Download pdf - descargas atmosféricas

UNNUEVOENFOQUEDELAPROTECCINCONTRADESCARGASELCTRICASATMOSFRICASPARALNEASDETRANSMISINYSISTEMASDEDISTRIBUCIN

ANTECEDENTES

EldiseodeProteccincontradescargaselctricasatmosfricasparaSistemasdeTransmisinyDistribucin,haexperimentadomuypocoscambios,yconsecuentemente,hatenidomuypocodesarrolloenlosltimos50aos.LasherramientasydispositivosusadosparalaProteccincontradescargaselctricasatmosfricas,estnlimitadasaproductosytcnicastalescomo:

a. a. Arrestadoresb. b. Espaciamientoc. c. HilosdeGuarda(LneasEstticasoHilosdeTierra)d. d. Relevadoresparaoperarinterruptoresdecircuitose. e. ComponentesdeSistemasdeTierraconvencionalesf. f. Incrementoenlosnivelesbsicosdeaislamiento

Durantelospasados10aos,LEChaintroducidoalmercado,unaseriedenuevasherramientasydispositivos,loquehahechoposiblealcanzarunamayormedidadePROTECCIN.Estasherramientasydispositivosson:

1. 1. ElSistemaDisipadorDual(DDS)2. 2. ElSistemaDesviadorSplineBallIonizer(SBDS)3. 3. ElElectrododeTierradelTipoBarraQumica(CHEMROD)4. 4. ElRellenoAcondicionadorparalaTierra(GAF)5. 5. ElInterceptordeEventosElctricosTransitoriosoSupresordePicos.

Delosdispositivosantesenumerados,losSBDShanprobadounaimportantedisminucinenlassalidasdeoperacininducidaspordescargaselctricasatmosfricasylosDDS,unatotaleliminacindelassalidasdeoperacin,relacionadosconrayos.Cuandosecomparanestosdosnuevossistemasconlossistemasconvencionalesactualmenteenuso,noquedadudadequeestosnuevosdispositivoshanincrementadoelposibledesempeoenlnea,atravsdelusodeloscomponentesdeestosnuevossistemas.Adems,unanlisisdelassalidasdeoperacindelaslneas,involucranlosincrementosdelaproteccinconvencionalyladudadenousaralmenosalgunadeestastcnicas.Aloshilosdeguarda,selesdebedarunaconsideracinespecial.Esportantodeseable,analizarelhilodeguardaprincipalysusdesventajas,ycompararsudesempeodeacuerdoconlasnuevastecnologas.

LAINFLUENCIADELOSIMPACTOSDERAYOENLOSHILOSDEGUARDA

Paradeterminarlaefectividaddeloshilosdeguarda,esnecesariosolamenteanalizarelimpactodeunadescarga,aunalneaqueseconsideratpicaconparmetrosconvencionales.Paraestefin,fuehechounanlisis,asumiendodosimpactosdirectosdeconsideracin,alhilodeguarda,amediadistanciayalposte.Doslongitudesdeespaciamientotpicasydosvaloresde

resistenciadetierra,seusaronparalospuntosdeaterrizajedecadaposte.SeusunconductordebajadadecobreslidocalibreN6AWG,porcadaposte.Elvoltajeinducidoenelconductordefaseconespaciamientosdeunmetroydosmetros,fuecalculadousandoun50%delimpactoyun75%delimpacto,conunaumentodetiempoalacorrientepicodeambosdeun(1)microsegundoyocho(8)microsegundos.

FIGURA1

SeconsiderqueladescargaelctricaalcanzlapartemediadelhilodeguardaconunamagnituddeI,comosemuestraenlaFigura1.Elcircuitoequivalente,puedeseraproximadamente,comoelcircuitomostradoenlaFigura2.

