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• juanangelmallorquin

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Equipos de Subestaciones - Pararrayos Pararrayos: Son unos 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. Características del dispositivo: Un dispositivo de protección efectivo debe tener tres características principales: -

Comportarse como un aislador mientras la tensión aplicada no exceda de cierto valor predeterminado. Convertirse en conductor al alcanzar la tensión ese valor y conducir a tierra la onda de corriente producida por la onda de sobre tensión. Una vez despreciada la sobre tensión y restablecida la tensión normal, el dispositivo de protección debe ser capaz de interrumpir la corriente. Estas características se logran con el aparato llamado pararrayos.

Los pararrayos cumplen las siguientes funciones: 1 – Descargar las sobretensiones cuando su magnitud llega al valor de la tensión disruptiva de diseño. 2 – Conducir a tierra las corrientes de descarga producidas por las sobretensiones. 3 – Debe desaparecer la corriente de descarga al desaparecer las sobre tensiones. 4 – No deben operar con sobre tensiones temporales, de baja frecuencia. 5 – La tensión residual debe ser menos que la tensión que resisten los aparatos que protegen. Las sobretensiones se pueden agrupar en las categorías siguientes:

Equipos de Subestaciones - Pararrayos 1 – Sobre tensiones de impulso por rayo: son generadas por las descargas eléctricas en la atmosfera. Tienen una duración del orden de decenas de micro segundos. 2 – Sobre tensiones de impulso por maniobra: Son originadas por la operación de interruptores. Producen ondas con frecuencia del orden de 10 KHz y se amortiguan rápidamente, tienen una duración de orden de milisegundos. 3 – Sobre tensiones de baja frecuencia (60 Hz): se originan durante los rechazos de cargas en un sistema, por equilibrio en una red o cortocircuito de fase a tierra. Tienen una duración de orden de algunos ciclos. Los pararrayos deben quedar conectados permanentemente o llos circuitos que protegen y entrar en operación en el instante en que la sobre tensión alcanza un valor convenido, superior a la tensión máxima del sistema. Tipos de pararrayos: 1 – Cuernos de arqueo: 2 – Pararrayos autovalvulares: 3 – Pararrayos de óxidos metálicos: 1 – Cuernos de arqueo: es el caso de los pararrayos más primitivos y pueden estar formados por un solo explosor, caso mas sencillo, o varios explosores en serie, conectador por un lado al circuito vivo que se va proteger y por el otro lado a la red de tierra.

Equipos de Subestaciones - Pararrayos

2 – Pararrayos auto-valvulares: Los pararrayos casi exclusivamente utilizados actualmente se denominan pararrayos auto-valvulares o, también, descargadores auto-valvulares y, mientras no digamos expresamente lo contrario, nos referiremos a este tipo de pararrayos. Un descargador auto-valvular AEG está constituido por un explosor y una resistencia en serie. El explosor está ajustado para que salte la descarga entre sus electrodos a cierta tensión convenida, lo que establece la conexión con tierra a través de la resistencia. Después de la disminución del valor de la sobretensión, el explosor suprime, a su próximo paso por cero, la corriente de la red, que se restablece a la tensión de servicio pero cuya intensidad está limitada por la resistencia; por lo tanto, la línea queda nuevamente separada de tierra. La resistencias se conectan en serie y están hechas de carburo de silicio (SiC) que tiene la propiedad de variar su resistencia con rapidez, disminuyendo cuanto mayor es la tensión aplicada y adquiriendo un valor elevado cuando esta tensión es reducida, o sea que tiene una característica de resistencia eléctrica muy adecuada para el funcionamiento del pararrayos, ya que a la tensión de servicio opone mucha resistencia al paso de la corriente mientras que, en caso de sobretensión, su resistencia eléctrica disminuye, permitiendo así la fácil descarga a tierra con la consiguiente eliminación de la sobretensión. El explosor de un pararrayos tiene una doble misión: debe cebarse en caso de aparición de la sobretensión y, después, debe suprimir la corriente de fuga a su paso por cero, después del amortiguamiento de la onda de sobretensión.

