Apartarrayos Proyecto


Instituto Politécnico Nacional

ESIME ZACATENCO

Equipo Eléctrico

Ing. Herrera Ayala Jorge

“Apartarrayos”

Flores Contreras Guillermo

2013302070 5EM4


El Apartarrayos
Introducción.
Las líneas de transmisión y redes aéreas de distribución rurales y urbanas, constituyen la parte de los sistemas eléctricos que es muy vulnerable a las descargas atmosféricas, que en ciertas condicionespueden provocar sobretensiones elevadas en el sistema (denominadas sobretensiones de origen externo) llegando a producir la quema del equipo, tanto de la compañía suministradora como de los clientes o usuarios.
Para proteger a los sistemas eléctricos de las ondas de sobretensión que también tienen su origen durante las maniobras de interruptores (sobretensiones de origen
interno), se debeninstalar equipos apropiados que reduzcan el nivel de sobretensión a valores que sean compatibles con la soportabilidad de estos sistemas. A estos equipos protectores contra sobretensiones se les conoce como apartarrayos, éstos se usan para proteger los distintos equipos de una subestación eléctrica y en ocasiones a un sólo transformador, como es el caso de las subestaciones tipo poste instaladas en lasredes de distribución.
Las sobretensiones que se presentan en las instalaciones de una subestación eléctrica pueden ser de dos tipos:
- Sobretensiones por fallas en el sistema.
- Sobretensiones de tipo atmosférico.
Para proteger dicha instalación contra la sobretensión necesitamos el uso de los apartarrayos, los cuales se encuentra conectado permanentemente en el sistema y operan cuando sepresenta una sobretensión de determinada magnitud, descargando la corriente a tierra.







Clasificación de apartarrayos
Los apartarrayos derivan las ondas transitorias de sobretensión a tierra y protegen al equipo de las subestaciones de las ondas de sobretensión por rayo y por maniobra de interruptores. Hay básicamente dos tipos de diseños:

 Apartarrayos convencional con Gap
(autovalvular).
Apartarrayos de óxido metálico (Zn0).

El apartarrayos se conecta entre línea y tierra, consiste básicamente de elementos resistores en serie con gaps o explosores. Los elementos resistores ofrecen una resistencia no lineal, de manera tal que para voltajes a la frecuencia normal del sistema la resistencia es alta y para descargar corrientes la resistencia es baja. Los explosores o gaps son gapsen aire de longitud apropiada. Con voltajes de operación normales el apartarrayos no conduce. Cuando una onda viajera se desplaza por la línea aérea, pasa por el apartarrayos y baja a tierra, ya que la resistencia que se presenta es baja y la onda se deriva a tierra, después de unos pocos microsegundos la onda desaparece y se restablece el voltaje normal a través del apartarrayos; la resistenciaque presenta el apartarrayos a este voltaje es muy grande, por lo tanto, la corriente del arco se reduce y el voltaje a través del gap no es suficiente para mantener el arco, por lo que el flujo de la corriente a tierra se interrumpe y se reestablecen las condiciones normales.
La onda de voltaje elevada se descarga a tierra y así se protege el aislamiento del equipo conectado a la línea. Por lotanto, la relación entre el voltaje (VI y la corriente (Ι) está dada por una relación como la siguiente:


Donde la constante:
B = 5 a 8 para apartarrayos de carburo de silicio.
B = 30 a 40 para apartarrayos de Zn0.
K= Constante.
El apartarrayos tipo autovalvular tiene uno o más elementos o gaps en serie con elementos resistores, estos elementos están contenidos en porcelana, y al conjunto, sele llena con un gas inerte como el NITRÓGENO.
Los resistores son blocks de resistencias no lineales, los materiales usados para tales resistores son denominados de fábrica como Thirita, Metrosil y se forman en bloques cilíndricos. Algunos materiales usados más generalmente son compuestos de carburo sujetos a algún tratamiento térmico.
El explosor o unidad de gap consiste de dos tiras o cintas...