FIGURA2

D=EspacioentreHilodeGuardayConductordeFaseV=Voltajeinducidodt=TiempoalacrestaRg=25Ohms(resistenciadetierraenlospostes)

LaTabla1,presentalainductanciaestimadadelhilodeguardaenlacercanadelposte,enambasdirecciones,mslainductanciadelconductordebajada.Seconsiderunaresistenciadeaterrizajede25a50Ohms.Lospostesdemetalylastorresmetlicas,reducirnlaimpedanciadelconductordebajadadetalmaneraquestepuedeomitirse.Incluso,10metrosdelalambredebajadadel#6AWG,disminuirnhastaen10%eltotaldelaimpedancia,yportanto,tendrnmenorinfluenciaenelincrementodelvoltajedelhilodeguarda.

TABLA1InductanciadelHilodeGuardayelConductordeBajada

LongituddelClaro InductanciaTotal Conductorde

BajadaS=400pies 147 mHy 15 mHyS=600pies 217 mHy 15 mHy

Losresultadosdel50%delosimpactosaloshilosdeguarda,semuestranenlaTabla2.entrminosdevoltajeinducidoenlosconductoresdefaseadyacentes.

TABLA2ImpactodeRayosamediadistanciadeT&DdelosHilosdeGuardaenelVoltajedelConductordefase

I=20KACorrientePico

CLARO DVinducido(Rg=25Ohms)

dt=1 ms8 ms

Vinducido(Rg=50Ohms)

1 ms8 ms

400pies 2m 420KV 105KV 500KV 190KV600pies 2m 590KV 110KV 650KV 200KV400pies 1m 560KV 140KV 640KV 250KV600pies 1m 800KV 150KV 870KV 270KV

LaTabla3,muestralosresultadosal70%delimpacto.Estosestnexpresadosenfuncindelalongituddelespacioentrepostes(1),elespaciamiento(d),laresistenciadeaterrizaje(R),lacorrientepico(I)delosimpactosaUNOyOCHOmicrosegundosdetiempo.

TABLA370%delRayoaMediaDistancia

I=70KACorrientePico


dt=1 ms m8s


1 ms8 ms

400pies 2m 1.5MV 370KV 1.7MV 660KV600pies 2m 2.1MV 440KV 2.3MV 700KV400pies 1m 2.0MV 500KV 2.2MV 882KV600pies 1m 2.8MV 600KV 3.0MV 940KVAlambre#6dt=tiempoalacrestaH=10metrosNotarqueelvoltajeinducidoresultanteenlosconductoresdefase,esalmenos110KV,peropuedesertanaltocomo3000KV,parasoloun70%deimpactos.Tresdecada10impactos,terminanenesalneaqueigualaroexcederel70%delacorrientepico,generandovoltajesinducidosenlosconductoresdefase,enmsde3000KV.Sibienel50%delosimpactosderayosonenpromediodeentre20y30milamperes,lascorrientesdepicomximasmedidasexcedernlos500milamperes.

Encontraste,losimpactosenocercadelsoportedelaestructuraenelhilodeguarda,comoseilustraenlaFigura3,induceunbajovoltajeproporcionalmenteenlosconductoresdefase,comoserelacionaenlasTablas4y5.Estostambinestnbasadosenlosmismosparmetrosdelalnea,verlaFigura4.Notarquebajoestascondiciones,losrangosdevoltajesinducidos,vandeunobajode56KV,alosqueexcedenlos830KV.ComoseilustraenlaTabla4,estosbajosvoltajessonelresultadodelaproximidaddelpuntodeterminacinalconductordebajada/conexinatierra.

TABLA4Impactodel50%delRayoalosHilosdeGuardaenelSoportedelas

EstructurassobreelVoltajedelConductordeFase.

I=20KACorrientePicoVinducido(Rg=25 Vinducido(Rg=50

CLARO D Ohms)dt=1 ms8

ms

Ohms)1 ms8

ms400pies 2m 105KV 67KV 188KV 110KV600pies 2m 110KV 74KV 200KV 120KV400pies 1m 140KV 90KV 250KV 150KV600pies 1m 150KV 100KV 270KV 170KV

TABLA5Impactodeun70%delRayoalHilodeGuardaenelSoportedelaEstructura

I=70KACorrientePico


dt=1 ms8 ms


1 ms8 ms

400pies 2m 370KV 240KV 660KV 400KV600pies 2m 380KV 260KV 700KV 430KV400pies 1m 490KV 320KV 880KV 530KV600pies 1m 510KV 350KV 940KV 580KV

Esteeselresultadodeunasignificativabajacorriente,circulandoenelhilodeguarda,hacialospostesadyacentes.Estotambindemuestra,laimportanciadeatraerocolectarlosrayosenelsoportedelaestructura,antesquealolargodelhilodeguardaentreposteyposte.

