ITU-T K 36 SPANISH-1996 SELECTION OF PROTECTIVE DEVICES《防护装置的选择 干扰防护 5号研究组 14pp》.pdf

1、UNIN INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONESUIT-T K.36SECTOR DE NORMALIZACIN (05/96)DE LAS TELECOMUNICACIONESDE LA UITPROTECCIN CONTRA LAS PERTURBACIONESSELECCIN DE LOS DISPOSITIVOSDE PROTECCINRecomendacin UIT-T K.36(Anteriormente Recomendacin del CCITT)PREFACIOEl UIT-T (Sector de Normalizacin de las Te

2、lecomunicaciones) es un rgano permanente de la Unin Internacional deTelecomunicaciones (UIT). Este rgano estudia los aspectos tcnicos, de explotacin y tarifarios y publica Recomen-daciones sobre los mismos, con miras a la normalizacin de las telecomunicaciones en el plano mundial.La Conferencia Mund

3、ial de Normalizacin de las Telecomunicaciones (CMNT), que se celebra cada cuatro aos,establece los temas que han de estudiar las Comisiones de Estudio del UIT-T, que a su vez producen Recomendacionessobre dichos temas.La aprobacin de Recomendaciones por los Miembros del UIT-T es el objeto del proced

4、imiento establecido en laResolucin N. 1 de la CMNT (Helsinki, 1 al 12 de marzo de 1993).La Recomendacin UIT-T K.36 ha sido preparada por la Comisin de Estudio 5 (1993-1996) del UIT-T y fue aprobadapor el procedimiento de la Resolucin N. 1 de la CMNT el 8 de mayo de 1996._NOTAS1. En esta Recomendacin

5、, la expresin Administracin se utiliza para designar, en forma abreviada, tanto unaadministracin de telecomunicaciones como una empresa de explotacin reconocida de telecomunicaciones.2. Los trminos anexo y apndice a las Recomendaciones de la serie K debern interpretarse como sigue: el anexo a una Re

6、comendacin forma parte integrante de la misma;el apndice a una Recomendacin no forma parte integrante de la misma y tiene solamente por objetoproporcionar explicaciones o informaciones complementarias especficas a dicha Recomendacin. UIT 1996Es propiedad. Ninguna parte de esta publicacin puede repro

7、ducirse o utilizarse, de ninguna forma o por ningn medio,sea ste electrnico o mecnico, de fotocopia o de microfilm, sin previa autorizacin escrita por parte de la UIT.NDICERecomendacin K.36 (05/96)Pgina1 Introduccin . 12 Campo de aplicacin 13 Definiciones . 14 Caractersticas de los dispositivos de p

8、roteccin . 15 Origen de las sobretensiones y sobrecorrientes 36 Mtodos de proteccin de los sistemas de telecomunicaciones . 37 Caractersticas elctricas deseables 47.1 Funcionamiento normal del sistema . 47.2 Condiciones de funcionamiento de los SPD.47.3 Dispositivos de limitacin de la corriente. 67.

9、4 Dispositivos aislantes 78 Modos de operacin de los dispositivos de proteccin 78.1 Dispositivos de fijacin 78.2 Dispositivos de limitacin de la corriente. 89 Ubicacin y montaje de los SPD 810 Consideraciones de seguridad 811 Consideraciones generales sobre los costes de instalacin y mantenimiento.

10、9Recomendacin K.36 (05/96) i Recomendacin K.36Recomendacin K.36 (05/96)SELECCIN DE LOS DISPOSITIVOS DE PROTECCIN(Ginebra, 1996)1 IntroduccinLa creciente necesidad de proteger los equipos de telecomunicacin contra las sobrecorrientes y sobretensiones hallevado a concebir diversos componentes y elemen

11、tos protectores nuevos. Las Recomendaciones K.28 sobre descarga-dores con dispositivos de estado slido (SSA, solid state arrestors) las unidades protectoras de semiconductores y K.30sobre los dispositivos de limitacin de corriente con restablecimiento automtico especifican las caractersticaselectrom

