales VigirexEsquemas de conexión a tierra

Para definir las protecciones que deben instalarse, las normas de instalación

proponen, en el caso de una gestión de defectos peligrosa por corte automático

de la instalación, diferentes esquemas de conexión a tierra.

Para obtener más información, ver los Cuadernos técnicos n.os 172, 173 y 178.Para las redes eléctricas de BT, existen tres tipos de esquemas de conexión a tierra(ECT) generalmente denominados regí menes de neutro.La corriente de defecto a tierra es:

b Peligrosa y análoga a un fallo de cortocircuito: ECT TN o IT 2. o defecto con una solapuesta a tierra de las masas.

b Peligrosa y está limitada por las impedancias de tierra: ECT TT o IT 2.o defecto conpuestas a tierra distintas.

b No peligrosas y muy débiles; están limitadas por la impedancia natural de fuga enECT IT en el primer defecto.La utilización de una protección diferencial sólo es necesaria de hecho en caso de quela corriente de defecto de aislamiento sea peligrosa y de bajo valor: por este motivoen ECT TT la protección diferencial es casi obligatoria y en los demás ECT sólo seemplea en caso de que las demás protecciones no sean eficaces.

Esquema TT

E 8 9 6 0 8

En este tipo de esquema:

b El neutro de la fuente está conectado a una toma de tierra distinta de la de las masas.

b Todas las masas protegidas por un mismo dispositivo de corte deben conectarse auna misma toma de tierra.

Caracterí sticas

b La corriente de los defectos de aislamiento es baja y está limitada por las resisten-cias de tierra (algunos amperios).

b Un defecto de aislamiento puede presentar un riesgo de electrocución: el esquemaTT obliga a realizar un corte inmediato.

b

Las protecciones de sobreintensidades no pueden garantizar la protección contralos fallos de aislamiento (ya que la corriente de defecto es demasiado baja): es nece-sario utilizar un dispositivo diferencial, aparato destinado a la vigilancia de defectos deaislamiento.

Instalación de los dispositivos diferenciales

Un dispositivo diferencial debe colocarse en el origen de la instalación:

bbbb Ajuste de los umbrales de los dispositivos diferenciales.

La regla que debe respetarse obligatoriamente es I∆n y UL / R:v UL es la tensión de seguridad asignada para la instalación eléctrica.v R es el valor de la resistencia de la toma de tierra de las masas situadas aguas abajo del dispositivo diferencial.

Valor máximo de la toma de tierra en función de la corriente asignadadel dispositivo diferencial

Esquema TT.

Corriente diferencial-residual máximaasignada del dispositivo diferencial (I∆n)

Valor máximo de la resistencia de latoma de tierra de las masas (ohmios)

Sensibilidad baja

20 A 2,5

10 A 5

5 A 10

3 A 17

Sensibilidad media

1 A 50

500 mA 100

300 mA 167

100 mA 500

Sensibilidad alta

y 30 mA > 500

Nota: Si la resistencia de tierra es > 500 Ω el dispositivo diferencial se ajusta en 30 mA.

L1L2L3N

PE



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Protección con dispositivosdiferenciales VigirexEsquemas de conexión a tierra (continuación)

bbbb Ajuste de las temporizaciones de los dispositivos diferenciales.

Tiempo de corte máximo del dispositivo de protección

ECT TT


50 V < U0 i 120 V 0,3 s 5 s

120 V < U0 i 230 V 0,2 s 0,4 s

230 V < U0 i 400 V 0,07 s 0,2 s

U0 > 400 V 0,04 s 0,1 s

Con el fin de aplicar la selectividad entre los dispositivos diferenciales, se admite untiempo de funcionamiento al menos igual a 5 s en los circuitos de distribución.

Esquema TN

E 8 9 6 0 9

En este tipo de esquema:

b El punto de neutro de BT de cada fuente está conectado directamente a tierra.

b Todas las masas de la instalación están conectadas a tierra (y por lo tanto al neutro)a través de un conductor de protección:v PE distinto del conductor de neutro; se trata del esquema TN-S.v O PEN común con el conductor de neutro; se trata del esquema TN-C.

Caracterí sticasb La corriente de fallo es muy importante y sólo está limitada por las impedancias delos cables (algunos amperios).

b Un fallo de aislamiento puede presentar un riesgo de electrocución: el esquema TNobliga a realizar un corte casi inmediato; un fallo de aislamiento es an álogo a un cor-tocircuito monofásico fase-neutro. Las protecciones de sobreintensidades se puedenutilizar para garantizar la protección contra los defectos de aislamiento si respetan eltiempo de intervención que establece la norma.Los tiempos de respuesta obligatorios se indican en la siguiente tabla.

Utilización de dispositivos diferenciales (sólo en TN-S)

Tiempo de corte máximo del dispositivo de protección

ECT TN


E 8 9 5 1 8

50 V < U0 i 120 V 0,8 s 5 s

120 V < U0 i 230 V 0,4 s 5 s

230 V < U0 i 400 V 0,2 s 0,4 s

U0 > 400 V 0,1 s 0,1 s

Si la impedancia de bucle es demasiado elevada (gran longitud de cable) o si la po-tencia de cortocircuito de la fuente es demasiado baja (caso de un funcionamiento enun grupo electrógeno GE), la utilización de un dispositivo diferencial de baja sensibi-lidad puede resultar útil.

bbbb Regulación de los umbrales de los dispositivos diferenciales:

v Para grandes longitudes de cable: el valor de disparo que se debe tener en cuentaviene determinado por el valor de la corriente de cortocircuito homopolar: ésta puedeestimarse por defecto igual a I∆n y 0,8 U0 / Rf+ RPE.

Nota: No existen limitaciones de regulación, incluso si la impedancia de bucle es elevada (no suelesuperar la décima parte de un ohmio), de lo que se deriva una limitación de la corriente de regu-lación raras veces inferior a 1.000 A.Este principio de utilización de los dispositivos diferenciales es análogo al que impone el NEC, de-nominado Ground Fault Protection (ver la protección contra incendios) ya que se trata en realidadde controlar en un régimen TN-S la impedancia del bucle de defecto (ver la gu í a para expertosn.o 2 GFP).

v Para una protección en una alimentación por GE: el cálculo anterior es válido si lasalida en cuestión tiene baja potencia con respecto a la del GE, de lo contrario, seránecesario limitar el valor de regulación a I∆n y 3 IN.

bbbb Regulación de las temporizaciones de los dispositivos diferenciales.

Los dispositivos diferenciales se deben disparar en tiempos que sean compatiblescon la tabla anterior.

Esquema TN-C.

L1L2

L3NPE

L1L2L3PEN

Esquema TN-S.



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Protección con dispositivosdiferenciales VigirexEsquemas de conexión a tierra (continuación)

Esquema IT

E 8 9 6 1 0 En este tipo de esquema:

b El neutro del transformador está:v Aislado de la tierra (neutro aislado), o bien.v Conectado a tierra a través de una impedancia elevada (neutro impedante).

b Las masas de la instalación están:v Todas interconectadas y conectadas a la misma toma de tierra.v Interconectadas por grupo y cada grupo de masa conectado a una misma tierra.

Caracterí sticas

b El primer defecto de aislamiento no obliga normalmente a realizar ningún corte.Este defecto debe detectarse y señalarse y a continuación repararse para que no seproduzca un segundo defecto de aislamiento en otro conductor activo, para lo que senecesitarí a entonces un disparo inmediato.

b ECT IT 2.o defecto de las tierras que no están interconectadas.Las disposiciones que deben tomarse son idénticas a las del esquema TT con una o

varias puestas a tierra.

b ECT IT 2.o defecto de tierras interconectadas.Las disposiciones que deben adoptarse son idénticas a las del esquema TN-S.

Utilización de los dispositivos diferenciales

b ECT IT en el 1.er defecto.Si se instalan los dispositivos de sensibilidad media, la regulación de los dispositivosdiferenciales debe ser igual, al menos, al doble del valor de la corriente que circulacuando se produce un primer defecto.

Nota: Las corrientes del 1.er defecto pueden alcanzar 1 A según la dimensión de la red (ver el Cua-derno técnico N.o 178).

Esquema IT.

L1L2L3NPE



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Protección con dispositivosdiferenciales VigirexProtección de bienes: riesgo de incendio

Los dispositivos diferenciales son equipos eficaces que garantizan este tipo de pro-tección, ya que únicamente el nivel de la corriente de fuga permite controlar el riesgo.

Para los esquemas TT, IT y TN-S, el riesgo de incendio de origen eléctrico quedapaliado por la utilización de dispositivos diferenciales de 300 mA.

Análisis del riesgo

b De un estudio realizado por una compañí a de seguros contra incendios en entornosindustriales y de oficinas en los años 80-90 en Alemania se desprende:v Que el coste era muy elevado: varias centenas de millones de euros.v Un crecimiento del 600% del importe de los siniestros bastante superior al del PNB(en 20 años > 2 veces el PNB).La percepción del riesgo de incendio es una necesidad no sólo en el plano de la se-guridad sino también en el económico.

E 8 9 6 5 5

Origen de los incendios en los edificios.

El análisis de los fenómenos ha demostrado que el riesgo de incendio de origen eléc-trico (que es del orden del 40% de las causas de los siniestros) es una causa impor-tante.

b Del análisis se derivan 2 causas principales:v La 1.a causa importante se debe a creaciones y recorridos de arcos eléctricos enpresencia de humedad. Estos arcos sólo pueden desarrollarse con bucles de defectosimpedantes (> 0,6 Ω) y aparecen únicamente con defectos de aislamiento o con co-rrientes parásitas. Es suficiente poca energí a para activar este fenómeno (algunos julios), es decir, una corriente de defecto de aislamiento o una corriente parásitau 300 mA presentan un riesgo real de incendio.

E 8 9 6 6 0

E 8 9 6 5 9

Algunos ensayos han demostrado que puede desarrollarse una corriente de fuga de aislamientode bajo valor (algunos mA) y, a partir de una corriente de 300 mA, generar en un entorno de polvohúmedo una salida de incendio.

v La 2.a causa está relacionada con los calentamientos no controlados generados porprotecciones de canalizaciones mal ajustadas o impedancias de bucle de defecto malevaluadas (principalmente debidas a la obsolescencia y falta de mantenimiento de lainstalación). Las protecciones térmicas que no desempeñan correctamente su funcióny los calentamientos excesivos debidos a las sobreintensidades o a los cor tocircuitosse producen en la instalación y conllevan un incendio.

