Descargas Atmosfericas

Páginas: 17 (4063 palabras) Publicado: 9 de diciembre de 2012
SOBRETENSIONES ORIGINADAS POR DESCARGAS ATMOSFÉRICAS EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN E. Jesús Baños Comisión Federal de Electricidad Subdirección de Construcción Gerencia de Construcción

1.

FALLA DE BLINDAJE 1.1 Descarga atmosférica al conductor de fase.

RESUMEN En el presente trabajo se desarrolla un estudio de las descargas atmosféricas incidiendo directamente en los conductores de fase y enlos hilos de guarda de las líneas de transmisión, determinando las magnitudes de las sobretensiones que se presentan en la cadena de aisladores, mediante cálculo numérico y comprobado en forma digital con el programa ATP.

Al incidir una descarga atmosférica directamente sobre cualquiera de los conductores de fase, la sobretensión debido a este mecanismo puede dar lugar a un gran número desalidas de línea de transmisión, este fenómeno se le conoce como mecanismo de falla de blindaje. La tensión que aparece en el conductor de fase (Vo), en el momento del impacto, se determina con la ecuación (1), la magnitud de la corriente del rayo (Io) es una variable aleatoria, por lo que se representa por medio de una distribución probabilística [1].

INTRODUCCIÓN En los cálculos y simulaciones delas descargas atmosféricas en las líneas de transmisión, intervienen factores que no se pueden simular o tomar en cuenta para el cálculo, como es la dispersidad de los datos, incertidumbre de la estadística del rayo, el clima y la topología del terreno. Motivo por el cual es conveniente trabajar sobre los parámetros que tengamos operatividad, como es el caso de un buen blindaje en las líneas conla colocación óptima de los cables de guarda y tener buenos aterrizamientos al pie de la torre, para evitar flámeos inversos con magnitudes de la corriente del rayo menores a 80 kA [6]. El presente estudio no contempla las ondas reflejadas de las torres adyacentes.

Zw Io (1) [kV ] 2 Para el cálculo de la corriente mínima, en la cual flamea la cadena de aisladores, se utiliza la ecuación (2). Vo(2) Donde la tensión crítica de flameo se obtiene con la expresión (3), para a una altura de instalación (dimensionamiento dieléctrico de los postes 4PS2) de 1 500 msnm, con la expresión (4). (3)

PALABRAS CLAVES: sobretensiones, descargas atmosféricas, ATP, tensión crítica de flameo, líneas de transmisión.

(4) Donde: VCFd: tensión crítica de flameo de diseño, a la altura de instalación dela línea de transmisión. VCF: tensión crítica de flameo a 0 msnm NBAI: nivel básico de aislamiento por rayo. La impedancia característica (transitoria) del conductor de fase (Zw) se obtiene con la ecuación (5). 2h (5) Z w 60 ln c [ ] rc

1

hc = altura del conductor de fase rc = radio del conductor de fase Para una línea de transmisión de 400 kV con postes troncocónicos tipo 4PS2, la magnitudde la descarga atmosférica mínima que provoca el flameo en el aislamiento, es de 7 kA. Con los datos del ejemplo anterior, la simulación de la descarga atmosférica a un conductor de fase con el ATP [2] se representa de acuerdo a la figura 1.

Fig. 3 Onda de tensión, correspondiente a la onda de corriente inyectada.

Fig. 1 Representación en el ATP de una descarga atmosférica, incidiendo en elconductor de fase. La fig. 2, muestra la forma de onda de la corriente inyectada al conductor de fase (7 kA, 8/20 µs). La onda de tensión correspondiente la muestra la fig. 3. En la figura 4, se tiene la onda cortada por la falla que se presenta en la cadena de aisladores, debido a que, la tensión que se presenta es mayor a la tensión crítica de flameo (VCFd) de 1 870 kV (aplicación de lasecuaciones 1-5). Como se observa, que para, corrientes pequeñas (igual o superior a 7 kA), incidiendo en el conductor de fase, son de magnitudes que rebasan la tensión critica de flameo con el que se diseña el aislamiento de la línea (distancia mínima de fase a tierra).

Fig. 4 Onda cortada debido a la falla en la cadena de aisladores.

1.2 Análisis de blindaje en líneas de transmisión por medio...
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