Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Siempre existe la posibilidad de sufrir un sistema de energía eléctrica por sobretensiones anormales. Estas sobretensiones anormales pueden deberse a varias razones, como interrupción repentina de cargas pesadas, impulsos de relámpago, impulsos de conmutación, etc. Estas sobretensiones pueden dañar el aislamiento de varios equipos y aislantes del sistema eléctrico. Aunque todas las tensiones de sobretensión no son lo suficientemente fuertes como para dañar el aislamiento del sistema, estas sobretensiones también deben evitarse para garantizar el buen funcionamiento del sistema de energía eléctrica.
Todos estos tipos de sobretensiones anormales destructivas y no destructivas se eliminan del sistema mediante la protección contra sobretensiones .
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Sobretensión
Las tensiones de sobretensión aplicadas al sistema de energía son generalmente de naturaleza transitoria. La tensión transitoria o la sobretensión se definen como un tamaño repentino de la tensión a un pico alto en muy poco tiempo.
Las sobretensiones son de naturaleza transitoria, lo que significa que existen por muy poco tiempo. La principal causa de estos picos de voltaje en el sistema de energía se deben a los impulsos del rayo y los impulsos de conmutación del sistema. Pero la sobretensión en el sistema de energía también puede ser causada por fallas de aislamiento, tierra de arco y resonancia, etc.
Los picos de voltaje que aparecen en el sistema de energía eléctrica debido a picos de conmutación, fallas de aislamiento, tierra de arco y resonancia no son de gran magnitud. Estas sobretensiones apenas cruzan el doble del nivel de tensión normal. Generalmente, el aislamiento adecuado de los diferentes equipos del sistema de potencia es suficiente para evitar cualquier daño debido a estas sobretensiones. Pero se producen sobretensiones en el sistema eléctrico debido a que los rayos son muy altos. Si no se proporciona protección contra sobretensión al sistema de energía, puede haber una alta probabilidad de daños graves. Por lo tanto, todos los dispositivos de protección contra sobretensión utilizados en el sistema de energía se deben principalmente a sobretensiones eléctricas.
Analicemos las diferentes causas de sobretensiones una por una.
Cambio de impulso o cambio de sobretensión
Cuando una línea de transmisión sin carga se enciende repentinamente, el voltaje en la línea se vuelve el doble del voltaje normal del sistema. Este voltaje es de naturaleza transitoria. Cuando una línea cargada se apaga o interrumpe repentinamente, el voltaje a través de la línea también se vuelve lo suficientemente alto, lo que corta la corriente en el sistema, principalmente durante la operación de apertura del disyuntor de chorro de aire , causa sobretensión en el sistema. Durante la falla del aislamiento, un conductor vivo se conecta a tierra repentinamente. Esto también puede causar una sobretensión repentina en el sistema.
Si emf onda producida por el alternador está distorsionada, el problema de la resonancia puede ocurrir debido a 5 ° o superior armónicos . En realidad, para frecuencias de 5 º o armónicos más altos, una situación crítica en el sistema para que aparezca, que la reactancia inductiva del sistema se hace exactamente igual a la reactancia capacitiva del sistema. Como estas dos reactancias se cancelan entre sí, el sistema se vuelve puramente resistivo. Este fenómeno se llama resonancia y en la resonancia el voltaje del sistema puede aumentar lo suficiente.
Pero todas estas razones mencionadas anteriormente crean sobretensiones en el sistema que no son de magnitud muy alta.
Pero las sobretensiones aparecen en el sistema debido a que los impulsos de los rayos son de amplitud muy alta y altamente destructivos. Por lo tanto, debe evitarse el efecto del impulso del rayo para proteger el sistema de energía contra sobretensión.
Métodos de protección contra rayos
Estos son principalmente tres métodos principales que se utilizan generalmente para la protección contra los rayos. Son
- Pantalla de puesta a tierra .
- Cable de tierra aéreo .
- Pararrayos o divisores de sobretensión .
Pantalla de puesta a tierra
La pantalla de puesta a tierra se usa generalmente sobre subestaciones eléctricas . En esta disposición, se monta una red de alambre GI sobre la subestación. Los cables GI, que se utilizan para la puesta a tierra de la pantalla, están debidamente conectados a tierra a través de diferentes estructuras de subestaciones. Esta red de cable GI conectado a tierra sobre la subestación eléctrica, proporciona una ruta de muy baja resistencia al suelo para los rayos.
Este método de protección de alto voltaje es muy simple y económico, pero el principal inconveniente es que no puede proteger el sistema de ondas viajeras que pueden llegar a la subestación a través de diferentes alimentadores.
Cable de tierra aéreo
Este método de protección contra sobretensiones es similar a la pantalla de puesta a tierra. La única diferencia es que se coloca una pantalla de conexión a tierra sobre una subestación eléctrica, mientras que el cable de tierra aéreo se coloca sobre la red de transmisión eléctrica . Sobre los conductores de transmisión se colocan uno o dos hilos GI trenzados de sección transversal adecuada. Estos cables GI están debidamente conectados a tierra en cada torre de transmisión . Estos cables de tierra aéreos o cables de tierra desvían todos los rayos al suelo en lugar de permitir que caigan directamente sobre los conductores de transmisión.
Pararrayos
Los dos métodos discutidos anteriormente, es decir, la pantalla de conexión a tierra y el cable de tierra aéreo son muy adecuados para proteger un sistema de energía eléctrica de los rayos dirigidos, pero el sistema de los rayos dirigidos, pero estos métodos no pueden proporcionar ninguna protección contra las ondas viajeras de alto voltaje que pueden propagarse. a través de la línea hasta los equipos de la subestación.
El pararrayos es un dispositivo que proporciona un camino de muy baja impedancia al suelo para ondas viajeras de alto voltaje.
El concepto de pararrayos es muy sencillo. Este dispositivo se comporta como una resistencia eléctrica no lineal. La resistencia disminuye a medida que aumenta el voltaje y viceversa, después de un cierto nivel de voltaje.
Las funciones de un pararrayos o divisores de sobretensión se pueden enumerar a continuación.
- Bajo un nivel de voltaje normal, estos dispositivos soportan fácilmente el voltaje del sistema como aislante eléctrico y no proporcionan una ruta conductora a la corriente del sistema.
- En caso de sobretensión en el sistema, estos dispositivos proporcionan una ruta de impedancia muy baja para el exceso de carga de la sobretensión a tierra.
- Después de realizar las cargas de sobretensión al suelo, el voltaje vuelve a su nivel normal. Luego, el pararrayos recupera su aislamiento correctamente y evita que recupere su propiedad de aislamiento y evita una mayor conducción de corriente , a tierra.
Hay diferentes tipos de pararrayos utilizados en el sistema de potencia, como el pararrayos de vástago, el pararrayos de bocina, el pararrayos de múltiples espacios, el tipo de expulsión LA, el tipo de valor LA.
Además de estos, también se utiliza el pararrayos más comúnmente utilizado para la protección contra sobretensión, actualmente en el mercado, el pararrayos de ZnO sin huecos .