Fuego 37% Rayos 7% Explosión 1%

Accidentes 7%

Cigarrillos 6%

Otros 7%

Electricidad 41%

Id < 300 mAPolvohúmedo

Salida deincendios

Aislante Conductor

Pequeñadescarga

Masametálica

Polvohúmedo

Id < 300 mA



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Protección con dispositivosdiferenciales VigirexProtección de bienes: riesgo de incendio (continuación)

Normas de instalación

b La norma de instalación CEI 60364-3 define las diferentes categorí as de edificios.

Concretamente, en su apartado 322.5, las caracteriza con respecto a los riesgos, esdecir:v BE2: riesgo de incendio.v BE3: riesgo de explosión.Precisa las exigencias particulares que deben aplicarse, bien para esta categorí a deedificios, o bien:v En el apartado 422.3.10 de la norma CEI 60364-4-42, la utilización de dispositivosdiferenciales con umbral regulado a 500 mA: está en curso una evolución hacia el va-lor de 300 mA.v En el apartado 422.3.13 de la norma CEI 60364-4-42, prohibición de instalación delesquema TN-C.De forma general, recomienda la utilización de los dispositivos diferenciales para to-dos los tipos de instalación de BT, como los dispositivos de prevención de riesgos deincendio.

b El National Electrical Code (NEC) (norma de instalación en EE.UU.) obliga a utilizar

GFP. El esquema TN-S según NEC no permite controlar la impedancia de bucle dedefecto de aislamiento (es el caso tí pico de la segunda causa de defecto que conllevadisparos de incendio). Con este equipo GFP se pretende obtener un disparo r ápidoantes de que el defecto genere una corriente importante y destructiva. Los ajustes delos umbrales abarcan desde algunos centenares de amperios hasta 1.200 amperios.

Nota: La protección GFP, para valores de umbrales de hasta 250 A, puede realizarse medianteun dispositivo diferencial de tipo Vigirex.

E 8 9 6 5 8

Bucle de defecto mal controlado en un esquema NEC.

Tornillo mal apretado

calentamientoinicio de incendio

N



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Protección con dispositivosdiferenciales VigirexPerturbaciones de las redes

Corriente de fuga a tierra

Capacidad de fuga de los cablesLas capacidades parásitas de los cables originan una corriente de fuga permanentedenominada “corriente de fuga natural”; una parte de la corriente de las capacida-des no vuelve a la fuente en los conductores activos.

E 8 9 5 0 5

Corriente de fuga permanente por las capacidades parásitas de los conductores (lí nea discontinua).

Esta corriente de fuga se “reparte” por toda la instalación.El orden de magnitud de la capacidad entre un cable y la tierra es de 150 pF/m.En los equipos trifásicos, las asimetrí as entre fases acentúan los fenómenos.

Capacidad de fuga de los receptoresLas cargas no lineales, principalmente las que conllevan rectificadores estáticos, ge-neran corrientes armónicas de BF y AF. Para limitar la contaminación EM (y respetarlos niveles de entorno EM de las normas CEI 61000), estos equipos cuentan con fil-tros RFI que están directamente conectados a tierra.Estos filtros aumentan la corriente permanente de fuga a tierra.La corriente de fuga se denomina “corriente de fuga intencional”.

Nota: Este fenómeno aumenta con la presencia de tensiones armónicas de BF, que acentúan lacirculación de las corrientes de modo común.

E 8 9 5 0 8

Capacidades entre conductores activos y tierra.

Los condensadores situados en la entrada de equipos electrónicos tienen una capa-cidad del orden de 10 a 100 nF.

Nota: En IT, deben tomarse precauciones adicionales relativas a la colocación de los filtros RFI.

Capacidades de fuga / orden de magnitud

DispositivoCapacidad de mododiferencial

Capacidad de modocomún

Cable estándar (sin blindar) 20 pF/m 150 pF/m

Cable blindado 30 pF/m 200 pF/m

Convert idor de frecuencia Aprox. 100 µF (conrectificador)

De 10 a 100 nF

PC, impresora, caja registradora Aprox. 10 µF (con rectificador) 10 nF

Luminaria fluorescente 1 µF /10 W (capacidad decompensación)

1 nF (balasto electrónico)

L1

N

Equipo



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Protección con dispositivosdiferenciales VigirexPerturbaciones de las redes (continuación)

E 8 9 5 0 7

El entorno y las cargas de una red eléctrica de BT generan 3 tipos principales

de perturbaciones que influyen en las corrientes de fuga a tierra de las redes:

bbbb

Perturbaciones de tipo sobretensión.Rayos, sobretensión de maniobra.

E 8 9 5 0 6

Ejemplo de perturbación de modo común.

Niveles de sobretensión / orden de magnitud

Tipo Amplitud (Un)

o kV

Duración Frecuencia

o tiempo de subida

Defecto de aislamiento y 1,7 30 - 1000 ms 50 Hz

Maniobra 2 - 4 1 - 100 ms 1 - 200 kHz

Rayo de 2 a 8 kV (1) 1 - 100 µs 1 µs

Descargaelectrostática

8 kV 1-10 µs 25 ns

(1) Según la posición en la instalación.

Éstas, a través de las capacidades de fuga naturales de la red, conllevan corrientesde fuga transitorias más o menos importantes.

E 9 2 1 2 4

bbbb Corrientes armónicas.Las corrientes de BF y AF pueden ser significativas (ver el diagrama contiguo “varia-dor de frecuencia”). Estas corrientes armónicas deben considerarse para evaluar lacorriente de fuga a tierra natural y/o intencional y aplicar un ajuste del umbral de losdispositivos diferenciales que no provoque funcionamientos defectuosos.

bbbb Forma de onda de las corrientes de defecto.

Además de los problemas de las corrientes de fuga a tierra, en caso de defecto deaislamiento, pueden crearse corrientes de defecto con componente continua. El dis-positivo diferencial no debe verse “perturbado” ni afectado por este tipo de defecto.

E 9 2 1 1 2

Incidencia en la instalación de los dispositivos diferenciales

Estos fenómenos tienen como consecuencia la creación de corrientes de fuga a tierra

importantes (transitorias o permanentes).El dispositivo diferencial no debe disparar por estas corrientes de fuga cuandono sean peligrosas.

Es necesario configurar la regulación de la protección de las personas en caso de con-tacto indirecto en función de la corriente de fuga presunta.

Ir1

A

0

2

4

6

-2

-4

-6

t(s)0,02 0,040

10

L1

L2

L3

N

I modocomún

ReceptorSobretensión

Amplitud

Rango de armónicos

100

%

80

60

40

20

01 3 5 7 9 11 13

Corriente diferencial residual al manejar un interruptor.

Espectro de armónicos de corriente.



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Producto VigirexPrincipio de los dispositivos diferenciales

Los Vigirex están principalmente destinados a proteger los bienes y las personas enentornos industriales, terciarios o similares.Los dispositivos diferenciales de las gamas Vigirex utilizan el principio:

b De un relé electrónico alimentado por una fuente auxiliar.

b De una medida por un toroidal separado.En ausencia de defecto de aislamiento, la suma algebraica de las corrientes en losconductores activos es nula.En caso de defecto de aislamiento, esta suma ya no es nula y la corriente de defectoinduce en el toroidal un campo magnético que genera una corriente en el secundario.Esta corriente se controla a través de un circuito de medida y, si supera un umbral fi- jado durante un intervalo de tiempo superior a la temporización intencional estableci-da, se transmite una orden de apertura al elemento de corte de la corriente.Cumplen la norma CEI 60947-2.Dichas normas definen las diferentes caracterí sticas y los tests de conformidad quese deben realizar para estos productos.

E

9 0 1 2 5

Principio de los dispositivos diferenciales.

Clases de sensibilidad de los dispositivos diferenciales

La puesta en servicio de un relé electrónico permite contar con una amplia gama deregulación de sensibilidades y temporizaciones.Las normas de instalación caracterizan la sensibilidad necesaria para los dispositivosdiferenciales en función de la necesidad de protección que se va a garantizar.

Sensibilidad en función de las distintas necesidades

Sensibilidad alta Sensibilidad media Sensibilidad baja

30 mA de 100 mA a 3 A >10 A

Corriente de funcionamiento/no funcionamiento de undispositivo diferencial

Las normas indican los valores preferentes de la corriente de regulación.Corriente de funcionamiento I∆n en A:0,006 - 0,01 - 0,03 - 0,1 - 0,3 - 0,5 - 1 - 3 - 10 - 30.Para tener en cuenta las tolerancias (temperaturas, dispersión de los componentes…),las normas indican que un dispositivo diferencial ajustado a un valor I∆n debe tener:v Un no funcionamiento para toda corriente de defecto y I∆n/2.v Un funcionamiento para toda corriente de defecto u I∆n.

E 9 0 2 1 1

Las tecnologí as utilizadas en los Vigirex garantizan un no funcionamiento seguro para0,8 I∆n.La norma CEI 60947-2 deja al fabricante la libertad de indicar el nivel de no funciona-miento, si es distinto de la regla general.

Fuenteauxiliar

Relé diferencialMedida

Detección

DisparoL1 L2 L3 N

FuncionamientoNo funcionamiento

I∆n2

I∆n0,8 I∆n

Diferencialestándar

Idefecto

Vigirex



1


Producto VigirexPrincipio de los dispositivos diferenciales(continuación)

Medida de las corrientes diferenciales

Las limitaciones principales de los dispositivos diferenciales de tipo industrial proce-

den de la calidad de la medida:

b La medida de las corrientes de defecto en presencia de cargas lineales no presen-tan dificultades:v La corriente de defecto es de 50/60 Hz.

v Las corrientes de fuga suelen ser bajas.

b Por el contrario, la medida de las corrientes de defecto en presencia de cargas nolineales debe realizarse con dispositivos diferenciales que presenten caracterí sticasque permitan:v Distinguir la corriente de defecto de las corrientes de fuga.v No verse afectado por los componentes continuos.