12、agnticas y los mtodos de prueba de dichos componentes. La Recomendacin K.12 trata de las caractersticasde los descargadores de gas (GDT, gas discharge tubes).El objeto de la presente recomendacin es proporcionar informacin sobre la aplicacin de estas nuevas tcnicas en lasdiferentes partes de la red

13、de telecomunicaciones y orientar a los ingenieros que se ocupan de proteccin y a losfabricantes de equipo en la eleccin de los dispositivos de proteccin adecuados para un sistema de telecomunicacin.Cabe destacar que los dispositivos de proteccin en un sistema de comunicaciones constituyen slo uno de

14、 los variosmtodos empleados para mitigar las sobretensiones transitorias. Utilizando una tcnica eficaz de apantallamiento ycontinuidad elctrica se puede reducir considerablemente la necesidad de emplear componentes protectores.2 Campo de aplicacinEn esta recomendacin se dan orientaciones sobre la el

15、eccin de los componentes y unidades de proteccin que convieneutilizar en una red de telecomunicaciones. Se trata de la proteccin del equipo de conmutacin, las instalaciones deabonado y los cables expuestos a sobretensiones y sobrecorrientes debidas a descargas de rayo o fallos de laalimentacin de en

16、erga. Tambin se consideran, en la medida en que pueden causar daos permanentes al equipo, lasinterferencias debidas a descargas electrostticas (ESD, electrostatic discharges) y fenmenos transitorios elctricosrpidos (EFT, electrical fast transients).3 DefinicionesA los efectos de esta Recomendacin so

17、n aplicables las definiciones siguientes.3.1 dispositivo de proteccin contra descargas (SPD, surge protective device): Dispositivo destinado a mitigarlas sobretensiones y sobrecorrientes de duracin limitada. Puede consistir en un solo componente o tener un diseo mscomplejo, en el cual estn integrada

18、s varias funciones. Contiene por lo menos un componente no lineal.3.2 SPD primario (o extrnseco): SPD capaz de desviar o detener una parte considerable de la energa dedescarga con respecto al sistema que protege. Suele estar instalado en la entrada del cable a un edificio, en el repartidorprincipal

19、o en la interfaz equipo/cable.3.3 SPD secundario (o intrnseco): SPD capaz de soportar descargas de tensin inferiores a los que soporta unSPD primario, y que puede utilizarse sin este ltimo en situaciones de menor vulnerabilidad pero acta de tal modo quesuprime la energa de descarga residual que pued

20、a haber dejado pasar el SPD primario. En la mayora de los casos formaparte del equipo protegido (intrnseco) pero puede incorporarse como parte de un mdulo de proteccin (secundario).Para ms definiciones de las caractersticas de los SPD, vanse las Recomendaciones K.12, K.28 y K.30.4 Caractersticas de

21、los dispositivos de proteccinLos dispositivos de proteccin suelen dividirse en elementos de proteccin contra sobretensiones y contrasobrecorrientes. Pueden ser componentes sencillos o dispositivos ms complejos que integren varias funciones.Hay dos tipos de dispositivos de proteccin contra sobretensi

22、ones, los de conmutacin de tensin y los de limitacin detensin.Recomendacin K.36 (05/96) 1 Un dispositivo de conmutacin tiene una caracterstica de corriente-tensin discontinua (por ejemplo, un descargadorde gas). Un dispositivo de limitacin de la tensin limita la misma a un nivel especificado y tiene

23、 una caracterstica decorriente-tensin continua (por ejemplo, un diodo zener).La finalidad de estos dispositivos es proteger los equipos contra descargas de breve duracin limitando la tensin ydesviando la corriente. Se conectan en paralelo con el equipo que se desea proteger.Los dispositivos de prote

24、ccin contra sobrecorrientes se dividen en componentes con y sin restablecimiento automtico.Su finalidad es proteger el equipo contra sobrecorrientes de larga duracin y abren el circuito o atenan la corrientepasando a un estado de resistencia elevada. Se conectan en serie con el equipo o los elemento

