Recomendaciones EN IEC 60099 para pararrayos

La norma “EN IEC 60099 Recomendaciones para pararrayos”, desarrollada por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) y posteriormente publicada como norma europea en el marco de los esfuerzos de armonización, consta de las siguientes subsecciones publicadas bajo el mismo título:

• La norma «EN IEC 60099-1 Parte 1: Protectores contra sobretensiones resistivos no lineales de intervalo para sistemas de corriente alterna» describe los requisitos y métodos de ensayo para un tipo específico de protector contra sobretensiones (protector contra rayos) utilizado en sistemas de corriente alterna (CA). En esencia, esta norma se aplica a protectores contra sobretensiones que constan de una o más resistencias no lineales (generalmente de carburo de silicio en diseños antiguos) en serie con uno o varios descargadores de chispa (diseño de intervalo). Estos dispositivos protegen los equipos eléctricos de las sobretensiones causadas por rayos o sobretensiones de conmutación.

Esta norma ha sido descontinuada. Ha sido reemplazada en gran medida por normas modernas para protectores contra sobretensiones de óxido metálico sin espacio (tratadas principalmente en la norma EN IEC 60099-4, que utiliza varistores de óxido de zinc sin espacio de chispa y que ahora es la norma activa y dominante para la mayoría de los protectores contra sobretensiones de alto voltaje).

Los protectores contra sobretensiones modernos (especialmente los de media y alta tensión) son casi en su totalidad de óxido metálico sin espacio y han sido probados según la norma EN IEC 60099-4. La norma EN IEC 60099-1 sigue siendo válida únicamente para protectores sin espacio más antiguos o como referencia.

• La norma “EN IEC 60099-2 Parte 2: Pararrayos de tipo pulverizado” se aplica a los pararrayos de tipo pulverizado. Estos constituyen una clase específica de dispositivos de protección contra sobretensiones que constan de uno o varios electrodos de chispa en serie con una cámara de arco (que normalmente contiene fibra o materiales generadores de gas). Cuando se produce una sobretensión, los electrodos de chispa saltan y el arco resultante expulsa gases calientes para extinguir la corriente e interrumpir la corriente subsiguiente en los sistemas de distribución. Se utilizaban principalmente para proteger las líneas aéreas y los equipos de media tensión contra los rayos.

Tipo de resistencia: Diseño ventilado (con ventilación de gas). Se diferencia de las resistencias intermitentes no lineales (norma EN IEC 60099-1) o de las resistencias modernas continuas de óxido metálico (norma EN IEC 60099-4).

Esta norma ha sido retirada y ya no se utiliza activamente en nuevos diseños. Los pararrayos de drenaje están prácticamente obsoletos y han sido sustituidos por pararrayos de óxido metálico continuos, más fiables y que no requieren mantenimiento.

• La norma “EN IEC 60099-4 Parte 4: Protectores contra sobretensiones de óxido metálico sin descarga para sistemas de corriente alterna” se aplica a los protectores contra sobretensiones resistivos de óxido metálico no lineales sin descarga, diseñados para limitar las fluctuaciones de voltaje en circuitos de corriente alterna (CA) con un voltaje máximo del sistema de al menos 1 kV. Esta norma abarca los requisitos, la clasificación, los valores, las pruebas (tipo/diseño, rutinarias, de aceptación) y los criterios de rendimiento de estos modernos protectores contra sobretensiones utilizados para proteger los equipos contra rayos y sobretensiones de conmutación en aplicaciones de distribución, transmisión y subestaciones.

En la última actualización de esta norma, el antiguo sistema de clasificación de descargas de línea ha sido reemplazado por una nueva clasificación de procesamiento de energía/carga basada en:

• Tasa de transferencia de carga repetida
• Nivel de energía térmica
• Grado de transferencia de carga térmica

Esto refleja mejor las tensiones reales a las que están sometidos los varistores de óxido metálico.

Esta norma se ha armonizado dentro del ámbito de aplicación de las directivas pertinentes de la UE (por ejemplo, la directiva de baja tensión en lo que respecta a sus aspectos aplicables) y es la principal referencia en Europa para los protectores contra sobretensiones de óxido metálico sin espacio entre electrodos.

Casi todos los nuevos protectores contra sobretensiones fabricados e instalados en todo el mundo (especialmente aquellos con una tensión de al menos 1 kV) cumplen con la norma EN IEC 60099-4.

• La norma “EN IEC 60099-5 Parte 5: Recomendaciones de selección y aplicación” proporciona orientación informativa, recomendaciones e información general (no requisitos obligatorios) para la selección, aplicación, instalación y coordinación de protectores contra sobretensiones en sistemas de corriente alterna trifásicos con tensiones nominales superiores a 1 kV. Esta norma abarca:
• Protectores contra sobretensiones de óxido metálico sin espacios, conforme a la norma EN IEC 60099-4.
• Protectores contra sobretensiones con configuraciones de aislamiento en serie y en paralelo, con una tensión nominal máxima de 52 kV, según la norma EN IEC 60099-6.
• Protectores contra sobretensiones de óxido metálico con espacio externo para líneas aéreas, conforme a la norma EN IEC 60099-8.

