Autoválvulas alta tensión
802. Explica por qué un explosor no es un aparato adecuado para proteger un equipo frente a sobretensiones
El explosor sería el sistema de protección más sencillo y económico que existe, consiste en dos electrodos de las cuales una se conecta al conductor a proteger de las sobretensiones y el otro electrodo se conecta a tierra.
Los dos electrodos están dispuestos de tal forma que cuando se supere la tensión entre ellos para producir un campo, el arco se cebará. Esto es para la rigidez dieléctrica del aire 30 kV/cm.
Sin embargo, la rigidez dieléctrica del aire depende de su temperatura, presión, humedad relativa, polución, etc, con lo que la tensión de ruptura no es siempre la misma. Además, la tensión de cebado varía al envejecer el explosor, por variación de su superficie.
Al cebarse el arco a tierra haría que la tensión entre la fase que recibe la sobretensión y tierra fuera sólo la tensión del arco, con lo que se produce un cortocircuito fase-tierra y actúan las protecciones y una vez cebado el arco ya no es posible extinguirlo a menos que se reduzca la tensión por debajo de la tensión de arco, que en la práctica esto supone la apertura del disyuntor y la interrupción del servicio.
803. Indica cuáles son las ubicaciones típicas de los pararrayos y por qué. Indica de qué depende la efectividad de un pararrayos a la hora de proteger un equipo.
Las ubicaciones típicas de los pararrayos son:
En lugares próximos a los transformadores para evitar la magnificación de tensión debida a reflexiones de onda puesto que la impedancia de onda de un transformador es muy elevada, con lo que la tensión en bornas del transformador se duplica al reflejarse la onda de sobretensión.
En la llegada de líneas en la entrada de la subestación porque es ahí donde están los equipos más caros.
En las conexiones entre líneas y cables puesto que los cables aislados son muy sensibles a las sobretensiones y se pueden dañar con facilidad.
En paralelo con aisladores en puntos críticos de la red en donde en caso de caída de rayo (o por maniobras) se podría producir un arco a tierra con la consiguiente interrupción del servicio (debida a la actuación de las protecciones).
En paralelo con un interruptor para disminuir la tensión transitoria de restablecimiento
Su efectividad depende de la calidad de la red de tierra y que la distancia al equipo que protege sea reducida.
804. Cuál es la misión de los explosores y cuál la de la resistencia no lineal en un pararrayos con explosores. Por qué un pararrayos de óxido de cinc no precisa de explosores mientras que uno de carburo de silicio sí que debe llevarlos. En qué casos los pararrayos de óxido de cinc llevan explosores.
Los pararrayos de carburo de silicio (sic) con explosores necesitaban llevar un explosor en serie porque la corriente de fuga es muy elevada y una resistencia variable (varistor).
El explosor aísla la resistencia en operación normal (reducida corriente de fuga). La resistencia limita la corriente de defecto a tierra y evita que la tensión residual sea demasiado reducida.
Los pararrayos de carburo de silicio sí deben llevar explosores puesto que las fugas son muy altas. Por el contrario, un pararrayos de óxido de cinc no precisa de explosores puesto que tiene un coeficiente de no linealidad superior a los de carburo de silicio.
Cuando se trabaja con redes con neutro aislado en ocasiones es necesario utilizar un explosor en serie para limitar la corriente de fuga a tierra puesto que en este tipo de redes las sobretensiones de falta a tierra tienen una cuantía elevada y puede durar bastante tiempo.
805. Ventajas de los pararrayos de óxido de cinc frente a los de carburo de silicio
Tienen un coeficiente de no linealidad superior a los de SiC, lo que permite prescindir de explosores y simplifica su construcción.
Presentan una tensión residual muy estable debido a la ausencia de explosores que elimina el carácter errático asociado a su desgaste.
Disminuye el riesgo de explosión por sobretensiones internas.
Cuando están encapsulados en resina aumentan la capacidad de disipación energía.
Se determina su grado de envejecimiento midiendo la corriente de fuga
Posee un paso muy rápido de la regíón de alta impedancia a la regíón de baja impedancia. Esto es importante ya que las ondas de corriente que el pararrayos debe derivar a tierra son ondas de un frente de onda muy rápido, y si la resistencia no disminuye a una velocidad adecuada puede ocurrir que esa corriente se encuentre con una resistencia elevada y provoque una sobretensión tal que se produzca contorneo de los aisladores del pararrayos.
806. Curva de actuación de un pararrayos de óxido de cinc. Cómo se comporta el pararrayos de cara a la red en cada una de las zonas.
c
1- Regíón de predescarga
2- Regíón de descarga (regíón no lineal)
3- Regíón de alta descarga
806
En la regíón 1 el pararrayos se comporta como un condensador
Corresponde a la operación normal de la red
La no linealidad de la curva permite prescindir de los explosores
La corriente de fuga reducida (10-5 A/mm2) y proporcional a la tensión. Esta aumenta al aumentar la temperatura.
A temperaturas elevadas podría darse la destrucción del material
En la regíón 2 el pararrayos se comporta como una resistencia
No existe dependencia entre la corriente de descarga y la temperatura
Zona no lineal
I: Corriente de descarga a tierra
U: Tensión residual
30<><>
En la regíón 3 el pararrayos se comporta como una resistencia
Es una regíón de alta descarga
807. Enumera las carácterísticas que han de especificarse a la hora de comprar un pararrayos de óxido de cinc
- Tensión de funcionamiento continuo (MCOV)
- Tensión nominal (asignada) Ur
- Capacidad para soportar sobretensiones temporales TOVc
- Corriente nominal de descarga
- Tensión residual (tensión de descarga)
- Clase de descarga
- Línea de fuga
- Tipo de envolvente
- Dispositivo de desconexión
808. Indica las carácterísticas que han de especificarse a la hora de comprar un pararrayos de óxido de cinc para que no actúe en los casos en los que no debe actuar e indica cómo se determina el valor de dichas carácterísticas.