1


Producto VigirexMedida de las corrientes diferenciales

Caracterización de los toroidales

Los toroidales de las gamas Vigirex permiten al relé electrónico medir las diferentescorrientes homopolares que circulan en la salida que se va a controlar.Están caracterizados por:b La medida de las corrientes.

b La resistencia a las sobretensiones.

b La resistencia a las corrientes de cortocircuito.

Medida de las corrientes homopolaresbbbb Dinámica de medida.

La realización de esta dinámica de medida requiere un circuito magnético particularpara medir corrientes muy bajas y adaptar correctamente la impedancia (a fin de evitarsu saturación) para medir las corrientes más fuertes.Para ello, es preciso establecer la relación correcta entre:v Un material de permeabilidad magnética µr elevada y los fenómenos de saturación.v Una sección de toroidal importante y unas dimensiones aceptables.

v Un número de espiras n elevado y:– Una resistencia suficientemente baja.– Una amplitud de señales suficiente (ganancia 1/n).

bbbb Lí mites de medidas.

Cuando una corriente trifásica pasa por el toroidal de medida cuando no hay ningúndefecto de aislamiento (la suma de las corrientes es nula) se crea (debido a los flujosde fuga generados por las tolerancias de fabricación) una corriente secundaria equi-valente a una “falsa” corriente homopolar de defecto. Es necesario caracterizar estefenómeno indicando la corriente nominal de empleo para una corriente homopolar defuga determinada.

Nota: Es indispensable respetar rigurosamente las reglas de instalación de los cables a través deltoroidal. Añadir un manguito “regulador” del campo magnético permite aumentar ligeramente la co-rriente nominal de empleo.

E 9 0 1 1 6

Medida de las corrientes con perturbacionesLa captura de ondas de corriente compuestas de armónicos de baja frecuencia noplantea ningún problema para los toroidales.El objetivo principal es garantizar la medida de la corriente con componentes conti-nuos: éstos pueden saturar el circuito magnético y, como consecuencia de ello, redu-cir la sensibilidad de la medida; en tal caso, una corriente de defecto peligrosa correel riesgo de no tenerse en cuenta. Para ello y con el fin de que el toroidal emita unaseñal de salida correcta, es preciso utilizar un material magnético que no presente unacurva de saturación horizontal, es decir, un material de ciclo en pendiente con bajainducción remanente Br.

Esto garantiza una medida de clase A.

Ciclo de histéresis del toroidal.

B

Br

0

10

20

30

t

Ih

Ih

Id

Id

H



1


Producto VigirexMedida de las corrientes diferenciales (continuación)

Resistencia a los cortocircuitos

El dispositivo diferencial debe dimensionarse para niveles de corriente de cortocircui-

to en relación con la protección que controla, en el punto de la instalación en el quese encuentra.La norma CEI 60947-2 exige declarar las diferentes corrientes de cortocircuito que de-berá soportar el dispositivo diferencial con el fin de garantizar un funcionamiento co-rrecto y sin degradar la asociación.

b Icc: corriente de cortocircuito asignada.

b Icw: corriente de cortocircuito asignada de corta duración.

b I∆c: corriente de cortocircuito de defecto a tierra.

Nota: Las caracterí sticas solicitadas se exigen para la asociación dispositivo diferencial-interrup-tor automático. En el caso de una asociación interruptor-dispositivo diferencial, es necesario rea-lizar un estudio más detallado si las corrientes de defecto que se van a cortar son superiores a 6 In(In es el dimensionamiento del interruptor).Para la gama Vigirex, Schneider Electric garantiza valores prácticos y homogéneos con las carac-terí sticas de los circuitos controlados y los interruptores automáticos que los protegen.

Vigirex con toroidales TA30, PA50, IA80,MA120 asociado a un interruptorautomático de la marca SchneiderElectric, de calibre yyyy 630 A

Vigirex con toroidales SA200 y GA300asociado a un interruptor automáticoCompact NS630b de 3.200 A,Masterpact NT o NW hasta 6.300 A

Icw 50 kA/1 s 100 kA/0,5 s

Icc 150 kA 100 kA

I∆c 85 kA/0,5 s 85 kA/0,5 s

Por consiguiente, la asociación de un Vigirex y un interruptor automático Compact NSo Masterpact está perfectamente coordinada y garantizada independientemente delECT elegido (en concreto en TN-S).

Resistencia a las sobretensiones

Los Vigirex se han ensayado para resistir a las sobretensiones, según las disposi-ciones de la norma CEI 60947-1, anexo H (que recoge las de la norma CEI 60664-1,“coordinación del aislamiento”).

b Nivel de resistencia a los choques de tensión.La tensión de la red y la posición de la aparamenta en la red eléctrica determinan losniveles de sobretensión a los que puede estar sometida la aparamenta eléctrica (tablaH1 de la norma CEI 60947-1).Un dispositivo diferencial Vigirex (relé + toroidal) puede estar situado en la cabecerade la instalación. Por este motivo, Schneider Electric garantiza la resistencia a las so-bretensiones de los toroidales para los esfuerzos máximos de una red de BT con ten-sión nominal máxima admisible (1.000 V).

Tensión nominalde la instalación

Utilizaciones

E 9 2 2 7

0

En el origen de lainstalación de BT

En los circuitosde distribución

En los receptores

230/400 V 6 kV 4 kV 2,5 kV

400/690 V 8 kV 6 kV 4 kV

… /1.000 V 12 kV 8 kV 6 kV

Categorí a IV III II

b Instalación en Vigirex.Se especifican las siguientes caracterí sticas:

Toroidales Alimentación(para Us > 48 V)

Contactos desalida relé

Tensión dereferencia

1.000 V 525 V 400 V

Categorí a IV IV IV

Uimp 12 kV 8 kV 6 kV

M



1



Caracterización de los relés de medida: inmunidad a lascorrientes de fuga natural

Vigirex aplica 4 principios:

b Para controlar la medida de las corrientes de fuga sin disparos intempestivos.

b Y para garantizar la protección de las personas mediante un disparo inmediato porfallo peligroso.

Filtrado de las frecuencias de armónicosb Corriente de fuga no peligrosa:v Los convertidores de frecuencia provocan las corrientes de fuga más especí ficaspor analizar. La forma de tensión generada por el convertidor de frecuencia y en con-creto la presencia de frentes de tensión creados por la conmutación de los IGBT estáen el origen de las corrientes de fuga de alta frecuencia que circulan por los cables dealimentación.

E 9 0 1 2 7

Circulación de las corrientes de fuga en un convertidor de frecuencia.

Estas corrientes pueden alcanzar varias decenas o centenas de miliamperios en valoreficaz.

b Defecto peligroso.La norma CEI 60479 ha traducido la sensibilidad del cuerpo humano en función de lafrecuencia. Por consiguiente, la interpretación de la tabla demuestra que:v La protección de las personas frente a las frecuencias industriales de 50/60 Hz esel caso más crí tico.v La utilización de filtros que respondan a esta curva de “reducción de la sensibilidad”es perfectamente segura.La siguiente figura muestra la instalación de los filtros en los Vigirex para reducir losefectos de las corrientes de armónicos y los malos funcionamientos en corrientes tran-sitorias.

E 9 0 1 1 5

Factor de frecuencia del umbral de fibrilación (CEI 60479-2).

Envolventes de las corrientes de fuga naturales aguas abajo de un rectificador.

Envolvente

M

Cr Cy Cc Cs Cm

I∆n

15×30 mA

5×30 mA

1×30 mA

50/60 Hz 1.000 Hz 10 kHz

CurvaVigirex



1



Medida rms

Los Vigirex efectúan la medida rms de las corrientes homopolares, lo que permite:

b Medir de forma precisa las corrientes de armónicos y evitar disparos intempestivosdebidos a corrientes (no peligrosas) con un factor de cresta importante.

b Calibrar correctamente la energí a de estas corrientes de defecto, ya que, para unriesgo de incendio o para garantizar la protección de los bienes, es la energí a de lacorriente de defecto la que debe tenerse en cuenta.

Curva I∆n / tiempo de los relés no temporizados

E 9 0 1 2 8

Para la protección de las personas se necesitan relés no temporizados. Éstos debencumplir las normas para garantizar la seguridad.La norma CEI 60947-2 proporciona los valores preferentes de la corriente de regula-ción.Establece los tiempos de intervención máximos que se deben respetar en función delnivel de la corriente diferencial de defecto:

Tabla B1 de la norma CEI 60947-2.

If = I∆n 2 I∆n 5 I∆n 10 I∆n

Tps 0,3 s 0,15 s 0,04 s 0,04 s

Leyenda:Tps: tiempo total de interrupción de la corriente (incluido el tiempo de apertura del elemento aso-ciado).If: corriente de fuga.I∆n: ajuste del umbral del relé de protección.

Vigirex utiliza este tipo de curva de respuesta para controlar las falsas corrientes dedefecto relativas a la activación de cargas (puesta en tensión del transformador,arranque de motor).Curva de respuesta de un dispositivo diferencial

normalizada de la tabla.

Curvas de corriente de fuga, en la activación de una cargacon capacidad de fuga.

Schneider Electric garantiza todos estos tiempos de intervención para asociar

los Vigirex con sus interruptores automáticos de calibre y 630 A. Concretamen-te, en el caso del ajuste al umbral 30 mA.

Garantí a de no funcionamiento hasta 0,8 I∆n

Esta medida, instalada en los relés Vigirex, permite aumentar ligeramente (de 0,5 I∆na 0,8 I∆n) la inmunidad de los relés a las corrientes de fuga (naturales o intencionales)permanentes.

1

0,3

0,15

0,1

0,04

0,01

1 2 5 10 I∆n

t(s)



1



Caracterización de los relés de medida: medida de lascorrientes con perturbaciones con componentes continuos

En caso de defecto de aislamiento aguas abajo de un rectificador, se establece unacorriente con la presencia de un componente continuo.A pesar de dicho componente, los dispositivos de protección deben permanecer ope-rativos.

E 9 0 1 2 6

Defecto en el circuito de CC de un variador.

Clasificación en función de la corriente diferencial que se vaa controlarLas normas definen 3 clases de protecciones diferenciales según la corriente que seva a analizar:b Clase AC: para las corrientes alternas sinusoidales.

b Clase A: para las corrientes alternas con componente continuo. Estos aparatos sonadecuados para detectar corrientes monofásicas rectificadas.

b

Clase B: para las corrientes continuas. Estos aparatos son adecuados para todotipo de corriente y son necesarios en concreto para las corrientes trifásicas rectificadas.

