Protección total contra sobretensiones Soluciones para iluminación LED y energía solar fotovoltaica
Las soluciones de protección contra sobretensiones existen porque no es necesario que un rayo caiga directamente sobre el equipo para dañarlo. Un rayo que caiga sobre un poste cercano o una línea aérea se transmite al cable de alimentación, y la sobretensión resultante llega a la entrada del controlador LED o del inversor en forma de un pico breve de 8/20 microsegundos. PVLinkTech adapta las soluciones de protección contra sobretensiones a los proyectos de iluminación exterior y energía solar según la clase de exposición, las instala en el punto adecuado de la cadena de alimentación y suministra el SPD junto con los conectores estancos, las cajas de derivación y los cables preterminados que requiere el punto de cableado. Un protector contra sobretensiones limita la sobretensión y desvía la energía a tierra; el resto de esta página trata sobre el paquete completo que debe rodearlo en una instalación en exteriores.
Por qué la iluminación exterior y los sistemas solares necesitan protección contra sobretensiones
Hay dos tipos diferentes de sobretensiones que afectan a los equipos instalados en el exterior. Las sobretensiones inducidas por rayos proceden de descargas cercanas que se transmiten a tramos largos de cable, razón por la cual los tramos exteriores del alumbrado público y en instalaciones fotovoltaicas Se observan con mucha frecuencia. Los transitorios de conmutación proceden de la red eléctrica: bancos de condensadores, tomas de transformadores, arranques de motores y eliminación de fallos en la línea de distribución. Ambas se manifiestan como breves picos de sobretensión, y ambas se miden en las fichas técnicas de los SPD con la forma de onda de 8/20 microsegundos. Dado que estas dos fuentes están siempre presentes en los circuitos exteriores, las soluciones de protección contra sobretensiones se evalúan en función de su ubicación en la ruta de suministro y de la cantidad de energía de sobretensión que pueden absorber.
El daño depende de lo que esté conectado. Los controladores LED son fuentes de alimentación conmutadas basadas en MOSFET y circuitos integrados de control; una sobretensión superior a la nominal de entrada puede provocar su fallo inmediato, mientras que los transitorios repetidos de menor intensidad acortan su vida útil sin síntomas visibles. Los inversores, los cargadores y las placas de gestión de baterías de los sistemas solares y de almacenamiento incorporan la misma clase de componentes semiconductores sensibles en sus entradas de control y alimentación. Por eso, la inmunidad a las sobretensiones es ahora un requisito explícito en las especificaciones de alumbrado exterior, en lugar de una opción de fábrica. La norma ANSI C136.2 para luminarias define dos niveles de exposición relevantes para el alumbrado público y de zonas con LED: «Enhanced» (Reforzado) a 10 kV / 5 kA y «Extreme» (Extremo) a 20 kV / 10 kA. Una especificación de proyecto que cite cualquiera de estas clases espera que la luminaria o su circuito derivado cuente con un SPD (dispositivo de protección contra sobretensiones) que cumpla con ese nivel.
El aspecto relacionado con la tensión de funcionamiento es diferente, pero está relacionado: el propio dispositivo de protección debe soportar la tensión continua del sistema sin conducir corriente y, a continuación, limitar el pico cuando este se produzca. En las alimentaciones de 277 V CA, esa tensión nominal continua (Uc) es de 320 V para la gama de SPD descrita en esta página, por lo que no es posible simplemente trasladar la misma unidad de una arquitectura de alimentación a otra.
| Lo que llega | Dónde se acopla | Qué daños provoca si no se protege |
|---|---|---|
| Sobretensión provocada por rayos | Trazados largos de cables de alimentación de CA y de cables solares | Etapas de entrada del controlador LED, electrónica del inversor y del cargador |
| Transitorio de conmutación | Operaciones de red en la línea de distribución | Los componentes del controlador se han deteriorado tras sucesivos incidentes |
| Impacto directo o muy cercano | Estructura de poste, mástil o conjunto conectada a tierra | Todo lo que se encuentra aguas abajo del punto de entrada |
Dónde debe instalarse la protección contra sobretensiones: luminaria, caja de derivación e inversor
Las soluciones de protección contra sobretensiones deben instalarse en el punto de entrada de la perturbación al equipo, y no en cualquier lugar que resulte conveniente dentro de la sala de distribución. En el caso del alumbrado exterior y las instalaciones alimentadas con energía solar, esto supone tres puntos en la cadena de alimentación, y cada uno de ellos cuenta con su propio esquema de cableado.
