{"id":1462,"date":"2026-04-22T20:26:33","date_gmt":"2026-04-22T20:26:33","guid":{"rendered":"https:\/\/lightningpsystems.com\/?p=1462"},"modified":"2026-04-22T20:26:33","modified_gmt":"2026-04-22T20:26:33","slug":"supresores-de-picos-impulsos-de-media-tension-spd-mt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lightningpsystems.com\/?p=1462","title":{"rendered":"Supresores de Picos (Impulsos) de Media Tensi\u00f3n (SPD-MT)"},"content":{"rendered":"\n

Introducci\u00f3n<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Las sobretensiones en los sistemas el\u00e9ctricos pueden generarse por eventos externos, como rayos; por eventos internos, como conmutaciones y fallas; por condiciones internas, incluyendo fallas, ferroresonancia, rechazo de carga, p\u00e9rdida de conexi\u00f3n a tierra, etc.; o por cualquier combinaci\u00f3n de los anteriores. La magnitud de estas sobretensiones puede superar los niveles m\u00e1ximos permitidos, por lo que es necesario reducirlas y protegerse contra ellas para evitar da\u00f1os a los equipos y un posible funcionamiento deficiente del sistema.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Entender el entorno electromagn\u00e9tico en el que se sit\u00faa un equipo permite seleccionar las protecciones adecuadas en contra de perturbaciones e interferencias electromagn\u00e9ticas que ponen en riesgo el desempe\u00f1o de este.<\/p>\n\n\n\n

Los transformadores en sistemas de distribuci\u00f3n de media tensi\u00f3n presentan diferentes niveles de riesgos que resultan de la combinaci\u00f3n de una cierta cantidad de variables que se deben identificar para su protecci\u00f3n adecuada.<\/p>\n\n\n\n

De todas las partes que componen el sistema de generaci\u00f3n, transmisi\u00f3n, distribuci\u00f3n y utilizaci\u00f3n de la energ\u00eda, el sistema m\u00e1s vulnerable a las sobretensiones transitorias por rayos es el de distribuci\u00f3n. Uno de los mecanismos para proteger las l\u00edneas, condensadores, transformadores y cables de distribuci\u00f3n subterr\u00e1nea residencial (URD) en media tensi\u00f3n es el uso de dispositivos de protecci\u00f3n contra sobretensiones transitorias (SPD por sus siglas en ingl\u00e9s o Surge Arrester) a lo que muchas personas llaman, err\u00f3neamente, pararrayos.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

El tema tiene un grado de complejidad que casi no permite su simplificaci\u00f3n, sin embargo, por econom\u00eda de espacio y tiempo se intentar\u00e1 resumir lo posible sin que se pierda la esencia de lo que se pretende explicar.<\/p>\n\n\n\n

