dse 2008 parte ii

DESCARGADORES DE SOBRETENSIÓN CURSO DE POSTGRADO – DISEÑO – PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÒN DE ENERGÌA ELÈCTRICA

ING. ROBERTO E. CAMPOY PÁGINA 43

2.3 Aplicación de Descargadores de sobretensión (DSE) en Estaciones Transformadoras.

Estación Transformadora Minuzzi ESTUDIO DE SOBRETENSIONES Características de los Descargadores de Alta Tensión 1.- Estimación de las Ondas de Sobretensión Atmosféricas que Llegan a las Estaciones y efectos sobre el transformador Tanto la pendiente de la onda incidente como el valor de la tensión, tienen que ser consideradas al momento de elegir una protección. La pendiente es importante tanto para la tensión de cebado del DSE, como para la distancia de separación entre él y los elementos a proteger, básicamente el transformador de potencia, aunque también es importante el efecto sobre IAP, TI, TV, etc. El valor de la sobretensión es importante para verificar que el BIL de los equipos no sea superado. Ambas fijarán además las energías a drenar por el DSE. Según la disposición y geometría con que cuenta la línea de transporte se pueden obtener los valores de Tensión y Corriente Máxima que van a ingresar a la Estación Transformadora en caso de tenerse una descarga atmosférica. Se analizarán dos casos tal como se detalla a continuación El dato a tener en cuenta, para resolver el problema de las descargas atmosféricas según el modelo de la línea, es el valor del nivel básico de aislación (BIL) para dicho fenómeno, es decir, el rayo. Se procederá a continuación a detallar una serie de pasos que son los que nos permiten resolver o determinar las sobretensiones y corrientes ingresantes y zonas de protección de la línea. Se hará el análisis para el caso de una Simple y una Doble Terna.

Paso A, determinación de la Corriente Crítica Ic: Según el modelo electrogeométrico de Bursgdorsf-Kostenko, la intensidad de corriente crítica que produce en la LAT, la ruptura del medio aislante es:

KAkV

ZU

Ic 26,24004532%502

=Ω

⋅=

⋅=

Donde U50%, es, para la cadena de aisladores de la LAT de 66 KV, con 6 aisladores, de 435KV, según Norma IEC 383, lo que según la Norma IRAM 2211, hay que afectarla de un



coeficiente que para impulsos atmosféricos es de 1/(1-1,3.0,03) = 1,04, dando finalmente 453 KV.

• Ic = 2,26 KA Además determina empíricamente la probabilidad de que una descarga atmosférica exceda un valor determinado de la corriente P1.

Log P1 = 2-(I(KA)/60) = 1,96 % Po relaciona el ángulo ? entre cable de guardia y de fase y la altura h de los hilos de guardia sobre el suelo.

290

−=h

LogPo θ

Empíricamente determina también el número de fallas que conducen a un contorneamiento

N falla = N1.Log P1.Log Po.10-4

%110.29020

º3096,1.6 4 =

−= −Nfalla

N1 es la cantidad de rayos por Km2 y por año que puedan impactar en la línea (nivel ceráunico de la zona).

Paso B, sobre tensión que ingresa a la ET: Se calcula la sobretensión atmosférica de acuerdo a la siguiente ecuación:

kVkAZIc

U 4522

40026,22

=Ω⋅

=⋅

=

Esta sobretensión incidente también puede calcularse según lo siguiente. Si un rayo incide sobre el hilo de guardia, en el punto de ubicación de la torre de acero reticulada en el caso de la LAT, ET San Martín –ET Godoy Cruz, provoca una VT sobre la cima de la misma y una VC sobre el conductor de fase que es

VC= Ca. VT Donde Ca es el coeficiente de acoplamiento entre conductor de fase y cable de guardia.



En la figura anterior puede observarse que cuando la diferencia de potencial entre las tensiones VC y VT, supere el valor de los 452 KV dados por Norma, se producirá el contorneo de la cadena de aisladores y la forma de onda que toma el frente de onda es como la de la figura que se ve a continuación, donde Va es la tensión disruptiva de la cadena de aisladores, o sea que cuando VT – VC > Va, hay disrupción de la cadena de aisladores.