| Punto de protección | Lo que protege | Posición habitual del dispositivo |
|---|---|---|
| Nivel de la luminaria | El controlador LED que hay dentro de cada luminaria | SPD en línea entre la alimentación y la entrada del controlador, dentro de la luminaria o en la boca de acceso del poste |
| Caja de derivación y distribución | Un grupo de luminarias alimentadas desde una caja | SPD montado en el cuadro de distribución que alimenta la derivación |
| Nivel de inversor, cargador y control | Electrónica de inversores, reguladores de carga, cuadros de control de instalaciones | SPD en la entrada de alimentación de la caja del equipo |
En el caso de una red de alumbrado público, esto significa que se necesitan soluciones de protección contra sobretensiones en cada poste que albergue componentes electrónicos, no solo en la cabeza de la línea de alimentación. La protección a nivel de la luminaria es la última capa antes del controlador y, para muchas farolas, es la única capa. Las normas clasifican los SPD en tres clases según el punto de instalación: Tipo 1 en la entrada de servicio, Tipo 2 en los cuadros de distribución y Tipo 3 en el equipo. Esta gama corresponde al Tipo 3 y se monta lo más cerca posible del controlador, dentro de lo que permite la carcasa. El GSPD1 se suministra con los cables ya terminados: SJOW 3x18 AWG en la versión de 10 kV y UL3239 20 AWG en la versión de 20 kV, por lo que su instalación no requiere abrir la carcasa.
Las cajas de derivación y distribución entran en juego cuando una caja alimenta varias luminarias o cuando un cuadro de alumbrado exterior protege el perímetro de una instalación. La misma tensión nominal de 10 kV o 20 kV que protege a un único controlador puede proteger toda una derivación cuando se monta en el cuerpo de un cuadro. Las cajas de inversores, cargadores y control de las instalaciones solares y de almacenamiento constituyen la tercera posición: su entrada de alimentación de CA y los circuitos de iluminación de CA que recorren la planta presentan el mismo riesgo de sobretensión inducida que cualquier tendido exterior. Estas tres posiciones rara vez requieren el mismo paquete, por lo que las soluciones de protección contra sobretensiones se presupuestan por punto de protección en lugar de por instalación. Los circuitos de CC del lado del campo fotovoltaico tienen su propia lógica de clasificación, que se trata en las preguntas frecuentes que figuran a continuación.
Soluciones de protección contra sobretensiones de las series GSPD y M para cada punto de instalación
La gama SPD se basa en la disposición de montaje, en lugar de en un formato fijo, por lo que las soluciones de protección contra sobretensiones pueden adaptarse al espacio y al tipo de cableado de una luminaria, una caja o una placa lineal. Todas las series están disponibles en versiones de 10 kV y 20 kV, y todas cuentan con clasificación IP67, protección térmica y un indicador luminoso de fallo. Los parámetros eléctricos completos y las certificaciones de la gama se encuentran en la Página sobre dispositivos de protección contra sobretensiones LED; en esta tabla se muestra el ajuste por punto de instalación.