25、s que se desea proteger.Los dispositivos de proteccin hbridos comprenden distintos componentes integrados en unidades que realizanfunciones de proteccin ms complejas. Segn cual sea su diseo, se conectan en paralelo, en serie o en unacombinacin de los dos.Los dispositivos aislantes se dividen en aisl

26、adores pticos y aisladores elctricos. Su finalidad es crear una separacingalvnica total entre dos partes de un circuito para conseguir una inmunidad elctrica total de los equipos muyexpuestos.En los Cuadros 1 y 2 se resumen las caractersticas de los dispositivos tipo de proteccin contra sobretension

27、es ysobrecorrientes.CUADRO 1/K.36Caractersticas de los dispositivos de proteccin contra sobretensionesDispositivos(modo defuncionamiento)TiempodereaccinPrecisin(% de latensin)Capacidadparaimpulsos decorrienteEstabilidadde lalimitacinde tensindi/dtmximaCapaci-tanciaModo dereaccinnormalVida til a laco

28、rriente deimpulsodeterminadaDescargadoresde gas(conmutacin)0,1 m s 20% MuygrandeMedia kA/m s 1 pF CircuitoabiertoElevadaDiodo Tiristor(conmutacin)0,1 m s 2% Grande Buena 30 A/m s 100 pF Corto-circuitoElevadaVaristor(limitacin)1 ns 20% Grande Media kA/m s 500 pF Corto-circuitoBajaZener(limitacin)100

29、ps 2% Pequea Buena 30 A/m s 1 nF Corto-circuitoElevadaCUADRO 2/K.36Caractersticas de los dispositivos de proteccin contra sobrecorrientesDispositivos(modo defuncionamiento)ResistenciaTiempoderespuestaa 1 ACapacidadde resis-tencia a latensinEstabili-dad deresistenciaCapacidaddecorriente1 segundoCapac

30、i-tanciaModo dereaccinnormalVida tilPTC cermicos(con restable-cimiento)5-50 ohm 2 s 650 V Media 3 A 500 pF CircuitoabiertoElevadaPTC polimricos(con restable-cimiento)2-20 ohm 2 s 650 V Baja 10 A 1 pF CircuitoabiertoElevadaFusible (sinrestablecimiento)100 mohm 5 s (fusiblede 350 mA)NoaplicableBuena S

31、egn laespecifi-cacin CircuitoabiertoBobina trmica(sin restable-cimiento)1-20 ohm 10 s 650 V Buena 5 A Corto-circuitoPara la definicin de los diferentes componentes, vanse las Recomendaciones K.12, K.28 y K.30, etc.2 Recomendacin K.36 (05/96) 5 Origen de las sobretensiones y sobrecorrientesEn la Reco

32、mendacin K.11, las fuentes de sobrecargas elctricas estn clasificadas como sigue: descargas directas de rayos; descargas de rayos en la proximidades; induccin provocada por corrientes de fallo en lneas de transporte de energa, incluidas las lneas detraccin; contactos directos con lneas de transporte

33、 de energa; elevacin del potencial de tierra.Adems de las mencionadas, existen otras fuentes, como: fenmenos transitorios con una pendiente de subida muy pronunciada, debidos a descargas electrostticasy rfagas asociadas con la conmutacin de energa; descargas compuestas, que combinan una descarga de

34、rayo con corrientes alternas residuales.6 Mtodos de proteccin de los sistemas de telecomunicacionesEs importante que los fabricantes y operadores de sistemas de telecomunicaciones consideren el nivel de proteccincontra sobretensiones al principio de la fase de diseo. Ignorar la necesidad de los disp

35、ositivos de proteccin entraarnormalmente costes excesivos para medidas de proteccin adicionales una vez instalados los nuevos equipos.Hay distintos mtodos para seleccionar los dispositivos de proteccin, en funcin del entorno electromagntico previstopara la instalacin, pero tambin por consideraciones