Lasconclusionesdeesteanlisissonclarasytrascendentes:

1. 1. Losimpactosdirectoscolectadosporelhilodeguarda(oblindaje),noofrecenningunaproteccinimportantecontraelflameooarqueo(flashover)causadoporlasterminacionesderayosenelhilodeguarda.

FIGURA3

FIGURA4

2. 2. Losimpactosdirectosenomuycercadelossoportesdelasestructuras,inducenmuchomenosvoltajeenlosconductoresdefase.

3. 3. Loshilosdeguardaoblindajes,ofrecenmuypocaoningunaproteccincontralosflameosoarqueosresultantesdelosimpactosderayodirectosalaslneasdetransmisin,queoperanaaltosvoltajes.

4. 4. ExisteunadudarazonableenrelacinalCostoefectividaddeloshilosdeguardaengeneral.

TECNOLOGASNUEVASYMSEFECTIVAS

Deacuerdoconlosdatosanteriores,esobvioque:

Losrayoscolectadosalolargodelclarooladistanciainterpostal,deberneliminarseparaalcanzarcualquierreduccinimportanteenlarelacindeflameo(flashover)inducidoporlasdescargaselctricasatmosfricas.

LaeliminacindeTODOSlosriesgosdeimpactosdirectos,eselobjetivomsdeseableenlossistemasdeproteccincontradescargaselctricasatmosfricas.

Informacinderivadadelospasados10aos,hareveladoqueambosobjetivossonposibles.ElSistemaDisipadorDual(DDS)deLEC,haprobadoquepuedenprevenirseTODOSlosimpactosdirectosqueterminenencualquierSistemadeTransmisinoDistribucin,protegidoporelDDS.ElSistemaSplineBallDiverter(SBDS),haprobadoquelosrayosenyalolargodelclarointerpostal,puedeneliminarseypuedendesviarsealasestructurasdesoporteymantenerlosfueradeloshilosdeguardaensutotalidad.

1. 1. ElSistemaDisipadorDual(DDS)

Enalgunosdelosdocumentostcnicos(1),elautorhadescritounSistemadePrevencindeimpactosdeRayos,conocidocomoelSistemadeArreglodeDisipacin(DAS).ElDAS, haacumuladomsde27aosdehistoriaoperandoexitosamente.Existenmsde10milsistemasinstaladosentodoelmundo,ylamayoradeellos,operandoenreasdeunaltonivelISOKERUNICO,endondehubierongrandesdaos,ocasionadospordescargaselctricasatmosfricasantesdeinstalarelDAS,ydondedespusnosehanregistradodaosrelacionadosconlosrayos.Torresdemsde1750pies(573mts)dealturayreasdemsde3km2,hansidoprotegidastotalmentedelaactividadelctricadeunatormenta.Comounapartedelasinstalacionesdeestossistemas,elDDSsehausadopormsde20aos,PREVINIENDOrayosenlossistemasprotegidos.

ElDDS,estbasadoprincipalmenteenelDAS,elcualasuvezsebasaenelprincipiodelfenmenodeElectrostticaconocidocomoPuntadeDescarga.ElprincipiodelPuntodeDescarga,sedescribeendetalle,dentrodeldocumentotcnico(3)(LightningStrikeProtection,Criteria,ConceptsandConfiguration),yesunmtododedescargadelacargainducida,enunreadelasuperficiedelatierra,duranteelpasodeunanubedetormentasobreesarea.Descargandolacargainducida,seobtienecomoresultado,unareduccindelvoltajeinducidoenesesistema,yenelcampoelectrostticoqueestpresenteentreelSistemaylaCluladeTormenta(NubedeTormenta).

