SOBRETENSIONES EN REDES ELÉCTRICAS DE POTENCIA: PT1 Por: M. en I. Victorino Turrubiates Guillén
SOBRETENSIONES EN REDES ELÉCTRICAS DE POTENCIA: PT1
El pasado mes de agosto, tuvimos el honor de contar con la presencia del M. en I. Victorino Turrubiates Guillen en nuestros destacados foros de la decimoquinta edición de Expo Energía en Puebla. Durante este evento, compartió su valiosa experiencia en el ámbito de las sobretensiones en redes eléctricas de potencia, abordando aspectos que van desde las causas de las sobretensiones hasta las estrategias para prevenirlas mediante el uso de equipos de apartarrayos. Además, nos ilustró sobre los porcentajes en los cuales la corriente generada por un rayo puede exceder los valores normales (KA: 5%, 10%, 20% y 70%).
Las sobretensiones en redes eléctricas de potencia ocurren cuando el voltaje aumenta por encima de los límites establecidos entre dos puntos específicos de una instalación eléctrica. Estas sobretensiones pueden clasificarse en dos categorías: Internas y Externas. Estas se originan debido a diversas causas. Las sobretensiones internas suelen ser resultado de sobrecargas en el equipo eléctrico, mientras que las sobretensiones externas pueden ser causadas por fenómenos como el impacto de un rayo.
Las Sobrecorriente externas y atmosféricas son aquellas en las que un elemento climático es el que interrumpe, estas descargas pueden ocurrir en torres de transmisión, transformadores o cualquier otra instalación eléctrica expuesta a condiciones atmosféricas adversas. Las sobretensiones resultantes pueden dañar los equipos, afectar la estabilidad del sistema eléctrico, por lo que se requiere la suspensión inmediata del equipo para evitar daños a este y al personal que lo rodea, ya que al ocurrir un amento repentino de energía puede causar desde incendios, explosiones descargas letales de energía eléctrica en el ambiente.
Las sobretensiones pueden originarse de diversas maneras. Una de las causas más comunes es el impacto de un rayo, que puede golpear directamente un equipo y dañarlo en el proceso. También pueden ser provocadas por descargas atmosféricas cercanas, cuando fuertes corrientes de aire en la atmósfera causan la desintegración de las gotas de lluvia. Estas gotas de lluvia, cargadas positivamente, chocan con partículas cargadas negativamente en el aire, lo que provoca un intercambio de partículas y lleva las gotas positivas hacia la parte superior de la nube. A medida que estas gotas positivas alteradas ascienden, el viento las lleva a una altura determinada, donde el viento disminuye y las gotas se agrupan, formando gotas más grandes que finalmente caen de nuevo. Sin embargo, cuando estas gotas vuelven a entrar en una zona de viento fuerte, se desintegran y aumentan su carga positiva. Esto puede perturbar el flujo normal de generación de energía y representar un riesgo de sobretensión en el sistema.
Por otro lado, las sobretensiones internas, también conocidas como sobretensiones de maniobra, se producen como resultado de la apertura y cierre de una línea eléctrica al energizarla o desenergizarla. Estas sobretensiones pueden originarse debido a diversas situaciones, como la detección y eliminación de fallos, la desconexión de cargas, la activación o desactivación de corrientes capacitivas o inductivas, y las maniobras en la red eléctrica, como el encendido o apagado de grandes cargas eléctricas. Estas maniobras tienen el potencial de generar picos de voltaje que se propagan a través de los cables y pueden causar daños en los equipos conectados. El abrir y cerrar de estos equipos utilizados en la red eléctrica, ya sea de forma manual o automática para la energización o desenergizacion de una línea de transmisión, ya sea por efecto de inicio o despeje de una falla o por establecimiento o interrupción de corrientes capacitivas e inductivas que originan las llamadas sobretensiones internas o de maniobra que no son más que la respuesta de los circuitos RLC, cuando se presenta un cambio brusco en las condiciones de funcionamiento establecidas de una red eléctrica que por lo común son de corta duración y altamente amortiguados.
Una de las principales causas de las sobretensiones es la energización y el cierre de líneas trifásicas.
Cada vez que se produce una energización o un cierre, se generan tres sobretensiones entre fase y tierra, así como tres sobretensiones entre las fases. Cuando el circuito se encuentra en estado de vacío, las sobretensiones se deben a la gran diferencia de potencial durante el cierre del disyuntor, lo que puede afectar la coordinación de sus contactos.
Una vez que se ha completado el cierre en la primera fase, se generan ondas de tensión en las otras dos fases, ya que se acoplan entre sí. Estas ondas viajan a lo largo de la línea y, al encontrarse con la impedancia del circuito abierto en el extremo opuesto, se superponen en las ondas que continúan propagándose, lo que puede resultar en tensiones más elevadas.
Es importante destacar que cada vez que se produce una sobretensión en un equipo costoso, existe el riesgo tanto para el equipo mismo como para el personal y la corriente eléctrica que alimenta el equipo. Estas interrupciones pueden variar en cuanto a su duración y efectos, ya que pueden ser Transitorias (de breve duración), Temporales (de duración significativa) o permanentes.
