Descargadores de sobretensión

Descargadores de sobretensión de alta (DST o Pararrayos)
Definición: El descargador de sobretensión es el dispositivo encargado de proteger el transformador de sobretensiones externas que surgen por descargas atmosféricas o sobretensiones de maniobra como por ejemplo las generadas por la operación de cortacircuitos. El DST limita la tensión que llega a los bornes del transformador enviando atierra la sobretensión. Son dispositivos eléctricos formados por una serie de elementos resistivos no lineales y explosores que limitan la amplitud de las sobretensiones originadas por descargas atmosféricas, operación de interruptores o desbalanceo de sistemas. Por regla general se conectan en paralelo con el equipo a proteger, para disipar la sobre-corriente.
Características principales que debetener un pararrayo instalado:
Presentar una impedancia alta o infinita a tensión nominal para minimizar las pérdidas en condiciones normales.
Presentar una impedancia baja durante la ocurrencia de los transitorios (sobretensión) para limitar la tensión y proteger el sistema o equipos instalados (aislamiento, transformadores, etc.).
Drenar la corriente de la descarga y extinguir el arco depotencia durante el transitorio en 60 Hz sin presentar daño alguno.
Regresar a las condiciones de circuito abierto (alta impedancia) después del transitorio.

Fig. 1. Pararrayos de la línea de alta tensión de una subestación


Fig. 2. Pararrayos del transformador de potencia de una subestación.

Funciones: Los pararrayos cumplen con las siguientes funciones:
a. Descargar las sobretensionescuando su magnitud llega al valor de la tensión disruptiva del diseño.
b. Conducir a tierra las corrientes de descarga producidas por las sobretensiones.
c. Debe desaparecer la corriente de descarga al desaparecer las sobretensiones.
d. No deben operar con sobretensiones temporales de baja frecuencia.
e. La tensión residual debe ser menor que la tensión que resisten los aparatos que protegen.
Lafunción del pararrayos no es eliminar las ondas de sobre tensión, sino limitar su magnitud a valores que no sean perjudiciales al aislamiento del equipo.

Características eléctricas: Nota: Las normas citadas a continuación son las últimas ediciones de IEC (The International Electrotechnical Commission) 60099-4 y ANSI/ IEEE C62.11.
Tensión máxima de red (Um): Tensión máxima entre fases duranteel servicio normal.
Corriente de descarga nominal (IEC): Valor máximo del impulso de corriente de descarga que se utiliza para clasificar el descargador.
Corriente de clasificación de descarga (ANSI/IEEE): Corriente de descarga nominal que se utiliza para efectuar las pruebas de clasificación.
Tensión nominal (Ur): Es el valor eficaz más elevado de la tensión admitida entre los bornes delpararrayos, a la frecuencia nominal Por lo tanto, la tensión nominal de un pararrayos coincide con el valor de la tensión máxima de servicio. Un descargador que cumple con la norma IEC debe resistir su tensión nominal (Ur) durante 10 s después de ser precalentado a 60°C y sometido a una inyección de energía según se define en la norma. Así, Ur debe ser como mínimo igual a la capacidad de sobretensióntemporal de 10 segundos de un descargador. Además, la tensión nominal se utiliza como parámetro de referencia.
Tensión de funcionamiento nominal (ANSI): Es la tensión nominal máxima admisible entre terminales para el funcionamiento de un descargador.
Tensión de trabajo continuo: Es la tensión de frecuencia industrial eficaz máxima admisible que se puede aplicar de forma continua entre losterminales del descargador. Esta tensión se define de distintas formas (se verifica con diferentes procedimientos de prueba) en IEC y ANSI.
Sobretensiones temporales (TOV): Las sobretensiones temporales, a diferencia de las sobretensiones instantáneas, son sobretensiones de frecuencia industrial oscilantes de duración relativamente larga (entre algunos ciclos y varias horas). La forma más habitual...