Las principales áreas de contenido son las siguientes:

• Estrés por sobretensión del sistema (rayos, conmutación, sobretensión transitoria)
• Selección de la tensión nominal de protección: tensión de funcionamiento continuo, tensión nominal, MCOV, niveles de protección
• Gestión energética y consideraciones térmicas (incluidas fórmulas para los requisitos de transferencia de energía/carga conformes a la clasificación estándar EN IEC 60099-4).
• capacidad de sobretensión transitoria
• Coordinación con aislamiento de equipos
• Aspectos de instalación (montaje, contaminación, altura, cargas mecánicas)
• Ejemplos de aplicación para distribución, transmisión, subestaciones y pararrayos de línea.
• Evaluación de riesgos para la retención de modos de fallo y zonas de protección.

Esta norma es meramente orientativa, pero se cita ampliamente en especificaciones, licitaciones y prácticas de ingeniería en toda Europa y el mundo.

• La norma “EN IEC 60099-6 Parte 6: Protectores contra sobretensiones con configuraciones de separación en serie y en paralelo - Tensión del sistema de hasta 52 kV” describe los requisitos y los procedimientos de prueba para protectores contra sobretensiones de tipo resistencia de óxido metálico no lineal con separación de chispas (configuraciones de separación tanto en serie como en paralelo) diseñados para limitar las fluctuaciones de tensión en circuitos de alimentación de corriente alterna (CA) con una tensión máxima del sistema de al menos 1 kV y hasta 52 kV.

Esta norma abarca principalmente los protectores contra sobretensiones de óxido metálico de tipo cavidad para distribución, alojados en carcasas de porcelana o polímero. Estos diseños se utilizan para proteger equipos contra rayos y sobretensiones de conmutación en redes de distribución de media tensión y ofrecen ventajas en ciertas aplicaciones, como una mayor capacidad de resistencia a sobretensiones transitorias o procesamiento de energía, en comparación con los protectores sin cavidad.

La clasificación se basa en lo siguiente:

• Tasa de transferencia de carga repetida
• Nivel de energía térmica
• Grado de transferencia de carga térmica
• La norma “EN IEC 60099-8 Parte 8: Protectores externos de óxido metálico de intervalo (EGLA) para líneas aéreas” describe los requisitos y procedimientos de prueba para los pararrayos externos de intervalo (EGLA). Estos son protectores de óxido metálico que constan de los siguientes componentes:
• Una unidad varistora en serie compuesta por resistencias de óxido metálico no lineales alojadas en una carcasa de polímero o porcelana.
• En condiciones normales, un entrehierro externo en serie (descargador de chispas) aísla la unidad varistor en serie de la línea.

Los pararrayos de separación externa se montan en paralelo a los conjuntos de aisladores en líneas aéreas de transmisión y distribución (sistemas de CA superiores a 1 kV) para proteger el conjunto de aisladores únicamente contra sobretensiones inducidas por rayos. La separación externa está diseñada para soportar sobretensiones de conmutación y transitorias, y garantiza que el protector se active principalmente ante sobretensiones de rayo (alta pendiente, corta duración). No está diseñado para la protección contra sobretensiones de conmutación ni para aplicaciones de subestaciones eléctricas.

Las principales características y diferencias con respecto a otros productos de protección son las siguientes:

• A diferencia de los protectores de estación/distribución sin espacio (EN IEC 60099-4), el espacio externo prolonga la vida útil y reduce la corriente de fuga al evitar la tensión continua en las resistencias MO.
• El diseño se centra en la capacidad de descarga de rayos mediante pruebas repetitivas de tasa de transferencia de carga, procesamiento de energía y coordinación de chispas en cavidades.
• La norma “EN IEC 60099-9 Parte 9: Protectores contra sobretensiones para estaciones convertidoras de CC de alta tensión” se aplica a los protectores contra sobretensiones de tipo resistencia de óxido metálico no lineal sin descargador de chispa, diseñados específicamente para limitar las sobretensiones en estaciones convertidoras de CC de alta tensión. Esta norma abarca:
• Sistemas de corriente continua de alta tensión, de dos terminales, multiterminales y conectados en serie, con tensiones de funcionamiento de hasta +/- 1100 kV.
• Soportes de metal con cuerpo de porcelana, cuerpo de polímero y aislamiento de gas, utilizados en barras colectoras de CC, soportes de línea/cable de CC o circuitos de filtrado de CA.
• Portaherramientas expuestos a tensiones de corriente continua (CC), incluidas las inversiones de polaridad (incluso las poco frecuentes).

Los porta-componentes de convertidores de tensión quedan excluidos de este alcance. Los porta-componentes del lado de CA de la estación convertidora se prueban según la norma EN IEC 60099-4. Los porta-componentes de los filtros de CA cumplen con esta norma debido a las tensiones armónicas.

Durante muchos años, nuestra organización, con su personal competente y experimentado, ha comprendido las necesidades de sus clientes, brindándoles los servicios de ensayo avanzados que requieren y asistiéndolos en el establecimiento, la implementación y la mejora de sus sistemas de gestión. En este contexto, también ofrecemos servicios de ensayo a empresas conforme a la norma "EN IEC 60099 Recomendaciones para pararrayos".