Definiciones b\u00e1sicas:<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Pico (Surge):<\/strong> una onda transitoria de corriente, potencial o potencia en un circuito el\u00e9ctrico.<\/li>\n\n\n\n
  2. Sobretensi\u00f3n<\/strong>: Voltaje anormal entre dos puntos de un sistema que es mayor que el valor m\u00e1ximo que aparece entre esos mismos dos puntos en condiciones normales de servicio. Las sobretensiones pueden ser de baja frecuencia, temporales y transitorias (picos).<\/li>\n\n\n\n
  3. Supresor de picos<\/strong> (Surge Arrester):<\/strong> un dispositivo de protecci\u00f3n para limitar las sobretensiones (picos) en los equipos mediante la descarga o el desv\u00edo de la corriente de sobretensi\u00f3n; limita el flujo de corriente de seguimiento de potencia a tierra y es capaz de repetir estas funciones seg\u00fan lo especificado.<\/li>\n\n\n\n
  4. Tensi\u00f3n nominal m\u00e1xima de funcionamiento continuo<\/strong> (MCOV<\/strong>): El valor m\u00e1ximo eficaz (rms) de la tensi\u00f3n de frecuencia industrial que se puede aplicar de forma continua entre los terminales del supresor de picos.<\/li>\n\n\n\n
  5. Pico por rayos<\/strong>: \u201cuna perturbaci\u00f3n el\u00e9ctrica transitoria en un circuito el\u00e9ctrico causada por un rayo.<\/li>\n\n\n\n
  6. Sobretensi\u00f3n por rayo<\/strong>: La tensi\u00f3n m\u00e1xima que aparece en un supresor de picos o en el aislamiento causada por una descarga el\u00e9ctrica provocada por un rayo.<\/li>\n\n\n\n
  7. Pico por conmutaci\u00f3n<\/strong>: Una perturbaci\u00f3n el\u00e9ctrica transitoria fuertemente amortiguada asociada a la conmutaci\u00f3n. En algunos casos, pero no en todos, puede producirse una sobrecarga en el aislamiento del sistema que preceda o siga a la conmutaci\u00f3n.<\/li>\n\n\n\n
  8. Sobretensi\u00f3n temporal<\/strong>: Una sobretensi\u00f3n oscilatoria, asociada con conmutaciones o fallas (por ejemplo, rechazo de carga, fallas monof\u00e1sicas) o no linealidades (efectos de ferro resonancia, arm\u00f3nicos), de duraci\u00f3n relativamente larga, que no est\u00e1 amortiguada o est\u00e1 ligeramente amortiguada.<\/li>\n\n\n\n
  9. Nivel de aislamiento<\/strong>: Combinaci\u00f3n de valores de voltaje (tanto de frecuencia industrial como de impulso) que caracterizan el aislamiento de un equipo en funci\u00f3n de su capacidad para soportar tensiones diel\u00e9ctricas.<\/li>\n\n\n\n
  10. Nivel b\u00e1sico de aislamiento contra impulsos de rayo (BIL)<\/strong>: La rigidez diel\u00e9ctrica del aislamiento se expresa en t\u00e9rminos del valor de cresta de un impulso de rayo est\u00e1ndar en condiciones atmosf\u00e9ricas est\u00e1ndar. El BIL puede expresarse de forma estad\u00edstica o convencional.<\/li>\n\n\n\n
  11. Corriente de descarga del supresor de picos<\/strong>: La corriente que fluye a trav\u00e9s de un supresor de picos como resultado de una sobretensi\u00f3n incidente.<\/li>\n\n\n\n
  12. Tensi\u00f3n de descarga del supresor de picos<\/strong>: La tensi\u00f3n que aparece entre los terminales de un supresor de picos durante el paso de la corriente de descarga.<\/li>\n\n\n\n
  13. Clasificaci\u00f3n del ciclo de trabajo del supresor de picos<\/strong>: El valor m\u00e1ximo permisible de la ra\u00edz cuadr\u00e1tica media (rms) de la tensi\u00f3n de frecuencia industrial entre sus terminales de l\u00ednea y tierra al que est\u00e1 dise\u00f1ado para realizar su ciclo de trabajo.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Entorno de la l\u00ednea de distribuci\u00f3n<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Las l\u00edneas de distribuci\u00f3n generalmente no est\u00e1n blindadas y, por lo tanto, son particularmente susceptibles a las descargas directas de los rayos. Las sobretensiones transitorias generadas por los rayos son m\u00e1s preocupantes que las causadas por la conmutaci\u00f3n. Por lo tanto, la coordinaci\u00f3n del aislamiento basada en las sobretensiones de los rayos es la principal consideraci\u00f3n para los sistemas de distribuci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

    El nivel y la frecuencia de aparici\u00f3n de las corrientes de descarga var\u00edan ampliamente y dependen en gran medida de la exposici\u00f3n del sistema de distribuci\u00f3n y de la densidad de descargas a tierra.<\/p>\n\n\n\n

    Los supresores de picos aplicados en sistemas expuestos (pocos \u00e1rboles y edificios) de car\u00e1cter rural (equipos y terrenos menos frecuentes) ubicados en \u00e1reas de alta densidad de descargas a tierra (GFD) experimentar\u00e1n corrientes de gran magnitud con mayor frecuencia que los supresores de picos en ubicaciones protegidas. Los supresores de picos aplicados en sistemas con protecci\u00f3n moderada a buena (muchos \u00e1rboles o edificios circundantes) y de car\u00e1cter suburbano o urbano con menor separaci\u00f3n entre equipos experimentar\u00e1n menos descargas de gran magnitud.<\/p>\n\n\n\n

