Pararrayos

DESCARGADORES DE SOBRETENSION

Descargador (DPS)

Los descargadores de sobretensión es un dispositivo para protección de equipos eléctricos, el cual limita el nivel de sobretensión mediante de la absorción de la mayor parte de la energía transitoria minimizando la transmitida en los equipos y reflejando la otra parte hacia loa red. No es correcto llamarlo pararrayo

En una subestación los DPS son los dispositivos encargados de proteger el transformador de sobretensiones externas que surgen por descargas atmosféricas el DPS limita la tensión que lleva a los bornes del transformador enviando a tierra la sobretensión actualmente se emplean DPS de óxido de ZINC conformados por varistores de ZnO en serie ubicados en el interior de un cilindro de porcelana, los cuales disminuyen su resistencia externa ante la presencia de una sobre tensión dirigiéndola a tierra.

En la evaluación del DPS se toma en consideración sus elementos internos de absorción de energía y el comportamiento de su aislamiento ante elementos externos. La capacidad de aislamiento externo para reaccionar antes contaminantes es de suma importancia para lograr una aplicación adecuada

Concepto general

El descargador de sobretensión es el dispositivo encargado de proteger el transformador de sobretensiones externas que surgen por descargas atmosféricas. Como también está destinado a proteger los aparatos eléctricos de elevadas tensiones transitorias y a limitar la duración

Función

La principal función de un descargador de sobretensión es minimizar un determinado nivel de sobretensión que se presente ya sea por una descarga atmosférica o por una maniobra en una estación.

Tipos de sobre tenciones

Sobretensiones temporales

Dentro de este grupo están aquellas sobretensiones de larga duración (varios milisegundos), poco amortiguadas y de frecuencia igual o próxima a la frecuencia de operación. Ejemplos de sobretensiones temporales son las debidas a un cortocircuito entre una fase y tierra, o a un problema de ferrorresonancia.

Maniobra

Una sobretencion de este tipo es fuertemente amortiguada, de corta duración y puede presentar un rango de frecuencias que varían entre los 2 y los 10 kHz. Su origen puede estar por una maniobra de conexión o desconexión, sin embargo puede haber otras causas que den lugar a una sobretensión de este tipo por ejemplo un cortocircuito puede causar transitoriamente una sobre tensión que se clasificaría dentro de este grupo

atmosférico

Son debidas a una descarga atmosférica, tienen una duración muy corta y una amplitud que puede ser varias veces la tensión de pico nominal

Diseño

Aislador

Brida con desviador de gas

Junta

Diafragma de alivio de presión

Resorte de presión

Resistencia de óxido metálico

Operación de los descargadores

La operación de un descargador de sobre voltaje se traduce en una falla de fase a tierra momentánea que el descargador debe ser capaz de despejar antes que actúen los dispositivos de protección

Parámetros de un DPS

Corriente de descarga de un DPS: es la corriente que pasa por el descargador de sobre tensión en un pulso

Corriente de descarga nominal de un DPS: es el valor pico de la corriente de descarga en un impulso.

Tensión nominal del descargador: es el valor de la tensión con que se designa el descargador

Tensión continua de operación: máxima tensión eficaz a frecuencia industrial que puede ser aplicada entre los bornes de línea y tierra del descargador en forma continua.

Tensión nominal de descarga : es el valor pico de la corriente de descarga con una forma de impulso que se usa para la clasificar un descargador

Corriente de fuga: corriente que circula a través del descargador debido a la tensión del servicio de la red

Corriente de impulso de cierre de descargador: es el valor pico de la corriente de descargar con un frente de onda entre 30 y 100 µs.

Corriente permanente de un descargador: es la corriente que fluye a través de un DPS cuando esta energizada a la tensión permanente de trabajo y dado que consta de una componente resistiva y capacitiva, puede variar con la temperatura y efecto de capacidad parasitas entre las unidades.

Frecuencia nominal: es la frecuencia para la cual se diseñó el DPS

Corriente continua del DPS: es la corriente que circula por el descargador de sobre tensión cuando se aplica entre sus terminales la tensión de operación

Tensión residual de un DPS: es el valor pico de la tensión que hay en los terminales del DPS en el momento que circula la corriente de descarga.

Requisitos del DPS

Los DPS utilizados en media tensión con envolventes en material de porcelana, deben contar con algún dispositivo de alivio de sobretensión automático que ayuda aprevenir la explosión del equipo

Los DPS utilizados en media tensión con envolvente en material polimérico, debe contar con algún dispositivo externo de desconexión en caso de quedar en corto circuito

En caso de explosión del DPS, el material aislante no debe lanzar fragmentos capaces de hacer daño a las personas o equipos adyacente

PARARRAYOS

Al principio de la década de 1980 se empezó hacer popular el pararrayo que no utiliza los saltachispas internos o gas. Estos nuevos pararrayos utilizan como elementos activos varistores de óxido de zinc (ZnO) ensamblados en serie, en una o más columnas, dentro de bujes de porcelanas

La tensión asignada de estos pararrayos se selecciona de acuerdo con las sobretensiones temporales encontradas durante fallas a tierra, pero también se debe tener en cuenta la duración de la sobretensión, la tensión máxima del sistema y el grado de contaminación del sitio para así especificar la distancia de fuga requerida y evitar alteraciones en la distribución de tensiones en la superficie de la porcelana, las cuales pueden producir sobrecalentamiento en los varistores de (ZnO) por hacerse más conductores (incremento de la corriente de fuga interna) al aumentárseles el gradiente de tensión. La tensión residual en los bornes del pararrayo depende de la característica corriente-tensión de los varistores, es decir. De la magnitud de la corriente de la onda incidente

Durante las sobretensiones temporales producidas especialmente en las fases sanas cuando existe una falla a tierra, aumentara la corriente de fuga en los varistores de los pararrayo de (ZnO), lo cual va a determinar su capacidad térmica. Por lo tanto, es necesario especificar la duración total del cortocircuito, la cual depende del tiempo de operación

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