Tensión de funcionamiento continuo ( MCOV)
Tensión eficaz máxima que se puede aplicar al pararrayos durante un tiempo indefinidamente largo.
Se elige un pararrayos capaz de soportar la tensión máxima de la red. 
Se recomienda que Uc sea al menos un 5% mayor que la Uc.
Capacidad para soportar sobretensiones temporales TOVc
Máxima tensión temporal que es capaz de soportar durante un tiempo determinado (1s, 10s).
Las sobretensiones temporales son debidas a faltas fase tierra, pérdida de carga en líneas, resonancias y ferroresonancia. Es típicamente un 25% mayor que MCOV, pero depende del dimensionado térmico del pararrayos. La cuantía de la sobretensión que se puede aguantar depende del tiempo de aplicación.
808
Para el caso de sistemas aislados, las sobretensiones temporales pueden tener una duración prolongada. En esos casos se prefiere el uso de pararrayos de óxido de zinc con explosores.
Tensión nominal (asignada) Ur
Máxima tensión de frecuencia industrial que es capaz de soportar durante 10s después de haber sometido al pararrayos a impulsos de corriente normalizados.
Se elige en función de la tensión más elevada de la red, el valor de las sobretensiones temporales y de su duración:
Si duración<10s entonces=»» ur=»»>10s>
Si duración >10s entonces Ur≥1,05·TOV
809. Indica las carácterísticas que han de especificarse a la hora de comprar un pararrayos de óxido de cinc para que su comportamiento durante la actuación sea el deseado. ///
Básicamente son: /// Corriente nominal de descarga.
Es la corriente que puede circular por el pararrayos en la zona de descarga. Los pararrayos se ensayan con un impulso de corriente de ese valor de cresta y se eligen para tres valores normalizados de 5, 10 y 20 kA. La selección entre los tres se realiza en función de la tensión nominal de la red.
Tensión residual (tensión de descarga)
Es un valor de cresta que aparece en bornas del pararrayos durante la descarga. Sirve para determinar el nivel de protección que proporciona el pararrayos. Depende de la forma de onda de la corriente a descargar./// Clase de descarga.
Es la capacidad del pararrayos para disipar energía de descarga de una línea. Esta depende de la corriente nominal de descarga, de la tensión residual y del tiempo. Existen clases de descarga de 1 a 5 siendo el mayor precio el de clase 5./// Las sobretensiones más severas en cuanto a energía se producen con la conexión y reenganche de líneas de gran longitud, la desconexión de bancos de condensadores o de cables y la caída de rayos en lugares próximos. /// W=Ures ·T·(UL-Ures)/Z ///
La norma UNE 60099-5 facilita otras fórmulas a aplicar para el caso de conexión de baterías de condensadores y para caída de rayos.
811. Qué es la clase de descarga en un pararrayos. ¿Cómo se elige?¿Qué relación guarda con la corriente nominal de descarga?
Clase de descarga///
Es la capacidad del pararrayos para disipar energía de descarga de una línea. Esta depende de la corriente nominal de descarga, de la tensión residual y del tiempo. Existen clases de descarga de 1 a 5 siendo el mayor precio el de clase 5./// Se eligen dependiendo del valor de la corriente de descarga.
Clases 1 y 2 para líneas apantalladas.
Clases 2 y 3 para líneas sin apantallar
La utilización de las clases 1 ó 2 depende de la resistencia de puesta a tierra de los apoyos, de la longitud de la línea y del nivel isoceráúnico.
Las sobretensiones más severas se producen con la conexión y reenganche de líneas de gran longitud, la desconexión de bancos de condensadores o de cables y la caída de rayos en lugares próximos. /// La expresión para energía disipada por el pararrayos en el caso de energización o reenganche de líneas es: /// W=Ures ·T·(UL-Ures)/Z///
La norma UNE 60099-5 facilita otras fórmulas a aplicar para el caso de conexión de baterías de condensadores y para caída de rayos.
813. Cuando un equipo está protegido por un pararrayos ¿la tensión que le llega al equipo viene determinada únicamente por el pararrayos? ¿o hay otros factores que influyan?
La tensión del equipo depende de dos factores:
Reflexión de onda
Si la onda reflejada es positiva se suma a la onda incidente y se puede tener más tensión de bornas del equipo.
Caída de tensión
La efectividad de un pararrayos es muy dependiente de la calidad de la red de tierra y de la distancia al equipo que protege sea reducida.
802. Explica por qué un explosor no es un aparato adecuado para proteger un equipo frente a sobretensiones
El explosor sería el sistema de protección más sencillo y económico que existe, consiste en dos electrodos de las cuales una se conecta al conductor a proteger de las sobretensiones y el otro electrodo se conecta a tierra.
Los dos electrodos están dispuestos de tal forma que cuando se supere la tensión entre ellos para producir un campo, el arco se cebará. Esto es para la rigidez dieléctrica del aire 30 kV/cm.
Sin embargo, la rigidez dieléctrica del aire depende de su temperatura, presión, humedad relativa, polución, etc, con lo que la tensión de ruptura no es siempre la misma. Además, la tensión de cebado varía al envejecer el explosor, por variación de su superficie.
Al cebarse el arco a tierra haría que la tensión entre la fase que recibe la sobretensión y tierra fuera sólo la tensión del arco, con lo que se produce un cortocircuito fase-tierra y actúan las protecciones y una vez cebado el arco ya no es posible extinguirlo a menos que se reduzca la tensión por debajo de la tensión de arco, que en la práctica esto supone la apertura del disyuntor y la interrupción del servicio.