Sobretension por impato directo de rayos




FACULTAD DE INGENIERÍA



CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRICA



TRABAJO DE ALTA TENSIÓN I



SOBRETENSIONES POR IMPACTO DIRECTO DE RAYO



NOMBRE:



PROFESOR: ING. PABLO MÉNDEZ


FECHA


13 – 02 - 2010










SOBRETENSIONES POR IMPACTO DIRECTO DE RAYO

Introducción:

Al poner en funcionamiento una red alta o baja tensión se debe tener en cuenta muchos factores de riesgos que seencuentran cuando actúan sobre ellas sobretensiones, con las protecciones que debe adoptar para que el funcionamiento responda a criterios de economía y calidad, con las interacciones entre las instalaciones, con los criterios de aceptación de las máquinas e instalaciones antes de su puesta en servicio.
Entre las sobretensiones a que un material eléctrico en servicio puede estar sometido existen normasque en su mayoría las clasifica en:
- Sobretensiones de rayo.
- Sobretensiones de maniobra.
- Sobretensiones temporales.
- Tensiones a frecuencia industrial.
Teniendo como principales las debidas al rayo, en las redes de Media y Baja Tensión, las causantes del mayor número de averías, por lo que con las protecciones adoptadas deben minimizarse.

Sobretensiones debidas a rayos

En el presentetrabajo nos enfocaremos en los impactos directos de rayos pero sin dejar a un lado las otras sobretensiones antes nombrada que igual son importantes y de tomar muy en cuenta, las sobretensiones debidas a rayos pueden tener dos orígenes en causas tales como:

- Descargas directas sobre los conductores de fase, conductor neutro o soporte de estructuras, que debido a los relativamente bajos niveles deaislamiento de estas redes producen descargas a través de las puestas a tierra.

- Descargas en las proximidades de las líneas (sobretensiones inducidas) que pueden producir sobretensiones superiores a los niveles de aislamiento de las redes, por lo que es importante conocer la tasa de impactos directos (Nd) e indirectos (Ni).

Número esperado de impactos directos (Nd) en las líneas

Los cálculos deeste tipo de sobretensión se especifican por año y 100 km de línea, mediante la siguiente expresión.



En donde tenemos:

Ko= coeficiente geográfico
Ng= numero de impactos por año y K
b = distancia entre conductores externos en metros
H = la altura medida de las líneas en metros

Ahora si el terreno es llano se adopta para Ko el valor 1, y en caso de que no se conozca se puede tomar el valorKo=1,8.


Apantallamiento debido a objetos cercanos

Esta puede ser eficiente si los objetos como edificios, estructuras o montañas esta cercanos a las líneas, tienen una altura del mismo orden que las líneas, no actuando en el mismo sentido frente a las sobretensiones inducidas o de impacto indirecto. Este apantallamiento se da con mayor frecuencia en las líneas de BT debido a que generalmente surecorrido es por zonas edificadas, entre edificios o suspendidas a lo largo de las paredes.
Para la evaluación del efecto de apantallamiento se considera una fila uniforme de objetos, paralelos a la línea y de la misma altura, adoptándose un coeficiente de apantallamiento Sf, variable entre 0 y 1 (no apantallamiento = 0, apantallamiento perfecto = 1, que corrige el número de impactos directos enlas líneas Nd, mediante la siguiente expresión.




Riesgos de fallos (R) en los cables conectados a las líneas aéreas

El riesgo de fallo en estos cables está relacionado con:

- Las protecciones adoptadas en sus extremos.
- El número de impactos directos en las líneas a las que está conectado (Nd),
No siendo de tanta importancia las sobretensiones inducidas (Ni) al ser su energía pequeña comparadacon la capacidad de los cables (0,2 – 0,6 µF/km).

El valor medio de fallos por descargas eléctricas esperados en un año (R), para cables con protección sólo en un extremo está evaluado por la expresión de Rudolphs, siempre que la conexión que forma la conexión del dispositivo de protección con el conductor y la pantalla del cable sea muy corto (menor de 2 m en total).



R = Número de...