SOBRETENSIONES EN REDES ELÉCTRICAS DE POTENCIA: PT3 Por: M. en I. Victorino Turrubiates Guillén
CORRIENTE DE DESCARGA PARA APARTARRAYOS
Con relación a la selección de la corriente de descarga de Los apartarrayos, se puede mencionar que solo 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.
La corriente de descarga del apartarrayos se calcula a partir de las características de protección y nivel básico de aislamiento (NBI) del sistema, generalmente se expresa en kiloamperes a partir de la expresión:
Id = 2 E – Vr_
Z0 + R
E = Es la magnitud de la onda entrante a la subestación a través de la línea de transmisión expresada en KV, que se puede determinar como:
E = 2e Siendo e el valor de la onda incidente y n el número de líneas
n entrantes a la subestación.
Vr = Tensión residual del apartarrayos (KV).
Z 0 = Impedancia característica de la línea en ohms.
R = Resistencia del apartarrayos en ohms.
Id = Corriente de descarga en KA
De una manera sencilla, para una línea de entrada en la subestación, la corriente de descarga del apartarrayos se calcula a partir de las características de protección y nivel básico de aislamiento (NBI) del sistema, generalmente se expresa en kiloamperes a partir de la expresión:
Id = K 2NBAI
Z0
NBAI = Nivel Básico de Aislamiento del sistema en KV
K= Factor que depende de la distancia al punto de la descarga
Id = Corriente de descarga 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 fallo 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:
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:
Impulsos por rayos:
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).