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3 – Pararrayos de óxidos metálicos (óxido de zinc ZnO): Tienen su base en las investigaciones que se han venido efectuando sobre las propiedades semiconductoras de los óxidos metálicos. Este tipo de pararrayos está constituido también en que la curva de tensión corriente de las resistencias es menos lineal que la del caso de carburo silicio, conduce cuando la tensión es superior a la tensión máxima de referencia y cierra la conducción prácticamente a un valor cero cuando la tensión regresa a su valor normal. Los pararrayos están constituidos por varias piezas de resistencias no lineal de oxido de zinc, apiladas dentro de una columna hueca de porcelana, sin entre hierro. Ventajas de los óxidos de zinc sobre los de tipo convencional: 1 – Como no tienen entre hierro, su protección es constante. 2 – Por su característica de tensión-corriente menos lineal que los de tipo convencional no permite el flujo de corriente posterior, causada por una sobre tensión. 3 – Debido a que absorbe menos energía que los convencionales puede soportar mayor cantidad de rayos y operaciones de interruptores.

Equipos de Subestaciones - Pararrayos 4 – El volumen de las partes activas se reducen respecto al tipo convencional, lo que los hace más compactos.

Características constructivas de los pararrayos: La envolvente de los pararrayos será polimérica, de goma de silicona, los materiales estarán de acuerdo a la norma ANSI C62.11. El fabricante indicará todos los ensayos de envejecimiento climático realizados este envolvente, este envolvente se dispondrá sobre la empaquetadura de los elementos valvulares de oxido metálicos, realizadas mediante resinas epoxi reforzada fibra de vidrio, garantizado la máxima estanqueidad. Las placas inferior y superior de cierre de la empaquetadura se realizarán en acero inoxidable. El pararrayos se suministrará con un soporte aislante, moldeado con poliéster reforzado con fibra de virio. El terminar de tierra incluirá dispositivo de desconexión o explosor de aislación. Las condiciones usuales de servicio se recogen en la norma ANSI C62.11, apartado 4.1, que dice: que el pararrayos podrá ir montado con una caperuza aislante protectora que se considerará independiente.

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Hilos de Guarda:

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Para garantizar la eficiencia de los hilos de guarda, se debe ajustar la aislación entre conductores e hilo de guarda a las consecuencias que produce el golpe de un rayo sobre el hilo de guarda.

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Conexión a tierra de subestaciones. Las estaciones transformadores, involucran superficies grandes y presentan corrientes a drenar de valores importantes, el problema se resuelve materializando una red de puesta a tierra formada por mallas. Se utilizan jabalinas (de cobre) por tener un mejor comportamiento para drenar corrientes de impulso que se presentan en los descargadores, o en el neutro de los transformadores, en tensiones muy elevadas. La conexión a tierra de subestaciones es sumamente importante. Las funciones de conectar a tierra un sistema se enumeran a continuación:  Proporcionar la conexión a tierra para el neutro a tierra para transformadores, reactores y capacitores.  Constituyen la trayectoria de descarga a pararrayos de barra, protectores, espinterómetros y equipos similares.  Garantizan la seguridad del personal de operación al limitar las diferencias de potencial que puedan existir en una subestación.  Proporcionan un medio de descargar y des energizar equipo para efectuar trabajos de conservación en el mismo.  Proveen una trayectoria de resistencia suficientemente baja a tierra, para reducir al mínimo una elevación del potencial a tierra con respecto a tierra remota. Los requerimientos de seguridad de las subestaciones exigen la conexión a tierra de todas las partes metálicas de interruptores, estructuras, tanques de transformadores, calzadas metálicas, cercas, montajes de acero estructural de edificios, tableros de conmutación, secundarios de transformadores de medida, etc., de manera que una persona que toque el equipo o se encuentre cerca del mismo, no pueda recibir descarga peligrosa si un conductor de alto voltaje relampaguea o entra en contacto con cualquier parte del equipo arriba enumerado. En general, esta función se satisface si toda la armazón metálica con la que una persona pueda hacer contacto o que una persona pueda tocar al estar de pie en tierra, se encuentra de tal modo unida y conectada a tierra que no puedan hacer

Equipos de Subestaciones - Pararrayos potenciales peligrosos. Esto significa que toda parte individual del equipo, toda columna estructural, etc., debe tener su propia conexión al emparrillado a tierra de la estación.