| Serie | Cableado y ubicación | Dónde encaja |
|---|---|---|
| GSPD1 | Cables en línea | Entre el controlador y la luminaria: adaptación sin necesidad de abrir la carcasa |
| GSPD3 | Montaje en panel | Cajas de distribución que alimentan a un grupo de luminarias |
| GSPD4 | En línea | Compartimentos de cableado de las luminarias |
| GSPD5 | En línea y en paralelo, compacto | Espacios reducidos en los que resulta útil tener una estatura más baja |
| M997 | En línea | Cableado estándar para el alumbrado público y de zonas |
| M998 | Esquema de iluminación lineal | Placas lineales LED para iluminación arquitectónica y de señalización |
| M999 | En línea | Alumbrado público y de zona de baja intensidad con los mismos niveles de 10 kV y 20 kV |
Las soluciones de protección contra sobretensiones se eligen en función del nivel de exposición antes de que el precio influya en la decisión; existen los niveles de 10 kV y 20 kV para que la potencia nominal se adapte a cada instalación. La versión de 10 kV admite una tensión de apertura (Uoc) de 10 kV con una corriente de descarga nominal de 5 kA y máxima de 10 kA; la versión de 20 kV duplica la capacidad de descarga hasta una tensión de apertura (Uoc) de 20 kV, con corrientes de descarga de 10 kA y 20 kA. Los aparcamientos, túneles y emplazamientos urbanos protegidos suelen encontrarse en el nivel de exposición «Enhanced» y requieren la unidad de 10 kV. Las carreteras abiertas, los puentes, los estadios, los aeropuertos y las regiones con tormentas frecuentes requieren la unidad de 20 kV, que se ajusta al nivel «Extremo» de la norma ANSI C136.2. Ambas clasificaciones funcionan con sistemas de clase 277 V CA / 320 V, por lo que pasar a un nivel superior no modifica los requisitos de alimentación ni el cableado.
Paquetes a medida: conectores, cajas de derivación y SPD en un solo envío
Un SPD solo protege el circuito al que está correctamente conectado, y en una instalación en exteriores todos los puntos de cableado deben estar sellados. Por eso, las soluciones de protección contra sobretensiones que presupuestamos incluyen los accesorios de conexión alrededor del SPD, no solo el SPD en sí. La serie en línea termina en el recorrido del cable de la luminaria, la serie de cajas se monta junto al cableado de derivación, y cada entrada de cable necesita un sellado con clasificación IP si la caja está expuesta a la intemperie. Las soluciones estándar de protección contra sobretensiones que fabricamos siguen los cuatro perfiles que se indican a continuación; cada uno de ellos puede adaptarse a una luminaria, caja o plano de obra específicos sin necesidad de volver a realizar el diseño técnico.
| Paquete | ¿Qué contiene? | Sitio típico |
|---|---|---|
| Paquete de alumbrado público y de zona con LED | GSPD1, GSPD4, M997 o M999 con el nivel requerido de 10 kV/20 kV, cables preterminados, conectores IP68 con tornillo o sin tornillo para el recorrido del cable | Iluminación de vías, aparcamientos, campus y perímetro |
| Paquete de la caja de distribución | SPD GSPD3 para montaje en panel, caja de conexiones estanca, prensaestopas adaptados a los cables de entrada y salida | Cajas de derivación que alimentan grupos de luminarias |
| Paquete de iluminación solar para instalaciones | Dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) a nivel de luminaria para luces de obra alimentadas por CA, caja de conexiones IP68 y conectores estancos para los circuitos de iluminación | Iluminación perimetral y de los equipos de la planta fotovoltaica y de la instalación de almacenamiento |
| Paquete lineal y arquitectónico | M998 para placas lineales, conectores compactos y cables sellados | Señalización, iluminación de fachadas e iluminación arquitectónica lineal |
El conector impermeable sin tornillos y conector hermético de rosca Ambas gamas forman parte de estos paquetes, ya que cada proyecto tiene su propia preferencia por el cierre a presión sin herramientas o el montaje roscado; el Caja de conexiones IP68 La línea cubre los puntos de derivación en los que confluyen varios circuitos de iluminación. Para trabajos de reacondicionamiento, las soluciones de protección contra sobretensiones en línea son las más rápidas de instalar, ya que se colocan entre la red eléctrica y el controlador sin necesidad de abrir la carcasa de la luminaria. Cuando un proyecto solar o de almacenamiento también requiere los componentes de conexión del lado de la corriente continua, los conectores para el cableado de módulos, cadenas y bastidores se incluyen en el presupuesto de la soluciones de conectores para sistemas fotovoltaicos solares y soluciones de conexión para sistemas de almacenamiento en baterías programas, por lo que el proyecto completo cuenta con un único expediente técnico y un único calendario de entregas.