E 9 0 1 1 4

Forma de onda de las corrientes de test de los dispositivos diferenciales de tipo A.

Idefecto

M

90°

135°

y

y

y



1



Elección de los dispositivos diferenciales de tipo industrial

Schneider Electric ha realizado varios ensayos de caracterización de las necesida-

des. El análisis completo de los fenómenos figura en el Cuaderno técnico n.o 204.La tabla siguiente (copia del capí tulo 6 del CT 204) presenta la sí ntesis: indica el tipode dispositivo diferencial que se debe utilizar en función de los ECT, del equipo quese va a controlar y de las protecciones que se van a realizar.

Tabla resumen

Tipo de circuito Aplicación EsquemaTipo de dispositivo

diferencial adaptado

Rectificador monofásico de diodos – Convertidores de frecuencia,variadores de velocidad– Alimentaciones para circuitos decorriente continua E

9 2 1 1 4

A

Rectificador monofásico de tiristores – Variadores de velocidad– Cargadores de baterí a

E 9 2 1 1 5

A

Graduador – Variador de luz– Regulador de calentamiento

E 9 2 1 1 6

AC

Convertidor AC-AC de alimentaciónmonofásica

– Variador de velocidad

E 9 2 1 1 7

A

Convertidor AC-AC de alimentacióntrifásica

– Variador de velocidad– Equipo de soldadura

E 9 2 1 1 8

BA (en ausencia de riesgo de defectoen el bucle de CC)

Protección Contra contactos indirectos Contra contactos directos

Alimentación Trifásica Monofásica Trifásica Monofásica

Caracterí sticas de losequipos y de instalación

Sin doble aislamiento delcircuito de CC

Con doble aislamientodel circuito de CC

Si fuera necesaria una medida de protecciónadicional, en caso de fallar las demás medidas contralos contactos o en caso de imprudencia de losusuarios (ver las normas de instalación)

ECT: TT o IT con masas nointerconectadas

Tipo B, baja sensibilidad(u 300 mA)

Tipo A, baja sensibilidad(u 300 mA)

Tipo A, baja sensibilidad(u 300 mA)

Tipo A (30 mA) o tipo B(30 mA) si se puedeacceder a la resistenciade frenado

Tipo A30 mA

ECT: TN-S Tipo A, baja sensibilidad (u 300 mA) (1)

ECT: IT

(1) El defecto de aislamiento es similar a un cortocircuito. El disparo debe normalmente estar garantizado por la protección contra los cortocircuitos, pero se recomiendautilizar un dispositivo diferencial en caso de riesgo de no disparo de las protecciones de máxima corriente.



1



Caracterización del conjunto de relés y toroidales: integridad

de la medida

E 9 2 0 0 1

La integridad de la medida se basa en la capacidad de los dispositivos diferencialespara soportar las diferentes perturbaciones de las redes. La norma genérica de inmu-nidad CEM CEI 61000-6-2 define el nivel mí nimo de inmunidad.Las normas de ensayos de la serie CEI 61000 definen los diferentes niveles de exi-gencias. La norma CEI 60947-2 determina el nivel necesario para los dispositivos di-ferenciales de toroidal separado.Schneider ha establecido para los dispositivos diferenciales Vigirex sus propios nive-les de exigencias, análogas o superiores a los definidos en la norma del producto.La siguiente tabla indica los diferentes ensayos que se deben realizar:

Cableado de un Vigirex de seguridad óptima.

Descripción de los fenómenos Normas de ensayosEnsayos normalizados

CEI 60947-2Ensayos Vigirex

Tí tulos Referencias

Las descargas, unidas a la acumulación de

electricidad estática, pueden conllevar malfuncionamiento y deterioros

Ensayo de inmunidad a

las descargaselectrostáticas

CEI 61000-4-2 8 kV al contacto

8 kV en el aire

8 kV al contacto

15 kV en el aire

Los campos EM irradiados (radioteléfonos,emisores...) pueden perturbar elfuncionamiento de los aparatos

Ensayo de inmunidadcampos EM irradiados(radiofrecuencia)

CEI 61000-4-3 10 V/mde 80 a 1.000 MHzmodulado a 1 kHz

12 V/mde 80 a 1.000 MHzmodulado a 1 kHz

Las maniobras de aparamenta de BT(contactores, rebote de contactos, cortes decarga inductiva…) pueden conllevar fallos ydeterioros

Ensayo de inmunidad alos transitorioseléctricos en ráfagas

CEI 61000-4-4 4 kV en al imentación2 kV en E/Sonda a 5 kHz en ráfagas de 15 msde duración cada 300 ms

4 kV en alimentación2 kV en E/Sonda a 5 kHz en ráfagas de 15 msde duración cada 300 ms

Las sobretensiones de origen atmosférico ylas maniobras de aparamenta de MT puedenconllevar mal funcionamiento y deterioros

Ensayo de inmunidad alas ondas de choqueenergéticas

CEI 61000-4-5 – En alimentación > 100 V CA4 kV entre lí nea y tierra4 kV entre lí nea– En alimentación < 100 V CA2 kV entre lí nea y tierra1 kV entre lí neas– En alimentación de CC0,5 kV entre lí nea y tierra0,5 kV entre lí neas

– En entrada/salida (E/S)2 kV entre lí nea y tierra1 kV entre lí neasonda 1,2/50 µs circuito abierto8/20 µs cortocircuito

– En alimentación > 100 V CA4 kV entre lí nea y tierra4 kV entre lí nea– En alimentación < 100 V CA (1)4 kV entre lí nea y tierra4 kV entre lí neas– En alimentación de CC2 kV entre lí nea y tierra1 kV entre lí neas

– En entrada/salida (E/S)2 kV entre lí nea y tierra1 kV entre lí neasonda 1,2/50 µs circuito abierto8/20 µs cortocircuito

Los campos EM (radioteléfonos,emisores…) pueden inducir corrientes de AFque pueden conllevar fallos en los aparatos

Ensayo de inmunidad alas perturbacionesconducidas por loscampos EM(radiofrecuencia)

CEI 61000-4-6 10 Vde 150 kHz a 80 MHzmodulado a 1 kHz

10 Vde 150 kHz a 80 MHzmodulado a 1 kHz

Los fallos de la red de alimentación puedenconllevar mal funcionamiento

Ensayos de inmunidad alos huecos de tensión

CEI 61000-4-11 Ensayos especí ficos para losdispositivos diferenciales

–

(1) V CA < 48 V, el relé Vigirex no tiene transformador en la alimentación.

RH10M, RH21Mo RH99M

A1A2T1 T2

25 26 27 11 14 32 31 34

MN

T1

T2

Q1

Q2

Q3

N 1 2 3



1



Resistencia a los huecos de tensión

La norma CEI 60947-2 define criterios precisos de resistencia a los “huecos de ten-

sión” para los dispositivos diferenciales que “dependen” de la tensión de alimentación.Con el fin de garantizar la seguridad, incluso si desaparece esta fuente auxiliar, se re-quiere un correcto funcionamiento del dispositivo diferencial hasta el 70% de la ten-sión asignada de la fuente auxiliar.Los Vigirex cumplen esta norma.

b Funcionamiento en caso de degradación de la tensión. Se ofrecen de serie funcio-nes adicionales para garantizar mejor la seguridad de la protección:v Seguridad positiva posible: por el cableado del relé.v Piloto de tensión que permite visualizar localmente una falta de tensión.



1


Producto VigirexPuesta en servicio

Continuidad de servicio: selectividad de los dispositivos

diferenciales

La selectividad de las protecciones diferenciales se realiza empleando dispositivos di-ferenciales temporizados.

Caracterí sticas normativas de los dispositivos diferenciales temporizados

Se definen 2 categorí as de dispositivos diferenciales temporizados:

b Dispositivos diferenciales de temporización y 0,06 s. Estos dispositivos diferenciales son principalmente de temporización única y no ajus-table. Están destinados a garantizar de serie la selectividad con dispositivos diferen-ciales no temporizados. Las normas exigen las siguientes caracterí sticas:v Tiempo de no funcionamiento. Definición de la temporización a 2 I∆n; debe ser como máximo de 0,06 s.v Tiempo de funcionamiento (relé solo).Deben estar indicados por el fabricante.v Tiempos combinados (relé asociado a un elemento de corte).El fabricante debe indicar el elemento de corte asociado y garantizar los tiempos com-

binados máximos conforme a la siguiente tabla:

If = I∆n 2 I∆n 5 I∆n 10 I∆n

Tps 0,5 s 0,2 s 0,15 s 0,15 s

Leyenda:Tps: tiempo total de interrupción de la corriente.If: corriente de fuga.I∆n: ajuste del umbral del relé de protección.

Nota: En caso de ajuste del umbral en el valor < 30 mA, el relé debe funcionar instantáneamente.

E 9 2 0 0 0

Los Vigirex en el escalón I están conformes con este tipo de dispositivos diferencialestemporizados.

bbbb Dispositivos diferenciales de temporización > 0,06 s.

Son principalmente los dispositivos diferenciales temporizados de tipo industrial quepermiten instalar la selectividad en varios niveles:v Tiempo de no funcionamiento preferente (en s).La norma propone los siguientes valores de temporización:0,1 - 0,2 - 0,3 - 0,4 - 0,5 - 1.El tiempo de funcionamiento debe estar indicado en el relé y garantizado por el fabri-cante.

v Tiempo de funcionamiento (relé solo).Están indicados y garantizados por el fabricante.v Tiempos combinados (relé asociado a un elemento de corte).Pueden estar indicados por el fabricante.

Dispositivos diferenciales VigirexLos relés Vigirex ofrecen amplias posibilidades de temporización y responden a losensayos a los que obliga la norma CEI 60947-2.

b Tiempos de no funcionamiento mí nimos: se indican por la posición del conmu-tador de ajuste de la temporización de la parte frontal del relé como se muestra en la

figura contigua.

b Tiempos de funcionamiento/tiempos combinados: se indican en las tablas decaracterí sticas. Para la posición I (= 0,06 s) y las demás posiciones de temporización,Schneider Electric garantiza los tiempos combinados de los relés Vigirex asociados alos órganos de corte (interruptores, interruptores automáticos) de la marca SchneiderElectric.