Estoscamposelctricos,normalmentealcanzannivelesdeentre10KVy30KV,pormetrodeelevacinsobreelniveldelatierraylacluladetormentaduranteunatormentamadura.

LaFigura5,muestraelvoltajeresultanteenunalneadedistribucintipo.ElDDS,reduceesecampoelctricoamenosdeunadcimadelvalornormaldentrodesuesferadeinfluencia.LaFigura6,muestralosvoltajesresultantesenunalneadedistribucinprotegidaconDDS.

FIGURA5

FIGURA6Disminuyendoelcampoelctricoalrededordelaslneasprotegidas,selograndosobjetivosimportantes:

1. 1.

FIGURA7ElvoltajeenelDDSyenlosconductoresdefase,esdisminuidosignificativamente,detalmaneraquenosepodrnconvertirenunreceptordeunadescargaderayodirecta.LasinstalacionesqueseencuentrenalrededordelaslneasprotegidasporelDDS,nosufrirnafectacionessinoestnfueradelreadelaesferadeinfluenciadelDDS.

2. 2. Losvoltajestransitoriosenlosconductoresdefasequesoninducidosnormalmenteporlaselevacionesycadasdelcampoelctricocircundante,hanprobadosertambinlacausadelflameo(flashover),anenlaslneasdedistribucindebajovoltaje.

Laspruebasdedesempeo,fueronproporcionadasporelclientequetieneinstaladas2lneasenparalelo(VerFigura7),decercade3.5millasdelongitud,operandoa13.8KVyquecorrenalolargodelamismacarretera.Unadelaslneas,tuvosalidasdeoperacindurantecasitodaslastormentas,ysuBILfuemenosdelamitadqueeldelaotralnea.LECprotegiesalneaconunSistemaDisipadorDualyapartirdeentonces,nohubieronmssalidasdeoperacindelalnearelacionadasconrayos.Lalneanoprotegida,mantuvosupromediodesalidasdeoperacin.

ElDDS,esunsistemadeprevencincontrarayosmuyefectivo,perosucostopuedesercasieldobledeloquecuestaunSistemadeHilodeGuarda.Sinembargo,esteeselnicosistemaparaprevenirlosrayosenun100%.

2. 2. ElSistemaSplineBallDiverter(SBDS)

Cuandoesaceptableelriesgodeunpequeonmerodesalidasdeoperacindeunalnea,elSBDSdeLEC,ofreceunaalternativamuyefectivaamenorcosto,cuandosecomparaconotrasopciones.Sucostopuedesermenosdelamitad,queeldeunsistemadehilodeguardaconvencionalyresultamuchomsefectivo.Satisfaceconmucho,laalternativadesolucinalaproteccincontradescargaselctricasatmosfricasdirectas,sobrelneasdetransmisinodistribucin.Estoes,previenelosrayostantoenlosconductoresdefase,comoenloshilosdeguarda,colectandolosrayosenlasestructurasdesoporte,quedeotramanera,ocasionaranlasalidadeoperacin.ElSplineBallIonizer (SBI48)deLEC,esundispositivopatentadoquehaprobadoserunmuyeficientecolectorderayos,comoseilustraenlaFigura8.ElSBI ,tiene

DETALLEDELSISTEMADISIPADORDUAL

msde100puntas,orientadasentodasdirecciones.Losrequisitosdeestaconfiguracinysueficienciaparacolectarlosrayos,hacenevidentelainformacinsiguiente.

FIGURA8

Unefectivoymscompetitivocolectordeimpactosdirectosderayoparalneasdetransmisinydistribucin,debesatisfacerdoscriterios:

a. a. LocalizarseenelLUGARCORRECTO,parainterceptarcualquierdescargaelctricaatmosfricaquePUEDACAUSARsalidasdeoperacin.Descargaselctricasdebajaenerga,puedenserignoradascomonoimportantes.

b. b. PodercrearelCOLECTORMSCOMPETITIVO/GENERADORDEFLMULAenelreaindicada.

ElLUGARCORRECTO,estdentrodeunvolumendeformahemisfricaconocidocomoLaZonadelRayo (Figura9).Uman(2)establecequeladistanciadeinterceptacindelrayo dellderdeladescargaelctricaatmosfrica,estlimitadaentre10y200metros,yesdirectamenteproporcionalalacorrientequecirculaenelcanaldedescargadelrayooalacargaelctricadentrodelacluladetormenta.Porlotanto,estadistanciadefineelradiodelazonapotencialdelrayo,lacualesigualaladistanciadeinterceptacindel

rayo.LosdatosdeUman,muestranquelaflmula(streamer)mscompetitivadentrodeladistanciadeinterceptacindelrayoozonadeimpacto,colectaralcanaldedescargadelrayo.

FIGURA9.CONFIGURACINDELAZONADELRAYO

ElCOLECTORMSCOMPETITIVO,esunaflmula(streamer)generadaporalgndispositivodecargaestticadelatierra,quealcanzaelprimercanaldedescargaquebajadelacluladetormenta.Paraganarlacompetenciadelgeneradordeflmula,deberserelmseficientedeesasfuentesdepotencialesdeflmulasdentrodelazonadelrayo.Alternativamente,ENVIARlaflmulamscompetitivaDENTROdelazonadelrayo.

Investigacionesdelaelectrostticadelaatmsfera,handemostradoqueobjetosterminadosenpuntainmersosenuncampoelectrostticodesuficientemagnitud,generarnflmulas(streamers).Mientrasmspuntiagudoseaelobjeto,msrpidamentesecrearlaflmula.Elgeneradordeflmulasmscompetitivo,debertambinestarorientadohaciaelcanaldedescargadescendente,oalmismoeje.Sinembargo,elpasolderdeladescarga,puedeorientarseacualquierdireccin,elcolectormseficiente,debertenerpuntashaciaadelanteentodasdirecciones,alasqueelpasolderpodralcanzar.

Lahabilidaddelcolector/generadordeflmulasdelSBI,superaladeotroscomponentesquehacenquelaproteccinalaslneasdetransmisinydistribucin,seamayorporunimportantemargen,loquehasidodemostradopordiferentespruebas(4).Exceptoporlaestructuradesoporteens,solamentelaflmulacompetitivaquepodraadelantaruneventualflameo,vendradelosconductoresdefaseodeloshilosdeguarda.Sinembargo,esoshilostienenunasuperficieredondaylisa,loquelimitaosuprimelaflmula,ynotieneunaimportanciacontraunafuentedegeneracindeflmulasdepuntas.Esbiensabido,quesuperficieslisasyredondas,tiendenasuprimirelefectocoronaysubsecuentesflmulas.Laelectrostticademuestra,quelasuperficielisayredonda,MANTIENEunacarga,ynogenerarflmulasfcilmente.Sinembargo,mientrasmayorseaeldimetrodelalambre,serequieremayorvoltajeinducidoporelcampoelctrico,paraproducirlaflmula,ancuandoelvoltaje

enesalneaesaumentadoconelvoltajeinducidoporelcampoelectrosttico.Laspruebasdicen,quelosdimetrosdeloscablesusadosenlneasdetransmisinydistribucin,requierendevoltajeselevadosparahacerqueloscablesproduzcanunaflmulacapazdecolectarunadescarga,encomparacinconunafuentedepuntasadecuadaparaestefin.

Porlotanto,losconductoresdefaseehilosdeguarda,norepresentanningunacompetenciasisecomparanconelSBIdeLEC.EllosquedaranengrandesventajaconlosSBI ,cuandolosrayospotencialesestndentro,omuycerca,delaEsferadeInfluenciadelSBI.

FIGURA10 FIGURA11LanicalocalizacinprcticaparaelcolectorSBI ,eseneltopedecadaestructuradesoporte.LaFigura10ilustraunadeesasinstalaciones,astambin,comoseinstalaraenunpostedeunalneadedistribucin.LaFigura11,muestralainstalacindelSBI,enunalneadetransmisinde115KVdelaCa.MississippiPower&LightCompany.EltamaoyformadelaZonadeColeccindelSBI,esmayoraltamaoyformadeunazonadedescargaderayodada,perorotada180comoseilustraenlaFigura12.ConelSistemaSplineBallDiverter(SBDS),unazonadecoleccinderayo,seformaalrededordecadaestructuradesoporte.Elradio(ds),esalmenosigualalazonadelrayooaladistanciadeintercepcindeunadescargaelctricaparasercolectada,yseesperadeundimetromuchomayor.

FIGURA12

FACTORDELASLONGITUDESDEESPACIOINTERPOSTAL

Uncolectoridealderayos,tienealgunaslimitacionesenrelacinalrangodecoleccin.Eserangodeterminacinointerceptacinderayos,estrelacionadoconlalongituddelespaciamientointerpostaloespacioentreestructurasdesoporte,dondeestninstaladoslosSBI.

CuandoseusanSBIscomocolectoresysemontanenlasestructurasdesoportedelnea,lainfluenciadeladistanciaentreesossoportesolongituddeespaciamiento,deberrelacionarseconlaZonadeRayoparaesalnea.Lafigura13,muestraeltamaodelazonadelrayo,enfuncindelacorrientepicodelrayoyelriesgoquerepresentaeserayo.Elradiodelazonadelrayo,esconocidoporserproporcionalalacorrientepicoenelcanaldedescargadelrayo.Puedevariarde15a160metrospararayosdepolaridadnegativa.Losrayosdepolaridadpositiva,siempreproducengrandeszonasderayos,extendindoseamsde260metros.Porlotanto,usandoelradiodelazonaderayodelosrayosdecargadepolaridadnegativa,paradefinirlazonadecoleccinrequeridaparaunalneadada,elBILproveeundiseoobjetivoconservador.Cualquierzonadecoleccinyrelacionadaconlongitudesdeespaciamientointerpostal,debeserrelacionadaalamnimacorrientepicoqueiniciaralasalidadeoperacin,lacualestenfuncindelBILdelalneaylascaractersticasdelsistemadeaterrizaje.Sinembargo,deberdarseporentendidodequeespaciosinterpostalesmoderadamentegrandes,representanmenorriesgo,elcualpuedeestimarseenlaFigura13.

LaTabla6,muestrapasoporpaso,unprocesoparaeldiseodeproteccindelneasdetransmisinydistribucin,usandoelSBDSconunSBI

instaladoencadaestructuradesoportedelneaparacoleccinderayos.Paralaconstruccindenuevaslneasdetransmisinydistribucin,estesistemaofrecelasbasesparadeterminarlalongitudmximadeladistanciainterpostal,queasegurelacoleccindetodoslosrayos.Resumiendo,debidoaquelascaractersticascomocolectorderayosdelaslneasconcablessonmuylimitadas,estassiguenencabezandoaldiseomsconservador.

FIGURA13.RELACINDELAMAGNITUDDELAZONADELRAYO.RIESGODELASCORRIENTESDEPICO*RADIOENMETROS

TABLA6ProcesoparaelDiseodelaProteccindeunaLneadeTransmisinoDistribucinporMediodeSBI,paraEliminarelRiesgodeFlameo(Flashover)

1. 1. DefinirelVoltajedelaLneayelNivelBsicodeAislamiento(BIL)

(EL)

2. 2. EstimarlaResistenciadeAterrizajePropuestaparaelLugar

(RE)

3. 3. CalcularelVoltajedeSalidaRelacionado (ET)

4. 4. CalcularlaCorrientedeSurgedeSalidaMnimaRelacionada

(IS)

5.DeterminarelRadiodelaZonadeRayoparalaCorrientedeSurge(el

cualesIgualalRadiodeColeccin)

(ds)

6. 6. CalcularlaLongitudMnimadelClaroInterpostalparateneralmenos2veceselradiodecoleccin.Mayoresdistanciasoclarosinterpostalessonposiblesconunpequeoaumentoenelriesgodesalidas.

