CAP 05 Sobretensiones temporales

CAPÍTULO 5. Sobretensiones temporales

5.

Sobretensiones temporales

5.1

Generalidades

Las sobretensiones temporales se caracterizan por su amplitud, forma de onda y un tiempo de duración.
Estas sobretensiones son las que presentan el tiempo de duración más grande, que puede variar algunos
ciclos hasta algunos segundos y su forma de onda resulta ser una oscilación no amortiguada o ligeramenteamortiguada a una frecuencia igual o cercana a la del sistema. Para fines de coordinación de aislamiento,
se puede considerar una forma de onda de tensión igual a la tensión de frecuencia industrial y una
duración de un minuto.

5.2

Fuentes de generación de las sobretensiones temporales

Las fuentes de generación de las sobretensiones temporales son las siguientes:
•
•
•
•
•

Sobretensiones poruna falla de fase a tierra.
Sobretensiones por pérdida súbita de carga o rechazo de carga.
Sobretensiones por efecto Ferranti.
Sobretensiones por ferroresonancia.
Sobretensiones por armónicas.

5.2.1

Sobretensiones por una falla de fase a tierra

Una falla simple de fase a tierra provoca un aumento en la tensión al neutro en las fases sanas. En los
sistemas con neutros aislados o aterrizados através de una alta impedancia, pueden provocar
sobretensiones en las fases sanas hasta alcanzar valores similares a la tensión entre fases. En los sistemas
sólidamente aterrizados, no permite que las sobretensiones crezcan a valores de tensión entre fases.
El factor de falla a tierra k se define como la relación del valor máximo de la tensión eficaz de fase a tierra
durante la falla (en las fasessanas) Umáx y del valor eficaz de la tensión de fase a tierra en condiciones
normales de operación U.
k=

U máx
U

(5.1)

El factor de falla a tierra k es una relación numérica que caracteriza en términos generales las condiciones
de conexión a tierra de un sistema, calculado en el punto de falla, independiente del valor de la tensión de
operación en este punto.
Para determinar k es necesario conocerlos coeficientes de aterrizamiento en el punto de la falla o en algún
lugar en particular de la red. Al realizar los análisis de secuencia positiva, negativa y cero de la red, se
encuentran los siguientes coeficientes de aterrizamiento: Ro/X1, Xo/X1 y R1/X1. Ya determinados, se recurre
a las tablas del anexo donde podemos localizar el valor de dicha constante. Cabe mencionar que este
factor esmuy importante para la selección de los apartarrayos de SiC y de ZnO.

TÉCNICA DE LAS ALTAS TENSIONES I –ACADEMIA DE POTENCIA-

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CAPÍTULO 5. Sobretensiones temporales
5.2.2

Sobretensiones por pérdida súbita de carga o rechazo de carga

En los sistemas comerciales de transmisión de energía, el ángulo formado por las tensiones en los
extremos transmisor y receptor, determina el porcentaje depotencia activa que se transmite, mientras que
la diferencia existente entre ambas tensiones establece el porcentaje de potencia reactiva que fluye a través
de la línea (figura 5.1).

E

V1

V2

V1

Carga

G

Linea de
transmisión

φ
V2

Fig. 5.1 Diagrama unifilar y vectorial de un SEP

Cuando una carga inductiva se desconecta súbitamente en el extremo receptor de la línea, la tensión de
régimen en elmismo sufre un incremento, como consecuencia de un fenómeno transitorio que se le
superpone. Este incremento de tensión es afortunadamente de corta duración, pero da origen a
sobretensiones temporales.
Este fenómeno se puede estudiar conectando una impedancia de carga Zcarga a la impedancia de
cortocircuito del sistema Zcc (figura 5.2), ambas inductivas, con lo cual la tensión de la fuente E esmayor a
la tensión de recepción V (extremo de la carga). El rechazo de la carga se manifiesta entonces cuando se
interrumpe la intensidad de corriente que demanda la carga, la cual cancela la caída de tensión en la
impedancia de cortocircuito. La consecuencia en un incremento de la tensión en los contactos del
interruptor cercano a la fuente.
Zcc

V

E

Zcarga

Fig. 5.2. Circuito simplificado

De...