Tipos de apartarrayos
CLASE ESTACIÓN
Estos apartarrayos están diseñados para la protección de los equipos que pueden estar expuestos a cantidades de energía significativa debido a la apertura-cierre de las líneas eléctricas y en lugares donde pueda existir una corriente de falla de gran magnitud se fabrican de 3 a 400 kV. Tienen un rendimiento eléctrico superior porque sus capacidades de absorción de energía son mayores, las tensiones de descarga son más bajas y el alivio de la presión es mayor. El valor del equipo protegido y la importancia de la continuidad del servicio en general, justifican el uso de apartarrayos clase estación a través de su rango de tensión.
CLASE INTERMEDIAEstos apartarrayos están diseñados para proporcionar protección económica y fiable de los equipos eléctricos de media tensión. Los apartarrayos clase intermedia son una excelente opción para la protección de transformadores tipo seco, para su uso en la apertura-cierre y seccionamiento de equipo en subestaciones de pequeña potencia y para la protección de los cables URD. Se encuentran disponibles en rangos de 3 a 144 kV.
CLASE DISTRIBUCIÓNEstos apartarrayos se utilizan con frecuencia para pequeños transformadores enfriados por aceite y tipo seco, también son utilizados para la protección de líneas de distribución aéreas, líneas de distribución subterráneas (tipo codo) y para transiciones aéreas subterráneas (riser pole). Se fabrican en un rango de 3 hasta 34.5 kV
TIPOS DE APARTARRAYOS PARA SUBESTACIONESLos apartarrayos también pueden clasificarse por su clase de descarga de línea:
- Clase 2. Para tensiones hasta 34.5 kV, en aplicaciones de transición aéreo-subterráneo.
- Clase 3. Para tensiones hasta 230 kV
- Clase 4. Para tensiones de 400 kV
Características de aplicación de los apartarrayos. Tensión nominal (Vn).
Vn = Ke Vmáx.
Donde:
Vn = Tensión nominal del apartarrayos en KV.
Ke = Factor de conexión a tierra cuyo valor depende de las relaciones:
R0 /X1 y X0 /X1
Para propósitos de cálculos aproximados, el valor de Ke se puede tomar como 0.8 para sistemas con neutro efectivamente aterrizado en los que se debe cumplir que:
R0 /X1 ≤ 1.0 y X0 /X1 ≤ 3.0
Para sistemas con neutro flotante el valor de Ke se toma como 1.0
LOCALIZACIÓN
La distancia entre el apartarrayos y el equipo a proteger debe ser tal, que proporcione un margen de protección cuyo valor debe ser al menos, por encima de los mínimos recomendados (20% para impulso por rayo y 15% para impulso por maniobra). CORRIENTE DE DESCARGA Con relación a la selección de la corriente de descarga de los apartarrayos, se puede mencionar que sólo las descargas cercanas a las subestaciones, someten a los apartarrayos a condiciones severas de operación y para determinar este aspecto cuantitativamente se requiere de la determinación de datos estadísticos de mediciones de corriente de rayo. Para dar una idea de este aspecto se puede mencionar, que la norma americana ANSI C 62.2 (Standard Guide for Aplication of Valve Arresters for A. C. Systems), muestra que las corrientes de descarga de los apartarrayos en las subestaciones tienen una distribución como la indicada en la tabla.
| Porcentaje de las corrientes del rayo que pueden exceder a los valores de corriente indicados |
Valor en KA |
La selección de los apartarrayos debería estar basada sobre las condiciones de sobretensiones máximas esperadas, de manera que el apartarrayos empleado debe ser capaz de soportar estas condiciones con un riesgo de falla mínimo en el mismo. Para tomar en consideración el efecto de las reflexiones sucesivas de las ondas del rayo desde el punto de la descarga y que tienden a incrementar la corriente de descarga del apartarrayos, a las expresiones para el cálculo de esta corriente se les multiplica por un factor “K” que depende de la distancia al punto de la descarga (D) y de la longitud de la cola de onda pudiéndose tomar los valores que aparecen en la siguiente tabla:
MARGEN DE PROTECCIÓN
A la diferencia que debe existir, entre el nivel básico de aislamiento al impulso del aislamiento por proteger y la máxima tensión que puede aparecer en el apartarrayos, se le conoce como MARGEN DE PROTECCIÓN. Se establece que debe ser como mínimo del 20% para impulsos por rayo y 15% para impulsos por maniobra, generalmente se expresa en por ciento y se obtiene con las siguientes expresiones:
