Sobretensiones

Sobretensiones de origen atmosférico en líneas de transmisión

Introducción:
Las sobretensiones de origen atmosférico son una de las principales causas de falla y averías en redes de transporte y distribución de energía eléctrica. El cálculo de este tipo de sobretensiones se debe realizar con muchas incertidumbre, dada la naturaleza aleatoria del rayo. El análisis de las sobretensiones deorigen atmosférico tiene como objetivo final determinar el riesgo de falla o tasa de contorneos en una línea por Km y año.

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Descargas Atmosféricas

Variables de las Descargas atmosféricas
• Las sobretensiones más importantes son las originadas por impacto de las descargas en los conductores de fase. • Los parámetros que más influencia tienen en las sobretensiones máximas originadas porflameo inverso (cebado inverso , back flashover), son: • La resistencia de puesta a tierra. • Pendiente máxima de las descargas atmosféricas. • Ni la resistencia de puesta a tierra ni la pendiente máxima de las descargas tienen una influencia importante en las sobretensiones por fallo de apantallamiento, así como lo tiene el punto de impacto de las descargas• La tensión de operación tiene unainfluencia limitada en el valor máximo de las sobretenciones; esta influencia disminuye conforme aumenta la intensidad de cresta de la descarga.

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Descargas por Maniobra

Parámetros del Rayo.

Los parámetros de un rayo que tienen influencia en el valor de las sobretensiones son: • La forma de onda de la corriente de descarga. • El valor máximo (o de cresta) de la corriente para la primeradescarga. • La polaridad de la descarga.

En términos generales, estos parámetros son los de la primera descarga y habría que añadir la densidad de rayos a tierra por km2 y año.

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Distribución Mundial del Nivel Ceráunico (días tormenta – año)

T10/90 = intervalo de tiempo entre 10%-90% T30/90 = intervalo de tiempo entre 30%-90% De la corriente pico de la descarga

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Parámetros de laPrimera Descarga de acuerdo a CIGRE WG-3301
(Distribución Log-Normal)

Cálculo de las sobretensiones: El cálculo de las sobretensiones atmosféricas, se realiza asumiendo que la onda de corriente de una descarga tiene la forma de doble rampa, en donde la expresión de esta función se expresa como:

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Forma de Onda de Doble Rampa

Función densidad de probabilidad de una descarga
Ladistribución estadística de todos los parámetros del rayo, se puede aproximar por una distribución logarítmica-normal, cuya función de probabilidad viene dada por la fórmula:

M = Valor Medio σ = Desviación Estándar

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Función de Distribución Acumulada:
Esta función nos permite calcular la probabilidad de que la corriente de cresta de una descarga sea igual o mayor que un valor de corriente I, yse puede aproximar de acuerdo a:

Polaridad:
Un rayo puede ser visto como una fuente de corriente que puede tener polaridad positiva, negativa (descargas monopolares) o ambas en una misma descarga (descargas bipolares). Para las descargas monopolares, se tienen cuatro tipos:
• “Negativo Descendente”, predomina en las construcciones de altura

inferior a 100 m. Entre el 85% y el 95% de losrayos que caen sobre éstas construcciones son negativos y descendentes. La corriente media es aproximadamente de 33 KA. • “Ascendente negativo”, construcciones altas y tienen una corriente media inferior a 25 kA.

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Polaridad (cont.): •“Ascendente positivo”, conocido también como “super rayo”, aproximadamente el 14% de los rayos son de este tipo. Las magnitudes de la corriente sonaproximadamente de 1.2 a 2.2 veces a la del rayo negativo descendente. • “Descendente positivo”, lleva la carga positiva a la tierra, Estos ocurren en la fase de disipación de una tormenta, estos son comunes en la temporada invernal. Todos los rayos procedentes de una nube tienden a impactar en tierra dentro de un área circular aproximada de 10 km, de diámetro, siendo el impacto aleatorio. Existe una...