Puesta en servicio de la selectividadLa selectividad entre un dispositivo diferencial aguas arriba y los dispositivos diferen-ciales situados aguas abajo debe ser obligatoriamente de tipo amperimétrico y cro-nométrico.

Se obtiene mediante el escalonamiento:

b De los valores de ajuste de las sensibilidades.

b De los valores de los tiempos combinados.Las normas de selectividad generales siguientes garantizan el escalonamiento co-rrecto de las regulaciones:

b En corriente, el ajuste de la sensibilidad del aparato aguas arriba debe ser el doble

de la del aparato aguas abajo (según la normativa de corrientes de funcionamiento/ no funcionamiento).

Reset

Test

on

fault

Test no trip

0.5

0.3

0.1

0.03

3

5

10

30

1 0.31

0.15

0.06

0

0.25 0.5

0.8

1

4.5

I∆n (A) ∆t (s)

VigirexRH99M

220 / 240 VAC50 / 60 / 400 Hz

A1 A2Déconnecter A1-A2avant test diélectrique

Disconnect A1-A2before dielectric test



1


Producto VigirexPuesta en servicio (continuación)

E 9 2 3 2 5

Curvas de tiempo/corriente Vigirex.

b En tiempo, el tiempo de no funcionamiento (temporización) del aparatoaguas arriba debe ser superior al tiempo combinado (el tiempo total de corteincluye el retraso intencionado del dispositivo diferencial y el tiempo de inter-

vención del aparato de corte).A continuación se resumen estas dos condiciones:Umbral I∆n aguas arriba u 2 × umbral I∆n aguas abajo.Tiempo de no funcionamiento ∆T aguas arriba u tiempo combinado ∆T aguasabajo.Por ello es interesante utilizar dispositivos diferenciales que respeten los valo-res preferentes normalizados.

Nota: El dispositivo diferencial no limita la corriente de defecto, por lo que no es posibleexplotar una selectividad amperimétrica únicamente.

Las curvas de Tiempo/Corriente ofrecen valores de corriente de disparo de losVigirex en función de sus caracterí sticas normalizadas: la superposición de lascurvas ofrece directamente los valores de ajuste de las protecciones para ga-rantizar la selectividad total.

Los Vigirex asociados a los dispositivos de corte (interruptores, interruptoresautomáticos) de las marcas Merlin Gerin y Telemecanique cuentan con ajustesde umbrales y temporizaciones sucesivos que mejoran las normas de selecti-vidad mencionadas anteriormente.

Normas de selectividad Vigirex

Dispositivo

(Dispositivo diferencial + dispositivo

de corte Schneider Electric)

Regulación

Aguas arriba Aguas abajo ProporciónI∆n

Temporización

Vigirex Dispositivo diferencialSchneider

1,5 1 escalón de diferenciasalvo (1)

Dispositivo diferencialSchneider

Vigirex 2 1 escalón de diferenciasalvo (1)

(1) Tomar 2 escalones de diferencia para 0,25 s (es decir, las posiciones 0,25 s y 0,5 s).

Schneider Electric garantiza la correcta coordinación de un Vigirex

asociado a un interruptor automático Compact NS con todos los demásdispositivos diferenciales desde el momento en el que se cumplen las

condiciones de ajuste generales o propias de los relés Vigirex.

Ejemplo:Un relé Vigirex RHU ajustado a I∆n = 100 mA / ∆T = 1 s y asociado a unCompact NS630 es totalmente selectivo con un Vigirex RH99 ajustado aI∆n = 30 mA / ∆T = 0,8 s y asociado a un Compact NS250.

Ajustes de los dispositivos diferenciales según los ECT

Disparo/inmunidad de los dispositivos diferenciales según las cargas y ECT

ECT TT TN-S TN-C IT (1.er fallo) IT (2.o fallo)

I defecto Débil Elevado Elevado Muy débil –Valor tí pico Algunos A Algunos kA Algunos kA Inferior a 1 A –Protección de laspersonas

Dispositivo diferencial Interruptor automático Interruptor automático 1.er defecto no necesario IT cambia a esquema detipo TT o TN

Protección de laspersonas adicional

– Dispositivo diferencial – – Igual que TN

Umbral y UL/R De 3 a 250 A – Si dispositivo diferencial> 2 veces la corriente defuga del 1.er defecto

Igual que TT o TN

Temporización < 1 s < 0,4 s según U0 – – Igual que TT o TN

Protección contraincendios

Dispositivo diferencial Dispositivo diferencial – Dispositivo diferencial Dispositivo diferencial

Umbral 300 mA 300 mA – 300 mA 300 mA

Temporización – – – – –

∆t(s)

10

0,1

1

0,0110 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (I/I∆n)

∆t = 4,5 s

∆t = 2 s

∆t = 1 s

∆t = 0,8 s

∆t = 0,5 s

∆t = 0,31 s

∆t = 0,25 s

∆t = 0,15 s

∆t = 0,06 s



1



Protecciones particulares

Los Vigirex se pueden adaptar fácilmente para realizar protecciones especí ficas de

los receptores por:

b La gran gama de regulación de los umbrales y las temporizaciones.

b La instalación de una medida separada.

b No estar integrados en la función de corte del circuito.

Complementos de la protección de las personas por dispositivosdiferenciales

ECT TT de puesta a tierra múltipleDebe colocarse un dispositivo diferencial en cabeza de cada parte de la red cuyas ma-sas de utilización estén conectadas a tomas separadas: en efecto, pueden producirsecirculaciones de corriente peligrosas sin provocar el disparo del dispositivo diferencialsituado en la cabeza de la instalación.

Ajuste del dispositivo diferencial de cabecera (eventual)

La instalación de un dispositivo diferencial en cabecera es obligatoria si la parte de la

instalación aguas arriba no tiene aislamiento de clase 2.Debe considerarse un defecto aguas abajo del dispositivo diferencial de cabecera enel caso más crí tico: debe considerarse el valor máximo Rmax de las tomas de tierra.La regla que debe respetarse obligatoriamente es I∆n y UL /Rmáx.

Los dispositivos diferenciales situados aguas abajo en cabecera de cada grupo demasas deben ajustarse según la resistencia de tierra del grupo protegido. El ajustetambién debe tener en cuenta la selectividad con los dispositivos diferenciales situa-dos aguas arriba.

E 8 9 6 5 7

Puesta a tierra múltiple y circulación de corriente.

ECT IT 2.o defecto de protección del neutro

El conductor neutro puede protegerse mediante un dispositivo diferencial en sustitu-ción de un relé en el polo neutro (utilización de un interruptor automático 4P 3D); si laregulación I∆n del dispositivo diferencial es como máximo igual a 0,15 veces la co-

rriente admisible en el conductor neutro, la acción del dispositivo diferencial corta to-dos los conductores activos incluido el neutro.

E 9 2 1 1 9

L1

L2

L3

N

Vigirex 1

RU1

ULI∆n1 i

RU1

ULI∆n2 iRU2

ULI∆n3 i

Vigirex 2 Vigirex 3

RU1

Id

– Id

RU2

RU1 > RU2Rn

L1

L2

L3

N

L1 L2 L3N

DPN DPN



1



Protección de bienes

E 9 2 2 2 6

Protección de los receptores

Un fallo de aislamiento de bajo valor puede desarrollarse rápidamente y terminarsecon un cortocircuito que genere degradaciones importantes, incluso el deterioro delreceptor. Un dispositivo diferencial de sensibilidad media (algunos amperios) garantizauna protección correcta al poner fuera de servicio al receptor antes de que se produz-can daños importantes.

bbbb Ajuste de los umbrales de los dispositivos diferenciales.

De 3 a 30 A según el tipo de receptores.

bbbb Ajustes de las temporizaciones de los dispositivos diferenciales.

1 s es un valor tí pico.

Aplicación motor

La utilización de un relé Vigirex en una salida de motor evita en caso de fallo de ais-lamiento daños importantes (rebobinado de los estatores, destrucción de los aislan-tes…). La instalación en carril resulta sencilla gracias a la modularidad del producto.

Protección de los generadores en paralelo

Un fallo de aislamiento en el interior de la carcasa metálica de un grupo generadorpuede dañar gravemente el alternador de dicho grupo. El defecto debe detectarse yeliminarse rápidamente. Además, si se ponen en paralelo otros alternadores, deriva-rán en el defecto y podrán provocar un disparo por sobrecarga. La continuidad de ser-vicio ya no está garantizada.

E 9 2 0 0 2

Por ello, un dispositivo diferencial integrado en el circuito del alternador permite:

b Desacoplar rápidamente el generador con defecto y preservar la continuidad deservicio.

b Actuar en los circuitos de control del alternador con defecto para pararlo y reducirel riesgo de deterioro.

Este dispositivo diferencial se instala lo más cerca posible de la protección según elesquema de la figura en cada uno de los grupos generadores. El esquema es de tipoTN-S para el GE considerado como receptor y de tipo TN-C para los GE consideradoscomo generador.

b En caso de defecto del alternador n.o 1:v Se establece una corriente de defecto homopolar en PE1 Id1 + Id2 debido a la apor-tación de las fuentes 1 y 2 en el defecto.v Esta corriente es detectada por el Vigirex 1 que dará la orden de desacoplamientoinstantáneo del alternador 1 (apertura del interruptor automático D1).

b

El Vigirex 2 no detecta esta corriente por el esquema TN-C.

Ajuste de los umbrales de los dispositivos diferenciales

De 3 a 100 A según el calibre del GE.

Ajustes de las temporizaciones de los dispositivos diferenciales

Instantáneo o de baja temporización (< 100 ms).

R

M

PE

Vigirex 1 Vigirex 2

PEPEN PEN

PE

Alternador n.o 1 Alternador n.o 2

Zonano

protegida

Zonaprotegida

L

N

PE



1


Producto VigirexAplicaciones

Estudio de la protección mediante dispositivos diferenciales

En el siguiente esquema se representa una distribución de BT realizada en ECT TT

de un edificio de planta baja con varios talleres. La resistencia de las tomas de tierramedida en el transformador es de 1 Ω, en el GE de 1 Ω y la de los usuarios (en cadataller) es de 1,5 Ω.El taller B incluye máquinas con corrientes de fuga intencionales importantes (filtros…).