El Ca, puede variar de 0 a 1. Cuando es cero hay seguro descarga retroactiva, cuando es 1 seguramente no hay, y los valores intermedios dependerá a su vez de los valores de las resistencias de puesta a tierra de las torres. En realidad la onda de tensión que vieja por el conductor de fase hacia la ET, es atenuada y distorsionada por dos motivos, uno es que el acoplamiento entre el hilo de guardia y el conductor de fase en los primeros dos o tres vanos, desaparece por lo que el valor de la tensión es Va, y otro que el Efecto Corona además de distorsionar la onda como la línea de puntos de la figura siguiente, le baja la amplitud.



La cresta de Va se calcula según la siguiente expresión

( )

+

=dEK

EVa

.%502,1.1%50.2,1

d distancia que viaja la onda en Km Donde K varía de 0,6 x 10-4 a 4 x 10-4 en (KV.Km)-1 según el tipo de LAT Dando para una descarga a 5 Km, y 4 x 10-4, Va = 260 KV Dando para una descarga a 5 Km, 0,6 x 10-4, Va = 466 KV Dando para una descarga a 10 Km, 4 x 10-4, Va = 171 KV Dando para una descarga a 10 Km, 0,6 x 10-4, Va = 409 KV Los valores son semejantes con los dos cálculos.

Paso C, distancia disruptiva : Para verificar la posibilidad de la aparición de la perforación dieléctrica en la cadena de aisladores, y por lo tanto el back flashover, es necesario el cálculo de la distancia disruptiva. Modelo de Whitehead.

( )ra Ic= ⋅67 0 8. .

Se analizan los siguientes casos donde el primero es teniendo en cuenta la ya calculada Ic: • ra = 12,86 m • rapara 20 KA = 73.60 m

Paso D, distancia efectiva del plano de tierra: A fin de completar el análisis del blindaje se calcula la distancia entre el plano ficticio de tierra y la tierra efectiva rt.

rarakrt ⋅=⋅= 9.0

Para los distintos niveles de aislación la distancia rt toma el valor: • rt = 11,57 m • rt para 20 KA = 66.24 m

Paso E, zona de entrada de rayos: Determinación de la zona de entrada de rayos.



La misma queda definida por los arcos marcados en las figuras como BC y AC`. Es decir que la única posibilidad de que ingrese un rayo e impacte directamente sobre un conductor de fase es por estas áreas delimitadas por AC`y BC. Se hace notar aquí que mientras mayor sea la corriente de descarga del rayo, más amplia será la cobertura que brindará el cable de guardia, por lo tanto menor será la posibilidad de que el rayo impacte directamente en algún conductor de fase. Se desprende también de esto, que si el rayo no impacta sobre algún conductor con tensión, es decir, no ingresa por los arcos BC y AC`, es porque fue absorbido por el cable de guardia cayendo por ende en la zona que delimita la protección del mismo marcada en las figuras como el arco AB.

Se da entonces: A mayor ra y rt, menor es BC y AC`, y por lo tanto mayor es Ic. O sea a mayor Ic menor BC y AC`.

Paso F, descarga retroactiva (back flashover): Condición para que haya descarga retroactiva:

Ω=−

=

Ω=−

=

−=

>+⋅

50,2020

35,72

452

18126,2

35,72

452

3

3

kA

kV

Rm

kA

kVkV

Rm

Ic

UnBIL

Rm

BILUnRmIc



Por lo tanto, Rm es menor a la que corresponde para el valor de Ic calculado, esto indica que se está del lado seguro. Es decir, si se solicita que el valor de la resistencia se mantenga por debajo de los 10 ohm, que es lo que establece la Norma, efectivamente estamos dentro de los limites de seguridad.

