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28 mayo, 2017

El apartarrayos

EL APARTARRAYOS
 
Las sobretensiones que se presentan en las instalaciones de una subestación eléctrica pueden ser de dos tipos:
 
– Sobretensiones de tipo atmosférico.
– Sobretensiones por fallas en el sistema.
 

Para proteger dicha instalación contra la sobretensión necesitamos el uso de los apartarrayos, los cuales se encuentra conectado permanentemente en el sistema y operan cuando se presenta una sobretensión de determinada magnitud, descargando la corriente a tierra.

 

apartarrayosEl apartarrayos se conecta entre línea y tierra, consiste básicamente de elementos resistores en serie con gaps o explosores. Los elementos resistores ofrecen una resistencia no lineal, de manera tal que para voltajes a la frecuencia normal del sistema la resistencia es alta y para descargar corrientes la resistencia es baja.

 
TIPOS DE APARTARRAYOS
 

Se fabrican diferentes tipos de apartarayos, basados en el principio general de operación; por ejemplo: los más empleados son los conocidos como “apartarrayos tipo autovalvular” y “apartarrayos de resistencia variable (de óxido metálico)”.

 
Apartarrayos tipo autovalvular
 

El apartarrayos tipo autovalvular consiste de varias chapas de explosores conectados en serie por medio de resistencias variable cuya función es dar una operación más sensible y precisa. Estos elementos están contenidos en porcelana y al conjunto, se le llena con un gas inerte como el NITRÓGENO. Se emplea en los sistemas que operan a grandes tensiones, ya que representa una gran seguridad de operación.

 

Apartarrayos tipo autovalvular

 
Apartarrayos de resistencia variable
 
El apartarrayos de resistencia variable funda su principio de operación en el principio general, es decir, con dos explosores, y se conecta en serie a una resistencia variable. Se emplea en tensiones medianas y tiene mucha aceptación en el sistema de distribución.
 
apartarrayos-2
 
Explosor o gap
 

El explosor o unidad de gap consiste de dos tiras o cintas separadas dentro de un contenedor de cerámica sellado que se puede llenar con nitrógeno. Normalmente se instala un contador de descargas entre la terminal de tierra del apartarrayos y la tierra de la instalación.

 
FUNCIONES QUE DEBE CUBRIR UN APARTARRAYOS
 
Para que protejan adecuadamente, los apartarrayos deben cumplir las siguientes funciones:
 
– No deben permitir el paso de corriente a tierra, cuando la tensión sea normal.

– Cuando el voltaje se eleva a una cantidad definida, deben proporcionar un camino a tierra para disipar la energía transitoria sin que haya un aumento en el voltaje del circuito.

– Tan pronto como la tensión se ha reducido por debajo del ajuste del apartarrayos, el apartarrayos debe detener el flujo de corriente a tierra y sellarse para aislar el conductor de tierra.

– Los apartarrayos no deben ser dañados por las descargas y debe ser capaz de repetir automáticamente su acción con tanta frecuencia como se requiera.
 
PRUEBAS ELÉCTRICAS A REALIZAR PARA UN APARTARRAYOS DE 23 KV
 
Medición de resistencia de aislamiento
 

En este caso la resistencia de aislamiento se mide por fase, con la conexión roja (+) del megger en la parte superior del apartarrayos y la terminal negra (-) en la base durante un minuto aplicando 5000 V de CD, cabe aclarar que la base del apartarrayos debe ser aterrizada por medio de una conexión a tierra.
“Valor mínimo de aceptación: Dynavar (Ohio Brass) 125 Megaohms por KVRMS de MCOV”.

 
Medición del Factor de Potencia
 

Esta prueba se debe de realizar a los dos cuerpos que forman parte del apartarrayos, la conexión que se utiliza para esta prueba es con el cable de alta tensión en la parte en donde se unen los dos cuerpos del apartarrayos y el cable de baja tensión en la parte alta del apartarrayos, para poder medir el primer cuerpo del apartarrayos es necesario utilizar la posición de UST.
 
Ha tenido éxito en la gran variedad de apartarrayos para localizar aquéllos que podrían fallar bajo esfuerzos de voltajes normales de operación. El objetivo de efectuar la prueba de factor de potencia en apartarrayos es descubrir, a través de los valores de pérdidas en miliwatts, los defectos producidos por la contaminación en los gaps, suciedad en los elementos autovalvulares, humedad, sales metálicas, así como corrosión en el gap, porcelanas despostilladas o porosas.

 
MANTENIMIENTO PREVENTIVO A UNA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA COMPACTA
 

 
DESENERGIZACIÓN DE UNA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA COMPACTA
 

 
LA REGULACIÓN DE LOS APARTARRAYOS SEGÚN LA NOM (NORMA OFICIAL MEXICANA)
 
ARTÍCULO 280 – APARTARRAYOS
 
A) DISPOSICIONES GENERALES
 
280-3. Número necesario.
 