    Pr\u00e1cticas de instalaci\u00f3n que comprometen la coordinaci\u00f3n del aislamiento<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Entre las pr\u00e1cticas de instalaci\u00f3n que comprometen la coordinaci\u00f3n del aislamiento se incluyen las siguientes:<\/p>\n\n\n\n

    a) Cables largos entre la l\u00ednea y el terminal de l\u00ednea del supresor de picos, y entre el terminal de tierra del supresor de picos y la derivaci\u00f3n a la carcasa del equipo.<\/p>\n\n\n\n

    b) Grandes distancias de separaci\u00f3n entre el supresor de picos y el equipo protegido.<\/p>\n\n\n\n

    c) Falta de interconexi\u00f3n de los terminales de tierra del supresor de picos y del equipo.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Selecci\u00f3n del supresor de picos<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Los sistemas de potencia que deben protegerse con supresores de picos de distribuci\u00f3n son:<\/p>\n\n\n\n

      \n
    1. Configuraci\u00f3n (tres hilos) estrella o tri\u00e1ngulo, con puesta a tierra de alta o baja impedancia en la fuente; o<\/li>\n\n\n\n
    2. Configuraci\u00f3n (cuatro hilos) estrella con m\u00faltiples conexiones a tierra.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

      La construcci\u00f3n incluye sistemas de cable abierto, cable espaciador y cable subterr\u00e1neo.<\/p>\n\n\n\n

      La correcta aplicaci\u00f3n de los supresores de picos de \u00f3xido met\u00e1lico en sistemas de distribuci\u00f3n requiere conocer:<\/p>\n\n\n\n

        \n
      1. La tensi\u00f3n m\u00e1xima de operaci\u00f3n normal del sistema de potencia; y<\/li>\n\n\n\n
      2. La magnitud y duraci\u00f3n de las sobretensiones transitorias durante condiciones de operaci\u00f3n anormales.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

        Ejemplo<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

        Habiendo hecho la introducci\u00f3n con gran parte de los fundamentos que rodean el uso e instalaci\u00f3n correctas de los supresores de picos para media tensi\u00f3n, se pasa a la parte de aplicaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

        Se pretende proteger un transformador con BIL de 95 kV en poste.<\/p>\n\n\n\n

        Esta publicaci\u00f3n se limitar\u00e1 a sistemas de distribuci\u00f3n con tensiones nominales que van desde 12.0 kV a 13.0 kV, siendo el m\u00e1s utilizado en Rep\u00fablica Dominicana la tensi\u00f3n nominal 12.47 kV\/7.2 kV con cuatro hilos y m\u00faltiples tomas a tierra a lo largo del circuito. En este tipo de sistema el valor nominal de los supresor m\u00e1s utilizados aqu\u00ed en R.D. son 9 y 10 kV, respectivamente.<\/p>\n\n\n\n

        Para el sistema 12.47 kV \/7.2 kV en (Y) y puesto a tierra, la tensi\u00f3n l\u00ednea-tierra es 7.2 kV, se necesita un supresor con un MCOV de al menos un 5% superior, es decir, 7.56 kV. Adem\u00e1s el supresor debe ser capaz de soportar sobretensiones temporales un 25% superiores, o sea 9.0 kV.<\/p>\n\n\n\n

        Seg\u00fan datos del fabricante un supresor de 10 kV es capaz de operar a un MCOV de 8.4 kV, superior a la sobretensi\u00f3n nominal de 7.56 kV. Lo que para un supresor de 9 kV ese valor es de 7.65 kV, que es un valor muy cerca del 5% de 7.2 kV. Queda descartado el uso del supresor de 9 kV en esas circunstancias.<\/p>\n\n\n\n

        Procedimiento<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

        Ahora se debe considerar c\u00f3mo se comparan las caracter\u00edsticas de protecci\u00f3n con las caracter\u00edsticas de resistencia al aislamiento del equipo. Generalmente se consideran dos puntos (un tercero es solo para sistemas de mayor tensi\u00f3n). En cada punto se analiza un margen de protecci\u00f3n (MP). El primer punto compara la resistencia a la onda cortada (CWW) del aislamiento con la descarga disruptiva frontal (FWSO) del supresor. Se parte de que la resistencia a CWW es del 115%del BIL. Se calcula el MP1 con la siguiente f\u00f3rmula:<\/p>\n\n\n\n