Paso G, sobre tensión sobre el trasnformador: Si consideramos que la estación es conformada por un solo transformador de potencia, donde la impedancia característica del mismo es muchísimo más alta que la de la línea aérea (de 5000 O a 10000 O ), la onda viajera de amplitud Va que llega a la subestación, produce una sobretensión según la ecuación:

nVa

Vs2

=

Donde: • Va: valor de cresta de la onda incidente • n: número de líneas que ingresan a la estación Para este caso particular se considerará con dos líneas ingresando a la ET, el valor de Va, se mantiene. • Vc = BIL del sistema325 KV. • n = 2 pues entran líneas desde ET San Martín y ET Godoy Cruz

KVKV

nVa

Vs 4522

45222=

⋅==

En los terminales del descargador de entrada de la ET se puede producir entonces, una sobretensión de acuerdo a la siguiente expresión:

KVKVKVUmVa

VT 51232

5,7245232

2.2

=⋅+=⋅+=

Resta determinar la pendiente del frente de onda, una vez establecida la magnitud de la sobretensión Va = 452 KV. Para ello utilizamos la figura que está a continuación



Evidentemente el frente de onda será función de la distancia de impacto de rayo, de las condiciones climáticas, del tipo de LAT, del tipo de conductor y como ya dijimos del Efecto Corona. Para el caso que nos ocupa, asimilando el conductor 23,6 mm de diámetro tenemos: Para ondas de polaridad negativa ?t/d = 0,06 µseg/100 m (0,6 µseg/Km), que para un impacto a 0,6 Km de la ET con 452 KV, da

PsegKVseg

KV

segm

Kmsegm

==

=

µµ

µµ

/125536,0

452

36,01000

)/(6,0.600

Para ondas de polaridad positiva ?t/d = 0,11 µseg/100 m (0,1 µseg/Km), que para un impacto a 0,6 Km de la ET con 452 KV, da

P = 684 KV/µseg 2.- Principio de la Coordinación del Aislamiento en las Estaciones Eléctricas Para una línea terminada en una estación, la corriente de descarga (Id) del descargador localizado en la estación extrema se determina según la expresión:

452 KV

0,06



KAKVKV

ZoVrE

Id 71,2400

04534,2%504,2=

Ω−⋅

=−⋅

=

Donde: • Vr: tensión residual del descargador (caída de tensión en KV.) • Zo: impedancia de la línea en Ohms. Nota: Se tomó para el cálculo la resistencia de descarga del descargador con un valor despreciable (peor condición), lo que da una Vr = 0 Otra forma de determinar la Id, resulta de aplicar las condiciones de onda incidente en la ET según la siguiente figura, donde Ei es equivalente a Va, utilizada hasta ahora. La Er es la tensión residual que efectivamente tenga el DSE que decida instalar. De todos modos evidentemente no será mayor a la calculada por cuanto Vr seguramente es mayor a cero.

Otra de las corrientes a tener en cuenta cuando se elige el DSE es la corriente de cortocircuito que circula por él una vez producida la descarga de rayo y que se calcula según la siguiente expresión

UmSccIcc .3/=

KAKVMVAIcc 27,2666.3/3000 == Normalmente los fabricantes dan valores de Icc asimétrica o Icc para 0,2 seg, o ambos valores. El DSE tiene que superar los 30 KA en este caso. 3.- Tensión Nominal del Descargador: Se calcula de acuerdo a lo siguiente:

1) Se determina un Coeficiente de Tensión Contínua de Operación Ro

Ei/Zo



Ro = COV/Coef de pat =

Ro = (72,5 KV/1,73)/ 0,8 = 41,9 KV/ 0,8 = 52,37 KV

2) Se determina un Coeficiente de Sobretensión Temporal Re

Re = TOV/Kt

TOV = Ke. COV

Donde Ke = 1,4 por ser un sistema rígido a tierra

Por lo tanto TOV = 58,67 KV

Y Kt es una constante que depende del tipo de DSE y es la capacidad para soportar

sobretesiones temporales, que sale de gráficos de los fabricantes como el de Página 40, o de la figura de abajo

