SOBRETENSIONES EN REDES ELÉCTRICAS DE POTENCIA: PT2 Por: M. en I. Victorino Turrubiates Guillén
PROTECCIÓN ANTE SOBRETENSIONES.
Ante posibles sobretensiones, todos los sistemas trifásicos (Efase = Elínea / raíz de tres) cuentan con distintos métodos de protección para los equipos eléctricos, esto empleando distintos métodos de protección ante los desniveles de energía.
Para gestionar las corrientes de descarga, los apartarrayos son la herramienta más ampliamente empleada debido a su alta eficacia y versatilidad en términos de expansión. La instalación de estos dispositivos en las redes eléctricas se calcula en función de las características de protección y el Nivel Básico de Aislamiento (NBI) del sistema, que generalmente se expresa en kiloamperios, y se determina mediante una fórmula específica.
Los tipos de apartarrayos certificados para el uso de en sistemas eléctricos de potencia son:
• Apartarrayos de 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.
• Apartarrayos de Intermedio:
Estos 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.
• Apartarrayos de Distribución:
Estos 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
Cada 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).
Se puede observar que a medida que se aleja el apartarrayos, la tensión que aparece en la instalación V(X) es mayor, si se hace un análisis por el método de las reflexiones sucesivas, se obtiene que la tensión que aparece en un objeto a una distancia x del apartarrayos se calcula con la expresión siguiente:
V(X)=VP+2st s = Pendiente del frente de onda (índice de elevación) en KV/Us. VP = Tensión de arqueo del apartarrayos en KV. t = Tiempo de recorrido de la onda en Us.
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:
Margen de protección = (NBAI) –(Máxima tensión en el apartarrayos)x 100
Máxima tensión en el apartarrayos
Para impulso por maniobra:
Margen de protección = (NBAI) –(Máxima tensión en el apartarrayos)x 100
Máxima tensión en el apartarrayos
La máxima tensión en el apartarrayos puede ser la tensión de descarga por impulso o la tensión residual, (la mayor de las dos).