        MP1= [(CWW\/FWSO) \u2013 1] X 100<\/p>\n\n\n\n

        MP1: margen de protecci\u00f3n uno<\/p>\n\n\n\n

        CWW: resistencia al aislamiento de ondas cortadas (kV)<\/p>\n\n\n\n

        FWSO: resistencia al frente de onda (kV)<\/p>\n\n\n\n

        El segundo compara el BIL con la tensi\u00f3n de descarga del supresor a una corriente de descarga determinada. El margen de protecci\u00f3n 2 es:<\/p>\n\n\n\n

         MP2= [(BIL\/DV) \u2013 1] X 100<\/p>\n\n\n\n

        MP2: margen de protecci\u00f3n dos<\/p>\n\n\n\n

        BIL: nivel b\u00e1sico de aislamiento al impulso del equipo a proteger (kV)<\/p>\n\n\n\n

        DV: tensi\u00f3n de descarga a una corriente de pico especificada (kV)<\/p>\n\n\n\n

        \u00bfCu\u00e1les son los niveles de protecci\u00f3n para el transformador con BIL de 95 kV protegido con un supresor de 10 kV ante una corriente de 20 kA?<\/p>\n\n\n\n

        Para ese supresor FWSO es 28 kV y la tensi\u00f3n de descarga a 20 kA es 34.7 kV, asumiendo que el CWW, la resistencia a la onda cortada es 115% del BIL, los m\u00e1rgenes de proteccion son:<\/p>\n\n\n\n

        MP1 = [(1.15 X 95\/28) \u2013 1] X 100 = 290%<\/p>\n\n\n\n

        MP2= [(95\/34.7) \u2013 1] X 100 = 173%<\/p>\n\n\n\n

        Bas\u00e1ndose en los resultados anteriores parece que esos niveles ser\u00e1n f\u00e1ciles de alcanzar. Sin embargo, en este ejemplo solo se ha considerado la funci\u00f3n del supresor en la protecci\u00f3n del transformador. Otro aspecto que se debe considerar es la longitud del cable del supresor. Esa longitud es la trayectoria paralela desde la parte superior del equipo protegido hasta la parte inferior, o extremo conectado a tierra, del equipo que este paralelo con el supresor.<\/p>\n\n\n\n

        Longitud del conductor del supresor de picos<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

        En promedio un conductor tendr\u00e1 una inductancia de aproximadamente 0.4 \u00b5H\/pie. Una corriente de rayo desarrolla una tensi\u00f3n en el cable aproximadamente de 1.6 kV\/pie. Este valor puede variar considerablemente seg\u00fan la magnitud del impulso de rayo, y son posibles valores de hasta 5 kV\/pie con impulsos de 65 kA.<\/p>\n\n\n\n

        Supongamos que la longitud del cable que conecta al supresor con el transformador es de 10 pies y que los cables desarrollar\u00e1n una tension de 1.6 kV\/pie. La f\u00f3rmula para el MP2 ahora queda as\u00ed:<\/p>\n\n\n\n

        MP2 = {[BIL\/ (DV + L)] \u2013 1}<\/p>\n\n\n\n

        MP2 = 87%<\/p>\n\n\n\n

        \u00bfQu\u00e9 ocurre si, debido a un impulso de 65 kA, la tensi\u00f3n en la longitud del cable del supresor es de 5 kV\/pie?<\/p>\n\n\n\n

        MP2 = 12%<\/p>\n\n\n\n

        Para un impulso de 65 kA, el MP2 del supresor no es suficiente para proteger el transformador si el alambre es de 10 pies. Entonces, \u00bfqu\u00e9 pasar\u00eda si la longitud fuera de 12 pulgadas, mentando el supresor directamente sobre el transformador?<\/p>\n\n\n\n

        MP2 = 139%<\/p>\n\n\n\n

        Evidentemente, montar el supresor directamente en el transformador proporcionar\u00e1 un margen de seguridad significativo incluso ante impulsos de rayo muy severos.<\/p>\n\n\n\n

        \"\"<\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

        Introducci\u00f3n Las sobretensiones en los sistemas el\u00e9ctricos pueden generarse por eventos externos, como rayos; por eventos internos, como conmutaciones y fallas; por condiciones internas, incluyendo fallas, ferroresonancia, rechazo de carga, p\u00e9rdida de conexi\u00f3n a tierra, etc.; o por cualquier combinaci\u00f3n de los anteriores. La magnitud de estas sobretensiones puede superar los niveles m\u00e1ximos permitidos, por … <\/p>\n

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