Kt = 1,15 para 1 seg Kt = 1,10 para 10 seg Kt = 0,95 para 2 hs

Entonces Re = 58,67 KV/ 1,10 = 53,33 KV

La tensión nominal del pararrayos se elige como el mayor de estos dos valores

multiplicado por 1,05

Unp = 53,33 KV. 1,05 = 55,99 KV con lo que se toma 60 KV

Kt



4.-Verificación de la energía que debe manejar el DSE: Las fórmulas que ligan los procesos son

[ ]Zo

TVVSEE

Zo

segmNp

Np

VNpdeLATNVE

radelamaniobEmaniobraDSresidualseEmaniobraDSresidualseamáxmaniobrmaniobra

rayodelDSE

rayodelDSE

criticaLATdisruptivarayodelDSEcriticaLATdsiruptivarayo

..2

/300..

.2ln1.º.2

−=

+−=

µ

Erayo = (2.(452000/0,961)-2.168000(1+ln (2.470343/168000))).(168000.0.00030/400)

Erayo = 3260,51 Joule

Emaniobra = 2(3pu.72500-116000).(116000.0,0025/400)

Emaniobra = 147175 Joule La energía que debe manejar el DSE es de 150 Kj, lo que implica 2,5 Kj/KV, CLASE 2. Nota: Los valores 168 KV (Uresidual de rayo) y 116 KV (Uresidual de maniobra), surgen de: el primero de considerar el mayor de dos valores que son la tensión máxima residual con onda 8/20 µseg y la tensión máxima residual a corriente nominal de descarga para 5 KA o 10 KA (el mayor de estos dos valores); y el segundo la máxima tensión residual con onda 30/60 µseg a 0,5 KA, ó 30/70 µseg a 1,0 KA. Estos datos se extraen del folleto del fabricante. 5.- Instalación de los Descargadores: De acuerdo a los valores de la tabla siguiente y los valores calculados se seleccionan las características del descargador: Tensión nominal del descargador

KV eficaz

TENSION DE IMPULSO de arqueo por frente de onda

Tensión residual para una onda de impulso de corriente de descarga de

8 x 20 y valor de corriente Indice de

elevación de tensión

(pendiente) KV/micro -seg.

KV Cresta

Máxima.

5 kA 10 kA 20 kA

3 25 12 8.5 9 10 6 50 24 17 19 20 9 75 35 24 26 28 12 100 45 32 35 38 15 125 55 40 44 47 21 175 72 55 60 65 24 200 90 65 71 76 30 250 105 80 87 94



36 300 125 96 105 113 39 325 130 104 114 123 48 400 155 136 142 153 60 500 190 168 174 189 72 600 230 195 212 230 90 750 290 240 262 283 96 800 304 258 280 304 108 900 340 282 316 333 120 1000 370 320 350 378 144 1200 440 375 408 440 168 1200 510 450 490 530 180 1200 545 470 510 552 192 1200 575 500 545 588 240 1200 685 640 695 755 258 1200 730 522 584 666 276 1200 770 558 624 714

El menor valor de la corriente de descarga Id a la que están construidos los descargadores es de Id = 5 KA. Para el valor de Vn calculada se podrán utilizar dos descargadores: para 48 KV. y 60 KV. Se debe tener en cuenta que se debe considerar un margen mínimo de protección (Mp%) del equipo principal a proteger (el transformador en este caso). El margen de protección se calcula con la tensión más alta que se presenta en la operación del descargador y no debe ser menor al 20 %. Para las alternativas de 48 KV y 60 KV, toman los siguientes valores:

%057,71100190

190325%

190:2

%7,109100155

155325%

155:1

100%

=⋅−

=

=

=⋅−

=

=

⋅−

=

KVKVKV

Mp

KVVpaAlternativ

KVKVKV

Mp

KVVpaAlternativVp

VpNBIMp

Como se observa en ambas alternativas el margen de protección es superado ampliamente. El equipo principal a proteger es el transformador y se debe tener para éste un margen de protección mínimo del 20 % debajo de su nivel de aislamiento de manera que la tensión máxima permisible en el transformador será:

Vmax = 325KV-0.2 325KV = 260 KV



La distancia X se encuentra entre el descargador y el equipo a proteger (transformador) y se calcula:

XVmax Vp

S=

⋅ −⋅

3002

( )

Donde: • Vmax: Tensión máxima permisible • Vp: Tensión de descarga con onda de impulso de 1,2 / 50 µseg • S: Valor de la pendiente del frente de onda. La distancia X toma los siguientes valores:

metros

segkV

kVkVX

segKVSKVVp

KVaAlternativ

metros

segkV

kVkVX

segKVSKVVp

KVaAlternativ

36.812552

)190260(3001255190

:60

54,1212552

)155260(3001255155

:48

=⋅

−⋅=

==

=⋅

−⋅=

==

µ

µ

µ

µ

La decisión de qué descargador seleccionar según las dos alternativas que resuelven satisfactoriamente en forma técnica el problema considera: • La alternativa 48 KV, tiene mayor margen de protección pero es probable que actúe con

mayor frecuencia ya que su tensión de operación es baja 48 KV, respecto al valor técnico calculado de 58 KV.

• La alternativa 60 KV, cubre también el margen de protección, aunque va a operar con menor frecuencia que el anterior.

Geometría de la E.T. Minuzzi 1.- Verificaciones Según el esquema electrogeométrico de la línea, se analiza el caso de una sobretensión que ingresa a la estación transformadora proveniente de la línea y producto de una descarga atmosférica. El siguiente esquema (equivalente de Thevenin) muestra la entrada de línea, la conexión de la línea con el descargador y este con la malla de puesta a tierra.



Las distancias entre estas conexiones influyen en el drenaje de la sobretensión a tierra.

2.- Tensión Máxima que Verá el Transformador de Potencia

eCDrABT ULdtdi

LULdtdi

LU +⋅⋅++⋅⋅=

Donde: • LAB: Distancia entre la línea y el descargador. • di / dt: Corriente que puede ingresar por la línea a causa de la sobretensión por descarga

atmosférica. • LCD: Distancia entre el descargador y la malla de puesta a tierra. • Ur: Tensión residual en el descargador. • Ue: Tensión en la malla de puesta a tierra. • L: Inductancia del cable de bajadaa línea.

3.- Valores Según Esquema

LAB = 20 m LCD = 4,50 m

4.- Valores Según Situación

El valor didt

quedará definido, para la peor situación, por la magnitud de la corriente que se

supone ingresa a la Estación Transformadora (10 KA) bajo una onda típica estándar de 8/20 useg., por lo tanto

==

segundosAmperes

dtdi

12508

10000



5.- Datos Eléctricos del conductor de conexión Sección 300/50 mm2 Al Ac. R=0,0949 Ω/km. Corriente Máxima Admisible 650 A. Diámetro del Conductor DC = 24,4 mm. Distancia media entre conductores DMG 1 m.

[ ][ ] kmcmDCcmDMG

X /28.045,2

1002log144,2log144,0 Ω=

⋅⋅0=

⋅⋅=

L = X / (2 π f) = 0,89 uHy/m

Und = 60KV KVUrKaId 1605 =⇒=

KVUrKaId 17410 =⇒=

KVUrKaId 18920 =⇒=

Se supone la resistencia de malla Re = 2 O Por lo tanto:

KVUT 75,196258,025,150,416089.025,120 =⋅+⋅⋅++⋅⋅=

KVUT 75,2022108,025,150,417489.025,120 =⋅+⋅⋅++⋅⋅=

KVUT 75,2552208,025,150,418989.025,120 =⋅+⋅⋅++⋅⋅=

6.- Efecto de la Distancia

U U SlvTRANSFORMADOR T= + ⋅

2

S = pendiente de la sobretensión que es para descargadores de 3 a 240 KV de 100 KV/useg. por cada 12KV de Und , o la calculada de 1255 KV/µseg. l = longitud desde el descargador al transformador que sale de la geometría de la Estación Transformadora y es aproximadamente igual a 12m. v = velocidad de propagación de la onda.