Cuando se utilice como un elemento en un punto del circuito, el apartarrayos se debe conectar a cada conductor de fase. Se permite que una misma instalación de apartarrayos proteja a varios circuitos interconectados, siempre que ningún circuito quede expuesto a sobretensiones cuando esté desconectado de los apartarrayos.

 
280-4. Elección del apartarrayos.
 

a) Para circuitos de menos de 1000 V. La capacidad nominal de los apartarrayos debe ser igual o mayor que la tensión eléctrica continua de fase a tierra a la frecuencia de suministro que se pueda producir en el punto de aplicación. Los apartarrayos instalados en circuitos de menos de 1000 V deben estar aprobados y listados para ese fin.
b) En circuitos de 1 kV y más, tipo carburo de silicio. La capacidad nominal de los apartarrayos tipo carburo de silicio no debe ser inferior a 125% de la tensión eléctrica máxima continua de fase a tierra disponible en el punto de aplicación.

 
B) INSTALACIÓN DE LOS APARTARRAYOS
 
280-11. Localización.
 

Está permitido instalar apartarrayos en interiores o exteriores, pero deben ser inaccesibles a personas no calificadas, y lo más cerca posible del equipo. Excepción: Los apartarrayos aprobados y listados para su instalación en lugares accesibles.
En instalaciones en vía pública, deben instalarse apartarrayos en los puntos normalmente abiertos. Cuando se trate de sistemas subterráneos, el apartarrayos debe ser de frente muerto.

 
280-12. Tendido de los cables de los apartarrayos.
 
El conductor utilizado para conectar el apartarrayos a la red o cables y a tierra no debe ser más largo de lo necesario, y se deben evitar curvas innecesarias.
 
C) CONEXIÓN DE LOS APARTARRAYOS
 
280-21. Instalados en acometidas de menos de 1000 V.
 
Los conductores de conexión a la red y a tierra no deben ser de tamaño nominal inferior a 2,082 mm2 (14 AWG) en cobre ni menor a 13,3 mm2 (6 AWG) enaluminio. El conductor de puesta a tierra de apartarrayos se debe conectar a uno de los siguientes elementos:
(1) Al conductor puesto a tierra de la acometida;
(2) Al conductor del electrodo de puesta a tierra;
(3) Al electrodo de puesta a tierra de la acometida o (4) a la terminal de puesta a tierra de equipo de acometida.
En los elementos (2) y (3) anteriores, el conductor de puesta a tierra debe ser de cobre.
 
280-22. Instalados en el lado de la carga en instalaciones de menos de 1000V.
 

Los conductores de conexión de apartarrayos a la red y a tierra no deben ser de tamaño nominal inferior a 2,082 mm2 (14 AWG) en cobre ni menores a 13,3 mm2 (6 AWG) en aluminio. Se permite conectar un apartarrayos entre dos conductores cualesquiera (de fase, puesto a tierra o conductor de puesta a tierra). El conductor de puesta a tierra y el puesto a tierra sólo se deben conectar entre sí cuando funcione el apartarrayos normalmente durante una sobretensión.

 
280-25. Toma de tierra.
 

Excepto lo indicado en este Artículo, las conexiones de puesta a tierra de los apartarrayos se deben hacer como se indica en el Artículo 250. Los conductores de puesta a tierra no deben ir en una envolvente metálica a no ser que estén conectados equipotencialmente a ambos extremos de dicha envolvente.

 
280-26. Sistemas aéreos en anillo y en transiciones.
 
Deben instalarse apartarrayos en el punto abierto de sistemas aéreos en anillo y en transiciones de línea aérea a subterránea.
 
280-27. Instalación en interiores.
 
Cuando se instalen apartarrayos en el interior de edificios, deben ubicarse fuera de pasillos y alejados de otros equipos, así como de materiales inflamables.
 

280-28. Resguardo.
 
Los apartarrayos y sus accesorios deben resguardarse, ya sea por su elevación o por su localización en sitios inaccesibles a personas no calificadas; o bien, protegidos por defensas o barandales, similares a los que se mencionan en 710-35.

 
280-29. Conexión de puesta a tierra.
 

a) Conductores de puesta a tierra. Los apartarrayos deben ser puestos a tierra lo más directamente posible y deben cumplir con el tamaño nominal mínimo señalado en 280-23.
b) Conexión de puesta a tierra de partes metálicas de apartarrayos. Cuando no sea factible el resguardo de los apartarrayos como se indica en 280-28, su estructura y partes metálicas que no conducen corriente eléctrica, deben ser puestos a tierra.
c) Apartarrayos instalados en terminales de cables subterráneos. Cuando se instalen en terminales de cables subterráneos con cubiertas metálicas, éstas deben conectarse al mismo sistema de tierra de los apartarrayos.

 
Se agradece a Grego B. del blog apartarrayos6im6 por el valioso aporte.

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