De las especificaciones a la obra
Cada solución de protección contra sobretensiones que suministramos parte de un breve conjunto de parámetros, y la tarea de encontrar la solución adecuada recae en nosotros, no en usted. Los cinco aspectos que definen un paquete son: la tensión de alimentación y la configuración de fases, el punto de instalación, el nivel de exposición o las especificaciones del proyecto, los detalles del cable y la carcasa, y la cantidad.
| Paso | ¿Qué ocurre? |
|---|---|
| 1. Compartir los parámetros del proyecto | Tensión de alimentación (120-277 V CA), punto de instalación, clase de exposición (si se especifica), cantidad |
| 2. Partido de ingeniería | Confirmamos la serie, el nivel de 10 kV o 20 kV y el conjunto de conexiones del SPD. |
| 3. Aprobación de la muestra | Las muestras y los esquemas de cableado confirman la compatibilidad antes de la producción en serie |
| 4. Producción bajo control de calidad | Montaje y pruebas de funcionamiento de cada lote, incluido el circuito de protección térmica |
| 5. Entrega y asistencia técnica | Las piezas se entregan listas para su instalación, con la documentación de cableado y el seguimiento técnico correspondiente. |
Envíenos las especificaciones de la luminaria o del controlador, la configuración de la alimentación y la ubicación de la instalación, y le proporcionaremos un conjunto de soluciones de protección contra sobretensiones adaptadas a sus necesidades, con la alimentación, el punto de instalación y la clase de exposición indicados en el presupuesto. Si las especificaciones de la instalación indican una clase de exposición según la norma ANSI C136.2 o una norma propia del cliente, inclúyala y realizaremos el dimensionamiento basándonos en ese documento, en lugar de en una norma genérica.
La calidad que hay detrás de la solución
La calidad de estas soluciones de protección contra sobretensiones se decide en fábrica, ya que el varistor y el circuito de protección térmica determinan si una unidad sigue protegiendo tras la tercera sobretensión. PVLinkTech gestiona esta fábrica de Shenzhen, de 6.800 m², desde 2015 bajo los sistemas de calidad ISO 9001, IATF 16949 e ISO 13485. Los varistores y los elementos térmicos se adquieren a marcas de componentes consolidadas, en lugar de a proveedores sin marca, y cada lote de producción se somete a pruebas de funcionamiento antes de su envío. La muestra que usted apruebe procede de la misma línea de producción que el pedido en serie. Los pasos de control de calidad que sustentan ese proceso se describen en nuestra Control de calidad página, y los certificados TÜV, CE, ETL, CQC, UKCA y RoHS de la gama SPD figuran en nuestra Certificados página.
Soluciones basadas en nuestra experiencia en iluminación exterior
La parte de cableado de estas soluciones de protección contra sobretensiones ya se está utilizando sobre el terreno en proyectos de alumbrado exterior, ya que los conectores impermeables que llevan la corriente a la luminaria pertenecen a la misma gama que suministramos en grandes cantidades para el alumbrado público LED. Dos casos concretos ilustran esta experiencia:
Entrega de conectores impermeables para farolas: Pedido de 2025 unidades con clasificación IP68 a escala de contenedor: Suministro de conectores impermeables con clasificación IP68 a escala de contenedor para el alumbrado público municipal, entregados en un lote completo para su instalación in situ.
Programa de conectores para postes inteligentes: Alumbrado municipal de Los Ángeles: suministro de conectores para un programa municipal de alumbrado con postes inteligentes, en el que los postes combinan el alumbrado con equipos de control y comunicación que también necesitan protección contra sobretensiones en la entrada de la caja de conexiones.
En el caso de un nuevo proyecto, antes de elaborar el presupuesto se revisan conjuntamente la clasificación SPD, la serie de conectores y el esquema de cableado, de modo que el paquete se adapte a las necesidades de la instalación y no a la página del catálogo más cercana.