Para Und = 60KV Para Id = 5 KA

KVU DORTRANSFORMA 05,27240012

1255275,196 =

⋅⋅+=

Para Id = 10 KA


1255275,202 =

⋅⋅+=

Para Id = 20 KA


500275,255 =

⋅⋅+=

Se verificará la distancia del descargador al elemento a proteger de acuerdo a la siguiente expresión:

[ ]m

segm

segkV

kVkVsegm

segkV

cebadodetensiónMaxBILx 32,15300

12552

75,196325300

12552

)___.(=⋅

⋅

−=⋅

⋅

−=

µµ

µµ

[ ]m

segm

segkV

kVkVsegm

segkV


12552

75,202325300

12552

)___.(=⋅

⋅

−=⋅

⋅

−=

µµ

µµ

[ ]m

segm

segkV

kVkVsegm

segkV


12552

75,255325300

12552

)___.(=⋅

⋅

−=⋅

⋅

−=

µµ

µµ



A mayor distancia del DSE al Trafo,

mayor el T. Si el To es grande favorece la situación de

emplazamiento en cuanto a la

mayor distancia entre los dos.

Esto no es una ventaja ya que

estamos diciendo que el

DSE no esta actuando.



Es tan claro el ejemplo sobre los efectos de las sobretensiones en IAP, TI, TV, aparecido en la Revista Electrotecnica de la AEA, de los meses de nov-dic/ 1973, del Ing. ROBERTO FREDIANI, que se ha escaneado y forma parte de este apunte. Sin modificaciones.



NOTA : El tiempo de actuación de los descargadores es de alrededor del microsegundo. Nota: Tc V = Ep + DeltaEp



Ejemplos de aplicación

En la figura se ven pararrayos de distinta forma constructiva y capacidades para manejar energías, el de tres columnas es de 15 KJ/KV



2.4 Aplicación de Descargadores de sobretensión (DSE) en líneas de alta tensión( LAT). Si bien en nuestras LAT de 132 KV, no es común el empleo de DSE, a continuación desarrollamos el tema a fin de completar el uso de los pararrayos en los sistemas eléctricos de potencia. Descargas eléctricas sobre líneas de transmisión. El índice de impactos sobre LAT, dependerá de la densidad de descargas eléctricas a tierra por Km2 y por año, de la zona donde se desarrolla la LAT, del nivel isoceráunico y de la longitud de la línea. Hay gran cantidad de algoritmos empíricos matemáticos, que relacionan el Nivel Ceráunico (NC) y la Densidad de Descargas a Tierra por Km2 y por año (DDT).



Longitud de exposición Según la CIGRE

Ns = b+28.h0,6

Donde Ns Longitud de la LAT en metros. h Altura media del conductor donde está ubicado el pararrayos. Para perfil plano h=hg-2/3(hg-hgw) hg altura del hilo de guardia superior. hgw altura mínima del hilo de guardia. Para perfil ondulado h=hg. Para perfil montañoso h=2hg. b espaciamiento entre hilos de guardia, si hay uno solo es b=0. Número estimado de descargas directas sobre LAT

Nd= Ns . DDT.10-1= (b+28 h0,6).DDT.10-1

Donde Nd es el número de descargas atmosféricas sobre la línea por cada 100 Km y por año. Amplitud de la corriente de descarga La forma simplificada de presentar la probabilidad de que una descarga impacte sobre una LAT es:

6,2)31/(11

)(I

IP+

=

donde P(I) es la probabilidad de encontrar una corriente mayor a I.



0,01

0,10

1,00

10,00

100,00

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Corrente de descarga (kA)

Pro

bab

ilid

ade

da

corr

ente

ser

exc

edid

a (%

)

Dados CEMIG Dados CIGRÉ

Equação simplificada - CEMIG Equação simplificada - CIGRÉ

LAT sin hilo de guardia El esquema de la LAT es

Las descargas que inciden directamente sobre las fases producen ondas errantes que se trasmiten por la línea generando sobretensiones

Vi(t)=Z(O).i(t)(KA)/2

Para una línea de 66 KV, la máxima corriente crítica para la ocurrencia de flashover y la probabilidad de que esto ocurra es



KAkV

ZU

Ic 26,24004532%502

=Ω

⋅=

⋅=

P(I=1,76 KA) = 99,94 %

Evidentemente la probabilidad es altísima.