36、 prcticas. Los instaladores y usuarios de equipos pueden necesitarequipos de sobremesa mviles con sistemas de proteccin completos incorporados, que puedan resistir interferenciasconsiderables causadas por descargas de rayo. De este modo los equipos no dependen de las medidas de proteccin quepuedan e

37、xistir o no en la interfaz del edificio o interfaz equipo-cable.Las instalaciones permanentes de equipos de telecomunicaciones deben contar con elementos protectores en la entradadel cable al edificio o armario, o por lo menos poder estar equipados con los mismos. Los SPD primarios, instalados enel

38、repartidor principal (MDF, main distribution frame) o en bloques terminales separados, desvan las descargas decorriente bruscas, las sobrecargas y la energa especfica. Pueden ser componentes sencillos o dispositivos hbridos o dedos puertos ms complejos.No hay que olvidar la proteccin contra fenmenos

39、 transitorios elctricos rpidos (EFT) y descargas electrost-ticas (ESD).Con respecto a las descargas en las lneas entrantes, en ciertos entornos la robustez de los centros de conmutacin,lugares alejados, etc., puede depender de SPD primarios de alta calidad con niveles de proteccin bien especificados

40、,slo a condicin de que el equipo de telecomunicaciones est situado dentro de un volumen bien apantallado conrespecto a los campos elctricos exteriores y sin ninguna fuente interna de interferencia. Una ventaja de este concepto esla posibilidad de que las futuras generaciones de equipos, o las partes

41、 de los mismos que se incluyan en esos volmenes,no requieran procedimientos de prueba adicionales.En las Recomendaciones K.20, K.21 y K.22 sobre los equipos de los centros de conmutacin y las instalaciones deusuario, se da por supuesto cierta robustez inherente del propio equipo. El nivel de robuste

42、z de los equipos se elige paraque cumpla las exigencias definidas en las Recomendaciones K.20, K.21 y K.22. En esos casos no se necesitan SPDprimarios, pero los circuitos electrnicos deben disponer de elementos de coordinacin de proteccin en el lado de lalnea. De este modo el usuario goza de ms flex

43、ibilidad para utilizar el equipo en un entorno electromagntico ms duroque requiere una proteccin primaria. Vase tambin la Recomendacin K.11. En las Recomendaciones K.20 y K.21figura una informacin detallada de la coordinacin de componentes protectores.Recomendacin K.36 (05/96) 3 7 Caractersticas elc

44、tricas deseables7.1 Funcionamiento normal del sistemaCuando funcionan normalmente, los SPD tienen un efecto despreciable sobre las caractersticas de transmisin,sealizacin o conmutacin del sistema.Los SPD de tensin con capacitancia elevada, por ejemplo los varistores, deben ajustarse con cuidado para

45、 evitardesequilibrios.Los SPD seleccionados deben ser transparentes a todas las seales importantes de transmisin, llamada y alarma y a latensin de alimentacin de la red de telecomunicaciones.Debe haber un margen de trabajo del nivel de proteccin con respecto a las seales de transmisin y la tensinsum

46、inistrada mximas, teniendo en cuenta el comportamiento de los SPD en la gama de temperatura completa del equipoque se ha de proteger.A la tensin continua del sistema, normalmente 48 V, el SPD no representar una carga para el sistema en lascondiciones mximas de seal y temperatura. Algunos de los nuev

47、os servicios digitales especiales tienen tensionescontinuas muy superiores a 48 V y se ha de tener en cuenta esta particularidad para adaptar el diseo de los protectoresa todas las situaciones.En los pares de cables metlicos la inmunidad contra la interferencia externa depende de la simetra con respecto a tierradel sistema. Esta simetra no debe perturbarse con unos valores de capacitancia elevados e inestables de los SPD. Lacapacitancia de los varistores y zeners depende de la tensin continua aplicada al sistema. Una buena simetra delsistem