E 9 2 0 0 3

Esquema de distribución con selectividad.Regulación de los umbrales de los dispositivos diferenciales: el valor máximo autori-zado es de 50 V/1,5 Ω, es decir 33,3 A.

Nota: Aunque el valor de la RT en el CGBT sea de 1 Ω, el dispositivo diferencial de cabecera debetambién garantizar la protección en caso de defecto aguas abajo (por ejemplo, en la llegada delcuadro divisionario).

Las regulaciones de los dispositivos diferenciales como los realizados en el esquema:b Garantizan la seguridad de los bienes y de las personas.b Garantizan la selectividad total en caso de defecto de aislamiento en la instalación.b Eliminan los problemas de funcionamiento incorrecto debidos a las corrientes defuga naturales.

Taller A Oficina Taller B

Toma

Vigirex

Vigirex

GE

M

1 Ω

TT

1 Ω

1,5 Ω

TGBT

multi 9ID6330 mA

1,5 Ω

NG125Vigi300s

Compact NS630bVigi1 A/150 ms

Compact NS250Vigi3 A/150 ms

Masterpact M16RH9910 A/500 ms

Masterpact M32RH9930 A/500 ms



1


Producto VigirexAplicaciones (continuación)

Imposición normativa

Protección contra los contactos indirectosUn dispositivo diferencial debe colocarse en cabecera de instalación. Las regulacio-nes autorizadas son:

bbbb Umbral.

La regulación máxima es I∆n = 50 V/10 Ω = 5 A.

Nota: Aunque el valor de la resistencia de Tierra RT del CGBT sea de 1 Ω, el dispositivo diferencialde cabecera debe asegurar la protección en caso de defecto aguas abajo sea cual sea su posición,por tanto es necesario considerar la RT del utilizador más importante, es decir 10 Ω.

bbbb Tiempo de no funcionamiento (temporización).

El tiempo de no funcionamiento es como máximo de ∆t = 1 s para asegurar la selec-tividad.

Protección contra los contactos directos

Consideración de las corrientes de fuga

Es imperativo medir/estimar las corrientes de fuga: las tablas de valores para distintosreceptores y para materiales informáticos permiten realizar una estimación.La regulación mí nima de un dispositivo diferencial es entonces:I∆n > 2 IL (IL es la corriente de fuga total aguas abajo del dispositivo diferencial).

b En las salidas consideradas, la corriente de fuga debe ser limitada, es decir IL <30 mA/2 = 15 mA.Ejemplo: aguas debajo de ID63 - 30 mA, el número de PC instalados no puede sersuperior a 4 (la corriente de fuga tolerada para una PC es de 3,5 mA, es decir, 4 × 3,5 =14 mA < 15 mA).

b En las otras salidas, la regulación en umbral del dispositivo diferencial está realiza-da en relación a la protección contra los contactos indirectos: se verifica que la sumade corrientes de fuga sea inferior a I∆n/2.Ejemplo: aguas abajo del NS250 hay 20 variadores equipados de filtros de 100 nF,esto corresponde a una corriente de fuga del orden de 21 mA por variador. La suma

de las corrientes IL de fuga es pues de 420 mA. La regulación del Vigicompact debeser como mí nimo de 2 × IL, es decir, 1 A.

Consideración de las reglas de selectividad

bbbb Selectividad amperimétrica.

Las dos condiciones siguientes deben considerarse:v I∆n aguas arriba > 2 I∆n aguas abajo (regulación de selectividad).v I∆n aguas arriba > 2 IL (corriente total de fuga).Ejemplo: el Vigicompact NS250 situado aguas arriba y las protecciones diferencialesmulti 9 C60 reguladas a 30 mA o 300 mA. La corriente de fuga total calculada es de420 mA: la regulación a 1 A cumple perfectamente las 2 condiciones.

bbbb Selectividad cronométrica.

La condición a cumplir es:Tiempo de no disparo aguas arriba > tiempo combinado aguas abajo siendo las pro-tecciones del tipo multi 9 y Vigicompact, es únicamente necesario regular el Vigicom-

pact de aguas arriba a un escalón por encima, es decir el escalón I (60 ms).bbbb Validación.

La protección Vigicompact así regulada debe satisfacer las reglas normativas desa-rrolladas anteriormente por regulación y tiempo de no funcionamiento.Ejemplo: la protección de pesonas contra los contactos indirectos está aseguradapara el taller B si:I∆n < 5 A y I∆n < 1 s

La regulación del Vigicompact I∆n = 1 A y I∆t = 60 ms es correcta.

Nota 1: Con los dispositivos diferenciales de la gama Vigirex, Vigicompact y multi 9, la temporiza-ción es como máximo de 1 s, respetándose siempre la condición ∆t.

Nota 2: Si la condición de umbral no es factible, la utilización de un dispositivo diferencial Vigirexpuede hacerla realizable.

Ejemplo: el dispositivo diferencial de cabecera debe estar regulado según las reglasgenerales aplicadas a los dispositivos diferenciales, es decir, 6 A. Este valor no escompatible con la protección de personas (5 A) para esta instalación: la utilizaciónde un Vigirex permite paliar este problema ya que con la regla especí fica Vigirex, lacoordinación está asegurada a 1,5 I∆n aguas abajo, es decir, 4,5 A.



1



Esquema de única fuente: dispositivo diferencial en cabecera

de instalación

En la llegada del transformador, la corriente de defecto puede calcularse de 2 formas:

b Midiendo la suma de las corrientes de los conductores activos (3 F + N).

b Midiendo la corriente de defecto directamente en la puesta a tierra.Esta segunda forma resulta útil, ya que en cabecera de la instalación de una determi-nada potencia, el dimensionamiento de los cables o de los juegos de barras es impor-tante y el toroidal de medida no se puede instalar fácilmente en los conductores activos.

Ventajas Desventajas Comentarios

Toroidalrectangular

Solución estándarEnsayos realizadosen fábrica

Difí cil de instalar Útil en instalacionesnuevas

Toroidal demedida en laconexión a tierra

Tamaño del toroidal,Instalación del toroidalsencilla inclusodespués de la puesta

en servicio

Solución “a medida”Montaje y cableadoespecí ficos deltoroidal en el exterior

del cuadroEnsayos en lainstalación

Interesante enlas instalacionesexistentesEl montaje sólo

se puede realizarcon dispositivosdiferenciales detoroidal separado

Nota: Los toroidales de “rectangulares” de la gama Vigirex están destinados a este tipo de insta-lación.

Esquema de varias fuentes en TT

En este nivel de la instalación, en caso de fallo de aislamiento, la continuidad de ser-vicio se obtiene:

b Por la selectividad de los dispositivos diferenciales para los defectos situados en lassalidas.

b Por la redundancia de las fuentes para los defectos situados en los juegos de barrasprincipales.Las fuentes no deben eliminarse simultáneamente.

Cada fuente tiene una conexión a tierraEl toroidal de medida del dispositivo diferencial de cabecera está colocado como paraun esquema de única fuente:

bbbb Las 2 fuentes no se acoplan nunca.

Es la aplicación tí pica de una fuente normal con un grupo electrógeno como red dereserva.Cada dispositivo diferencial controla la corriente de defecto para la red en la que estáinstalado.

bbbb Las 2 fuentes pueden acoplarse.

El esquema anterior no puede aplicarse porque en caso de defecto cada uno de lostoroidales de medida de los dispositivos diferenciales sólo detecta una parte de la co-rriente de defecto: la protección de las personas no está garantizada correctamente.Para realizar correctamente la protección mediante dispositivos diferenciales, es ne-cesario hacer pasar las dos puestas a tierra por cada uno de los toroidales de medidade los 2 dispositivos diferenciales de cabecera:

En realidad, este esquema es idéntico a un esquema de única fuente con 2 transfor-madores en paralelo (para tener en cuenta los fallos de aislamiento).

Nota: En caso de defecto, incluso cuando las fuentes no están acopladas, las 2 protecciones dis-paran: no hay eliminación selectiva de la fuente en defecto.Este esquema degrada la continuidad de servicio.

o

Vigirex

GE

o

o

Vigirex

Vigirex

F

F

FVigirex

Vigirex

B

Instalación del toroidal de medida de Vigirex en cabecerade la instalación.

Las 2 fuentes no se acoplan nunca.

Las 2 fuentes pueden acoplarse.



1



Las fuentes tienen una misma conexión a tierra

La instalación de los dispositivos diferenciales debe realizarse con precaución:

E 9 2 0 0 6

bbbb Las 2 fuentes no se acoplan nunca.La instalación de los toroidales en A permite controlar correctamente el fallo de aisla-miento con eliminación selectiva de la parte defectuosa de la instalación.

Las 2 fuentes no se acoplan nunca.

E 9 2 0 0 7

b Las 2 fuentes pueden acoplarse. La misma limitación (cada fuente tiene una conexión a tierra, 2 fuentes con acopla-miento cerrado), obliga a colocar los 2 toroidales de medida en B, en el enlace comúna tierra.Este esquema presenta los mismos inconvenientes (ausencia de eliminación selectivade las fuentes).

Las 2 fuentes pueden acoplarse.

E 9 2 0 0 9

IMPORTANTE:El acoplamiento puede efectuarse mediante una aparamenta de acoplamiento

de las fuentes (caso más frecuente) pero también en relación con la existencia de

un bus continuo aguas abajo.

Ejemplo: bus continuo común a varios rectificadores.

Acoplamiento por la carga y bus continuo.

Esquema de varias fuentes en TN

La utilización de dispositivos diferenciales para la protección de personas en TN encabecera de instalación es poco frecuente: las grandes longitudes de cables y/o el dé-bil valor de la Icc son la razón de esta utilización.Es posible la puesta en servicio de la protección de bienes con impedancia de defectosin supervisar. El esquema funcional es idéntico al del esquema TT con varias fuentesy una única puesta a tierra: las limitaciones anteriormente mencionadas permanecenidénticas (excepto el hecho de que las regulaciones son a muy baja sensibilidad y portanto sin medida común con las corrientes naturales de fuga o las corrientes de aco-plamiento). La principal limitación es la eventual circulación de la corriente de neutroen los circuitos de puesta a tierra. Con el fin de asegurar una selectividad y de evitarlos malos funcionamientos es necesario considerar precisamente cada uno de los es-quemas.

o

o

OA

A

F

Vigirex

Vigirex

F

F

F

Vigirex F

Vigirex

B

+–

I

Vigirex

o

Vigirex

o

PE

PE

Esquema de varias fuentes en TN.