LAT con hilo de guardia Las descargas pueden incidir sobre las fases (si falla el apantallamiento), sobre el hilo de guardia o sobre la estructura de la LAT. En el instante de la descarga se inducen tensiones en los conductores de fase por acoplamiento capacitivo entre las fases y el hilo de guardia.

Las tensiones inducidas se calculan según la siguiente expresión:

Vind(t) = K. Vt(t)

Donde K es factor de acoplamiento capacitivo. Si la descarga es sobre el cable de guardia, la Z debe ser la del hilo de guardia, normalmente de 30 O, aplicando la fórmula



Vi(t)=Z(O).i(t)(KA)/2

La amplitud de estas sobretendones será mayor cuanto mayor sea la distancia del punto de ocurrencia de la descarga en relación a la torre, siendo por lo tanto el medio del vano el peor lugar para el impacto. El efecto de la resistencia de puesta a tierra del soporte se ve en la siguiente figura

0

500

1000

1500

2000

2500

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

Tempo (us)

Ten

são

na

cad

eia

de

iso

lad

ore

s (k

V)

18 ohms

44 ohms

71 ohms

117 ohms

185 ohms

254 ohms

300 ohms

En las líneas con cable de guardia es posible por el elevado valor de la resistencia de puesta a tierra, la aparición de la descarga retroactiva (backflashover). Ejemplos de aplicación



En la figuras se ve la instalación de pararrayos en líneas de 33 KV y 132 KV. 2.5 Blindaje de las EETT, contra la descarga directa de rayos. Las EETT, intemperie, deben protegerse contra las descargas directas de rayo, en forma similar a lo que se estipula para las LAT, puesto que los descargadores protegen al equipamiento para las ondas errantes, pero no para el impacto directo del rayo. Por ello es necesario instalar hilos de guardia o telepararrayos en las EETT. La zona a proteger debe incluir todo el equipamiento no solo al transformador. Se tendrán en cuanta las siguientes consideraciones.



Donde: H, es la altura del hilo de guardia M, el centro de la descarga de rayo G, es el hilo de guardia L, distancia de un objeto a proteger al G Con dos cables de guardia, el esquema es

La altura protegida es función de la altura del objeto a proteger y la distancia al cable de guardia.

( ) SLSLSH ..3431

.3.231 2 +++=



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Log Po= 290

−h

θ = 3009020

- 2= 12,14, por lo tanto el número de fallas es del 1 %.

T es el ángulo de protección dado por el cable de protección. h es la altura del cable de guardia. El Coeficiente de Acoplamiento (capacitivo) entre el cable de protección y el de fase, que puede variar entre 0 y 1, determina que podrá producir descarga retroactiva dependiendo de la corriente de rayo (en cuanto a su amplitud y la plendiente de su frente de onda) y de la resistencia de puesta a tierra de la torre donde impacte el rayo. Si el Ca es cero, es más probable que exista back flashover que si es uno. Este coeficiente Ca o K, puede definirse como



1211 /2log

log12 ZZ

rha

bK ==

Donde: b distancia del conductor de fase a la imagen bajo el nivel del suelo del cable de guardia. a distancia entre conductor de fase y cable de guardia. h altura del cable de guardia. r radio del conductor de guardia. Las impedancias son propias y mutuas pero son impedancias de onda puesto que el fenómeno es el rayo. Estas descargas atmosféricas incidiendo sobre las estructuras o sobre los cables de protección son las que aumentan el potencial de la estructura sobre el nivel de tierra. Además tensiones inducidas por el acoplamiento capacitivo aparecen entre conductores de fase y cables de guardia. Página 47: De las fórmulas recuadradas se desprende que a menor resistencia de puesta a tierra Rm, menor es la posibilidad de una descarga retroactiva. Página 48: El BIL del sistema es 325 KV, mientras que la tensión de perforación del aislamiento de la cadena de aisladores según lo calculado anteriormente es de 452 KV.

dse 2008 parte ii

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