(2ds)

LaFigura14,muestralasZonasdeColeccindelSBIenelcentroycircundandolasestructurasdesoportedelalnea.Cuandolosclarosinterpostalessonmayoresalosqueseconsiderandeseables,esnecesariotomarencuentadosfactores:

1. 1. Todoslosrayosdemayorpotenciaserncolectados,yaquetienenmuchomayorzonadecoleccinquelamarginalymenorenergadeimpacto.Losrayosconcorrientespicobajas,nocausarnsalidasdeoperacin.Enelpeordeloscasos,solamenteunpequeoporcentajepuedecausarlasalidadeoperacindelalnea(estimadoenlaFigura13).

2. 2. Yaquelosnicosquepuedencolectarlosrayos,sonloscableslisosyredondosdelaslneasconclarosdelongitudesmximas,elriesgodepenetracinporrayosmarginalesesmuybajaonula.

Clculoshechospreviamente,ofrecendatosquepruebansermuyconservadores.EstosdatosresultandedosfactorescomosemuestraenlaFigura14,queeslazonadecoleccincontralazonadelrayopotencial.

Estonopuedeserprecisadoporunsoportematemtico,debidoalfactorcompetencia,entrelosgeneradoresdelstreameroflmulapotencialenelreadelamediadistanciainterpostal.Losfactoresqueinfluyenincluyen:

1. 1. LacompetenciaentreelSBI,elcolectorptimoyloscablesdesuperficielisaquenopresentancompetencia.ElSBI lanzarsiempreunagrandeymscompetitivaflmula.

2. 2. FIGURA14ElSBI,notienequeestarDENTROdelazonadelrayoSIenvaunaflmulacolectora,dentrodeesazonacomoseilustra.Anentonces,ganarlacompetencia,siempreycuandonoexistanfilamentosrotosenloscablesdelosconductoresdefase,oalambresdetierradentrodeesarea.

LaTabla7,enlistaladistribucindecorrientespicoenungrupopromediode100impactosderayo,comounresumendelosdatosdelDr.Uman(2).Tambinseenlistanlosdimetrosdelazonaderayorelacionada,yportanto,lazonadecoleccindeunSBI,enunaestructuradesoportedelneaparaesacorrientepico.Dondeelradiodedosmitadesdelhemisferiosonequivalentesaundimetro,esedimetroestambinlalongitudinterpostalseguramxima,paralacorrientepicoderayorelacionada.

TABLA7CorrientesPicoen100RayosaLneasdeTransmisinoDistribucin

NmerodeRayosSobre100*

CorrientePico(Ka)

ZonadeRayoDimetro(Pies)

2

esecaminoestformadoporunconductordebajadayunelectrododetierra.Otrosmediosparalelossondemenorimportancia.Cuandoseusantorresopostesmetlicoscomoconductoresdebajada,laimpedancianoseconsidera.Solamenteloselectrodosdetierra,adquierenunagranimportanciacomoelementosdelsistemadeaterrizajeensuimpedanciaatierra.

Deestosdatos,esevidentequelareduccindelaImpedanciadeSurgedelaconexinatierra,esdelomsimportanteparaaumentarlaseguridaddeunaposiblecorrientedeflameo,yporlotanto,permitirunincrementoenunalongituddelclarointerpostalseguro.Parareducirlaimpedanciadeinterfasedeaterrizaje,esnecesarioreducirtantolainductanciadelelectrodo,comosuresistenciaDCatierra,dondelaimpedanciaeselproductodeambas.