1

Complementos técnicos

de protección diferencial Producto VigirexAplicaciones (continuación)

Recomendaciones de instalación de los toroidales

La medida de las corrientes diferenciales por dispositivos diferenciales con toroidal

separado obliga a cumplir reglas sencillas para evitar problemas de disparo intempes-tivo:

b Centrar los conductores en los toroidales de medida.

b Respetar la corriente de empleo de los toroidales.

b Instalar el toroidal en una parte lineal de los conductores.Estas reglas se detallan en el capítulo relativo a la instalación del catálogo de “Mediday control en las instalaciones eléctricas”.

Intensidad asignada de empleo de los toroidalesPara instalar los toroidales pueden ser necesarias precauciones particulares de ins-talación. En efecto, corrientes importantes –sin defecto de aislamiento– pueden satu-rar localmente el circuito magnético del toroidal y crear así anomalías de flujos que elsecundario interpreta como corrientes homopolares.La intensidad asignada de empleo para los toroidales asociados al Vigirex:

b

Está dada para el valor mínimo de ajuste a 30 mA.b Tiene en cuenta las corrientes de conexión (hasta 6 In).

Elección de los toroidales y de los toroidales rectangulares en funcióndel circuito de potencia

Ejemplo 1: una salida de motor de 150 kW/280 A a 400 V debe controlarse con unVigirex asociado a un toroidal con un diámetro mínimo de 200 (SA200).Esto significa que el ajuste del umbral del dispositivo diferencial puede realizarse en30 mA instantáneo sin riesgo de disparo intempestivo.La intensidad asignada de empleo debe respetarse para evitar disparos intempestivos;no obstante, el hecho de hacer pasar una corriente más importante no crea degrada-ciones del toroidal.

E 3 3 9 0 8

Ejemplo 2: en la salida de motor del ejemplo 1, la corriente de conexión es en realidadclaramente superior a 6 In.Para evitar un posible disparo, puede ser necesario:b

Utilizar el mismo toroidal y colocar un manguito magnético que canalice el flujo.b Utilizar un toroidal de diámetro más grande.b Colocar una temporización respetando las reglas de seguridad (< 1 s) y de selecti-vidad con los dispositivos diferenciales aguas arriba.Estas 3 medidas pueden aplicarse simultáneamente.

Manguito magnético en los conductores.



1


de protección diferencial Producto VigirexAplicaciones (continuación)

Entorno con perturbaciones

La media en entornos con perturbaciones requiere eventualmente adoptar precaucio-

nes particulares:

b Alejamiento del cableado de los toroidales de los circuitos de potencia.

b Utilización de cables trenzados blindados cuyo blindaje esté conectado a los 2 ex-tremos.Es necesario verificar si el enlace equipotencial se ha realizado correctamente entrela masa en la que está conectado el blindaje del toroidal y aquella en la que está co-nectado el blindaje del Vigirex.En caso contrario, es el blindaje el que puede hacer de conductor de equipotenciali-dad de las corrientes de BF y no es su función: riesgo de deterioro del cable y/o fun-cionamiento incorrecto del Vigirex. Es necesario realizarlo mediante un conductor PE.

b Reducción de la longitud de cableado entre toroidal y relé lo máximo posible.

b Utilización de una alimentación dedicada con aislamiento galvánico para eliminarmediante desacoplamiento las per turbaciones conducidas.

E 9 2 2 3 4

Masa metálicadel equipo enel que estáinstalado el toroidal

PE

L i 10 m

Masa metálicadel armario en elque está instaladoel relé



1


de protección diferencial Producto VigirexPreguntas y respuestas

Ajuste de los dispositivos diferenciales en instalaciones con

corrientes de fuga elevadas

En ECT TT

bbbb Regulación del umbral máximo I∆n1.

En primer lugar es necesario verificar el valor de la resistencia de tierra (RT) de lasmasas de los consumos: El valor de ajuste máximo I∆n1 se obtiene a través de UL /RT

(UL es igual a 50 V para entornos estándar y 25 V para entornos húmedos).

bbbb Ajuste del umbral mí nimo I∆n2.

A continuación, es necesario establecer para las diferentes partes de la instalaciónprotegidas con un mismo dispositivo diferencial el nivel de la corriente de fuga natural(baja ya que las capacidades de fuga están equilibradas) e intencional (creada por losfiltros de los receptores): en la siguiente tabla se indican los valores tí picos de las co-rrientes de fuga de los receptores especialmente contaminantes.Considérese II dicho valor. La regulación mí nima I∆n2 se obtiene a través de 2 II.

Nota: La regulación de fábrica especí fica y las tolerancias de funcionamiento a las solicitaciones

máximas (temperatura, tensión de la fuente aux., etc.) permite utilizar un Vigirex con un umbralde no disparo garantizado a 0,8 I∆n: la regulación mí nima de un Vigirex puede descender hastaII /0,8, es decir 1,25 × II .

bbbb Tabla de las corrientes de fuga.

Equipos eléctricosCorriente de fuga

leí da (mA)

Fax de 0,5 a 1

Impresora < 1

Puesto de trabajo informático (UC, pantalla e impresora) 1 a 3

Fotocopiadora de 0,5 a 1,5

Suelos radiantes 1 mA/kW

Filtros monofásicos y trifásicos 1 mA/receptor

Informática según la norma CEI 60950Corriente de fuga

máxima (mA)

Clase II Cualquier material 0,25

Clase I Portátil 0,75

Clase I Móvil o fi jo de tipo A 3,5

Clase I Fijo de tipo B 3,5 o 5% In

b I∆n2 i I∆n1 (red poco contaminada).No existen problemas de funcionamiento incorrecto si se cumplen las reglas de selec-tividad.

b I∆n2 ≈ I∆n1 con el fin de evitar disparos intempestivos, existen 3 soluciones:v Segmentar la instalación para reducir las corrientes de fuga en cada parte.v Colocar un transformador de aislamiento en grupos de receptores muy contami-nantes.v Hacer pasar todo o parte (“grupos”) de la instalación al esquema TN-S. Esto puederealizarse si los receptores contaminantes se pueden identificar y localizar (caso delos equipos informáticos).



1


de protección diferencial Producto VigirexPreguntas y respuestas (continuación)

En ECT ITLa caracterí stica esencial de un esquema IT es poder funcionar tras el primer fallo deaislamiento. No obstante, este fallo de aislamiento, aunque no sea peligroso, induceuna corriente de fuga en las diferentes capacidades naturales (importantes ya que es-tán desequilibradas) e intencionales. Esta corriente puede alcanzar o superar el valorde 1 A. Si fueran necesarios dispositivos diferenciales, deberán obligatoriamente te-ner un umbral superior a 2 veces dicha corriente de fuga.

bbbb Tabla de las corrientes de fuga en función de la capacidad de la red.

Capacidad de fuga de la red (µF) Corriente de 1.er fallo (A)

1 0,07

5 0,36

30 2,17

Tabla obtenida de la figura 5 del Cuaderno técnico n.o 178.

Nota: 1 µF es la capacidad de fuga tí pica de 1 km de cable tetrapolar.

En el caso de receptores con corrientes de fuga importantes, la técnica de agrupa-

miento descrita anteriormente se utiliza a menudo.

E 9 2 1 2 3

Distribución eléctrica de fábrica con gestión informática agrupada en TNS.

CPI: Controlador Permanente de Aislamiento.DLD: Dispositivo de Localización de Defecto.

IT

CPI

PEDLD

CGBT

PE

40 kVA

TNS

30 salidas:– máquinas-herramienta– equipos de control– máquinas con láser

UPS contransformador mutadoralimentación de la informáticade producción



1


de protección diferencial Vigilancia de las corrientesde fuga mediante dispositivosdiferenciales

Un defecto de aislamiento conlleva una corriente homopolar de fuga y, según el ECT,el disparo de la protección especificada por las reglas de instalación.No obstante, una corriente homopolar puede también deberse:

b A una corriente de fuga intencional: filtro de AF situado entre la red y la tierra.

b A una corriente de fuga no peligrosa: defecto de aislamiento latente, defecto de ais-lamiento en el conductor neutro.Estos 2 tipos de corriente de fuga no crean situaciones peligrosas, la continuidad deservicio debe conservarse: las protecciones no deben actuar y el funcionamientodebe continuar.Sin embargo, estas corrientes de fuga pueden:

b Degenerar y pasar a ser peligrosas (riesgo de incendio, riesgo de electrocución), ypor lo tanto obligar al usuario a poner fuera de servicio la par te peligrosa de la insta-lación.

b Crear contaminación en la red, lo que puede provocar fallos en los equipos sensibles.La medida de la corriente de fuga permite prevenir el riesgo de que se produzcan de-fectos peligrosos.

Vigilancia del conductor neutro en el esquema TN-SEn ECT, TN-S, el conductor neutro está conectado al PE en el origen de la instalación;dicho conductor puede ponerse accidentalmente a tierra después de un defecto deaislamiento:

bbbb Protección de bienes y personas.

No hay ninguna consecuencia, ya que ello no crea tensión de contacto peligrosa: elpotencial natural del conductor neutro es del PE.

bbbb Calidad de la energí a.

En el esquema TN-S, la puesta a tierra accidental del conductor neutro puede generarproblemas de funcionamiento debido a la circulación de las corrientes de éste en elconductor de protección y las masas. Este tipo de defectos transforma de forma insi-diosa el esquema TN-S en esquema TN-C, que está prohibido para la alimentaciónde equipos sensibles.

E 8 9 5 1 1

Fallo de aislamiento en el conductor neutro: aguas arriba de A, el esquema es de tipo TN-C.