¿Qué necesitas que te proporcionemos para poder ofrecerte un presupuesto de un paquete a medida?
¿Necesitas soluciones de protección contra sobretensiones adaptadas a tu instalación de iluminación LED o a tu instalación solar? Para recomendarte la protección adecuada contra sobretensiones y el paquete de conexión más adecuado, nuestro equipo de ingeniería analiza cinco parámetros clave del proyecto antes de elaborar un presupuesto a medida.
Tensión y disposición
Configuración de la tensión de alimentación, fase de la red y trazado de las líneas.
Punto de instalación
Cuerpo de la luminaria, caja de derivación, o caja de protección del equipo.
Nivel de exposición
Clase de exposición o especificaciones del proyecto, incluidos los requisitos de 10 kV o 20 kV.
Especificaciones del cable y del controlador
Secciones de los conductores, parámetros de los drivers y requisitos de aislamiento.
Cantidad y plazos
Cantidad necesaria, tamaño del lote y plazo de entrega previsto.
Con estos datos, nuestros ingenieros pueden confirmar el serie recomendada, nivel de SPD de 10 kV / 20 kV, conjunto de conexiones estanco y presentar una recomendación técnica y un presupuesto en el plazo de 1 día laborable .
Preguntas frecuentes
Consulte las especificaciones técnicas, las guías de instalación y las normas de conformidad para los dispositivos comerciales de protección contra sobretensiones de LED y energía solar.
Sí.
Una solución completa de protección contra sobretensiones incluye el SPD
al nivel requerido de 10 kV o 20 kV, además de los componentes
de conexión que lo rodean: conectores estancos IP67/IP68,
cajas de derivación, prensaestopas y cables preterminados,
en los que el diseño del cableado se beneficia del montaje en fábrica.
Indíquenos la tensión de alimentación, el punto de instalación y la cantidad
y le prepararemos un presupuesto para el paquete.
Los dispositivos con una tensión nominal de 10 kV corresponden a los
Nivel de exposición ampliado (10 kV / 5 kA)
y los dispositivos con una tensión nominal de 20 kV a la
Nivel extremo (20 kV / 10 kA)
según la norma ANSI C136.2. Si en su especificación se indica una
clase de exposición, seleccionamos el nivel que la cumple o
la supera y confirmamos la correspondencia por escrito antes del suministro.
En el caso de la iluminación viaria y de zonas, las unidades en línea
GSPD1, GSPD4, GSPD5, M997 y M999 se conectan entre
la fuente de alimentación y el controlador. El modelo GSPD1 es el más adecuado para la modernización
, ya que sus cables vienen ya terminados.Si una única caja de distribución alimenta varias luminarias,
el GSPD3 ofrece la misma protección para la derivación.Para las placas lineales LED, el M998 se adapta directamente a la disposición.La lista completa de modelos y parámetros se encuentra en la
Página sobre dispositivos de protección contra sobretensiones LED
.
Las unidades aquí descritas tienen una potencia nominal de
Fuentes de alimentación de CA de 277 V CA / 320 V
,
que abarca el alumbrado de las instalaciones alimentado por CA, las cajas de derivación
y los armarios de control en plantas solares y de almacenamiento.La protección del lado del campo de CC, como un SPD en una
caja combinadora o en la entrada de CC del inversor, debe estar homologada
para la tensión del sistema de CC y la configuración de puesta a tierra.Envíenos la clase de tensión de CC y la norma aplicable
a su proyecto y verificaremos cuál es el
producto con la clasificación de CC adecuada antes de elaborar el presupuesto, en lugar de
aplicar una unidad de CA fuera de su rango de clasificación.
Cada serie tiene un
Clasificación IP67,
por lo que la carcasa del SPD no necesita una caja protectora adicional en exteriores.La serie en línea se conecta mediante cables preinstalados de fábrica
o a través de nuestros conectores estancos, y cada entrada de cable
en la carcasa está sellada con un prensaestopas o
un conector adaptado al diámetro del cable.La longitud de los cables se mantiene corta, ya que los cables largos añaden
inductancia y reducen el efecto de sujeción.