FIGURA15 LEChadesarrolladoelelectrodoCHEMROD,unELECTRODODETIERRAQUMICAMENTEACTIVADO,diseadoparaalcanzaresosobjetivossimultneamenteenelmismodispositivo.ElCHEMROD,proveeambas,lareduccindelaresistenciaDC,enmenosdel4%delaqueofreceunavarillaconvencionalequivalenteenlongitud(3/4dedimetroy10delongitud),yunaimportantereduccinenlaimpedanciadesurge,menosdel5%deladeunavarillaconvencional.Adems,elusodelRellenoAcondicionadordeTierra(GAF),puederepresentarimportantereduccinenlaresistenciaylaimpedanciadesurgeatierra.Estasventajassondiscutidasyampliadasenotrodocumentotcnico(12).VolviendoalasTablas2y3,esevidentequereduciendolaimpedanciade50Ohmsa25Ohms,elvoltajeinducidoenlosconductoresdefaseescasilamitad.ElCHEMROD,puedereduciresevoltajeenunveintavo(1/20).

CONCLUSIONES

Lasconclusionesdeacuerdoconlosdatosanteriores,sonmuyclaras.EldesempeodelosSistemasdeTransmisinyDistribucinenunmediodeDescargasElctricasAtmosfricas,puedeEFICIENTARSEsignificativamente.

Especficamentecomosemuestraacontinuacin:

1. 1. ElHilodeGuardaconvencional(blindajeohilodetierra),esdeusomarginalenelmejordeloscasos,debidoalainductanciamutuaentreelhilodeguardaylosconductoresdefase.

2. 2. Losrayoscolectadosenlasestructurasdesoporte,reducenelriesgodeflameoysalidasdeoperacindelalnea.

3. 3. ElSistemaColectordeSplineBall(SBCS)deLEC,atraelosrayosalasestructurasdesoportedelaslneas,deestamanera,seprevienenlosrayosenelreadelclarointerpostalyseminimizaelriesgodeunflameooarqueoentrelneas.

4. 4. ElelectrodoCHEMRODdeLEC,ademsreduceelriesgodeunflameoylasalidadeoperacindelalnea,pormediodeunareduccinmuyimportantedelaImpedanciadeSurge,atravsdelainterconexinconlatierrafsica.

5. 5. ElSistemaDisipadorDual(DDS)PREVIENETODOSLOSRAYOSYLASSALIDASDEOPERACINDELASLNEAS,peroesrecomendablesolamente,cuandoelcostosejustifiqueporlainversin,operacincontinua,riesgosyotrosfactoresdelainstalacinquesepretendaproteger.

LISTADEREFERENCIAS

(1)(1) Carpenter,RoyB.,LightningPreventionforTransmissionandDistributionSystems,AmericanPowerConference,Chicago,Vol.49,1987.

(2)(2) Uman,Martin,TheLightningDischarge,AcademicPress,1987.

(3)(3) Carpenter,RoyB.,LightningStrikeProtection,Criteria,ConceptsandConfiguration,ReporteNLEC0186,RevisadoAgosto1993.

(4)(4) Grzybowski,Stan,EffectivenessofDissipatorsUsedforLightningProtectionon115KVTransmissionand13KVDistributionLines(Rev.1).ReportefinalfechadoEnero1992.

(5)(5) Carpenter,RoyB.NewandMoreEffectiveStrikeProtectionforTransmissionDistributionSystems,Diciembre1992.

(6)(6) LightningProtectionManualforRuralElectricSystems,NRECAProyectodeInvestigacin825,1983,REAWashingtonDC.

(7)(7) Golde,R.H.,LightningPerformanceofHighVoltageDistributionSystems,ProcedimientosdelIEEE,113N4,Abril1966.

(8)(8) Eriksson,A.J.,TheIncidenceofLightningStrikestoPowerLines,IEEETransaccionesenEntregadeEnerga,Julio31987.

(9)(9) Merritt,S.,DesignChartstoRelateTransmissionLineParameterstoFlashoverProbability,UnionCampPaperCo.,Franklin,VA,1988.

(10) (10)Chalmers,Alton,AtmosphericElectricity,PergamonPress,1967.

(11) (11)Davis,Charles,LightningandFiberOptics,Transmission&DistributionWorldExpo92,Indianapolis,Indiana,Noviembre11,1992.

(12) (12)Carpenter,RoyB., DesigningforaLowResistanceEarthInterface,Lecinc.December1994.