Tolerancia de un fallo de aislamiento en el conductor neutro según el ECT

TN-C TN-S TT IT

Equipos sensibles a lasperturbaciones EM

ProhibidoPE y neutrocombinados

CorrectoPero cuidado:PE y neutro nodeben estar encontacto

Muy buenoSin problemasincluso si elneutro y el PEestán en contacto

Muy buenoSin problemasincluso si elneutro y el PEestán en contacto

L1

L2

L3

INNPE



1


de protección diferencial Vigilancia de las corrientesde fuga mediante dispositivosdiferenciales (continuación)

Consecuencia de un fallo de aislamiento en el conductor neutro

Un defecto a tierra del neutro en TN-S conlleva:

b “Ruidos” en los circuitos de tierra de los equipos sensibles.

b Una emisión de campos EM con perturbaciones.

Nota: Las corrientes en las masas son homopolares, por lo tanto, se produce una radiación EMimportante. Por otro lado, los equipos informáticos son sensibles: 1 A a 1 m perturba una pantallade PC.

b Diferencias de potencial entre los 0 V de los equipos.

E 8 9 5 1 2

Efectos de un fallo en el conductor neutro en ECT TN-S.

Estos fenómenos presentan cada vez más perturbaciones:

b En presencia de cargas no lineales con elevado THDI.

b Por la presencia a menudo importante de armónicos 3 y múltiplos de 3.La corriente de neutro es entonces del orden del 30 a más del 50% de la corriente delas fases.

Estas nuevas necesidades obligan a instalar una aparamenta de vigilancia de

las corrientes homopolares.

L1

L2

L3

IN

NPE

A

H

V

V



1



Medidas de las corrientes de fuga

bbbb Gestión de las corrientes de fuga.

La instalación de una vigilancia de la red a través de RMH y RM12T permite supervi-sar la disposición de los diferentes materiales y controlar que las corrientes de fugase repartan correctamente y no perturben el plan de protección.

bbbb Tabla de las corrientes de fuga.

Equipos eléctricos Corriente de fuga leí da (mA)

Fax de 0,5 a 1

Impresora < 1

Puesto de trabajo informático(UC, pantalla e impresora)

1 a 3

Fotocopiadora de 0,5 a 1,5

Suelos radiantes 1 mA/kW

Filtros monofásicos y trifásicos 1 mA/receptor

Informática según la norma CEI 60950 Corriente de fuga máxima (mA)

Clase II Cualquier material 0,25

Clase I Portátil 0,75

Clase I Móvil o fijo de tipo A (1) 3,5

Clase I Fijo de tipo B (2) 3,5 o 5% In

(1) Material de tipo A: material destinado a conectarse a la instalación eléctrica de los edificios me-diante una toma de corriente no industrial, un conector no industrial o ambos.(2) Material de tipo B: material destinado a conectarse a la instalación eléctrica de los edificios me-diante una toma de corriente industrial, un conector industrial o ambos conforme a la norma CEI60309 o a normas nacionales similares.

Además de los receptores o de los equipos sensibles, los circuitos de iluminación de-ben controlarse.Los cebadores de los circuitos de luminarias fluorescentes tienen corrientes de fuganaturales más o menos importantes. Una degradación del cebador se traduce a me-nudo por un fuerte aumento de la corriente de fuga.



1



Esquema de aplicación con RHUs o RHU

Red poco extendidaLos RHU o RHUs permiten visualizar las corrientes de fuga.

Tabla de elección

Productos Alimentación Referencias

RHU 48 V CA 50/60 Hz 28570

de 110 a 130 V CA 50/60 Hz 28569

de 220 a 240 V CA 50/60/400 Hz 28560

de 380 a 415 V CA 50/60 Hz 28568

RHUs 48 V CA 50/60 Hz 28576

de 110 a 130 V CA 50/60 Hz 28575

de 220 a 240 V CA 50/60/400 Hz 28573

de 380 a 415 V CA 50/60 Hz 28574

Toroidales de tipo A (1) 50437 a 50442

Toroidales de tipo OA (2) 50485 a 50486

(2) En este caso, el diámetro del toroidal suele ser mucho más pequeño que (1).

Regulación

En función del nivel de tolerancia de los equipos alimentados de 30 mA a 1 A, no serealiza la vigilancia de la iluminación.

E 8 9 5 1 3

Red poco extendida.

RHU1

2



1



Esquemas de aplicaciones RMH

Sala de informática

Tabla de elección

Productos Referencias

RMH 28563

RM12T 28566




Regulación

Umbrales que pueden ser elevados (5%):

b Algunos amperios en la puesta a tierra de los blindajes.

b De 0,3 a 1 A en cada aparato y en iluminación.

E 8 9 5 1 4

Sala de informática.

Enlaceequipotencialprincipal (CEP)

o

Sala de informática

ConsolaUnidad de disco

Iluminación dela sala

Climatización

ImpresoraUnidad central

Iluminación

RM12T

RMH

RHU



1



Red de PC

Tabla de elección

Productos ReferenciasRMH 28563

RM12T 28566




b Verificación de la corriente de fuga global: de 1 a algunos amperios.

b Verificación del reparto de las corrientes de fuga por distribución:Ifuga = 300 mA a 1 A

b Iluminación fluorescente de 0,3 a 1 A.Si existe una diferencia importante entre cada alimentación, debe reconsiderarse laalimentación de los puestos de trabajo.

E 8 9 5 1 5

Red de PC.

Distribución depotencia

Iluminación/ climatización

DistribuciónPC sala 1



L1L2L3NPE

L1NPE

L2NPE

L3NPE

L1

L2

L3

N

PE

RMH

RM12T



1


de protección diferencial Anexo I: Definiciones y glosario

Corriente de defecto a tierra: corriente de defecto que se desvía a la tierra.

Corriente de fuga: corriente que, en ausencia de defecto, se desvía a la tierra o a

elementos conductores.

Corriente de fuga intencional: corriente que, en ausencia de defecto, se desvíaa la tierra o a elementos conductores a través de componentes colocados intencional-mente, resistencias o condensadores.

Corriente de fuga natural: corriente que, en ausencia de defecto, se desvía a latierra o a elementos conductores a través de aislantes.

Corriente diferencial residual: suma algebraica de los valores instantáneos delas corrientes que atraviesan todos los conductores activos de un circuito en un puntode la instalación eléctrica.

Conductor de protección (símbolo PE): conductor obligatorio para determinadasmedidas de protección contra los choques eléctricos y destinado a conectar eléctri-

camente algunas de las partes que se indican a continuación: masas, elementos con-ductores, borna principal de tierra, toma de tierra o punto de la alimentación conectadoa tierra o al punto neutro artificial, elementos metálicos de construcción que no perte-necen a ningún material eléctrico y que están protegidos por enlace equipotencial, sies posible acceder a los mismos simultáneamente.

Enlace equipotencial: enlace eléctrico que coloca al mismo potencial o a poten-ciales próximos masas y elementos conductores.

Masa, parte conductora accesible: parte conductora de un material eléctricoque puede tocarse y que normalmente no está en tensión pero que puede estarlo encaso de defecto.

Red aislada: red de alimentación autónoma, no conectada a una red mallada.

Resistencia de tierra, en realidad, “resistencia global de puesta a tierra”: resisten-cia entre la borna de tierra principal –borna o barra donde están conectados los con-ductores de protección (PE)– y la tierra.

Toma de tierra: parte conductora que se puede incorporar a un medio conductorparticular, por ejemplo, hormigón o carbón en contacto eléctrico con la tierra.

Tierra: masa conductora de tierra cuyo potencial eléctrico en cada punto se toma porconvenio igual a cero.

Cero voltios (de referencia): punto de referencia de las diferencias de potenciales(medida de las tensiones, a menudo en los circuitos de control).



1


de protección diferencial Anexo I: Definiciones y glosario(continuación)

Siglas/ en español

Variante/ en inglés

Definición

DDR RCD Dispositivo de corriente diferencial residual: aparato mecánico o asociación de aparatos destinados aprovocar la apertura de los contactos cuando la corriente diferencial residual alcanza, en lascondiciones especificadas, un valor determinado.

DPCC SCPD Dispositivo de protección contra los cortocircuitos.

dv/dt Variación de la tensión en función del tiempo (denominación reservada por lo general a las variacionesrápidas; orden de magnitud: 1.000 V/ms).

IGBT IGBT (Insulated gate bipolar transistor)Transistor bipolar de puerta aislada.

IT IT En el esquema de IT, todas las partes activas están o bien aisladas de la tierra o bien conectadas atierra en un punto a través de una impedancia; las masas de la instalación eléctrica se conectan a tierra.

Filtro RFIRFI

RFI filter El RFI es un filtro que limita las emisiones perturbadoras de las radiofrecuencias.RFI: Interferencia radioeléctrica o interferencia a las radiofrecuencias.

ECT Earthing system Esquema de conexiones a tierra (antiguamente denominado “régimen de neutro”)

TN TN El esquema TN tiene un punto de la alimentación directamente conectado a tierra; las masas de lainstalación eléctrica se conectan a dicho punto mediante conductores de protección.

TN-C TN-C El TN-C es un esquema TN en el que las funciones de neutro y de protección se combinan en un soloconductor (PEN) en toda la instalación.

TN-C-S TN-C-S El TN-C-S es un esquema TN en el que las funciones de neutro y de protección se combinan en un soloconductor (PEN) en una parte de la instalación (aguas arriba del TN-S).

TN-S TN-S El TN-S es un esquema TN en el que un conductor de protección distinto del neutro se utiliza en todoel esquema.

TT TT El esquema TT tiene un punto de la alimentación directamente conectado a tierra; las masas de lainstalación eléctrica se conectan a tomas de tierra eléctricamente distintas de la toma de tierra de la

alimentación.

CEM / EM EMC / EM Compatibilidad electromagnética (CEM): aptitud de un material o de un sistema para funcionar en suentorno electromagnético (EM) de manera satisfactoria y sin producir perturbacioneselectromagnéticas intolerables para todo aquello que se encuentra en su entorno.

GFP GFP (Ground fault protection)Dispositivo de medida de corrientes homopolares que circulan en caso de fallo en el esquema TN-S(práctica americana).

NEC NEC (National electrical code)Norma de instalación elaborada por una asociación para EE.UU.

THDI THDI (Total harmonic distorsion of intensity)Distorsión armónica total de la intensidad.

Valor eficaz RMS (Root mean square)Valor eficaz.

proteccion diferencial

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