Descargas atmosféricas y su efecto en las líneas de transmisión

Por Nestor Alfonso Rivera: Podemos afirmar que la causa principal de salida de las líneas son las descargas atmosféricas, es decir, los sobrevoltajes producidos por estas descargas.

Entre las salidas producidas por descargas atmosféricas se deben distinguir dos tipos: las salidas debidas a fallas de apantallamiento y las debidas a flameo inverso.

Salidas por fallas de apantallamiento

Estas salidas se deben a la caída de un rayo directamente sobre el conductor de fase, por falla del cable de guarda, encargado del apantallamiento de la línea.

Un rayo de 30kA, (que es muy probable) produce en una línea con impedancia característica de 400 ohmios, ondas de voltaje de lado y lado del punto de impacto de 6000 kV, que exceden por amplio margen el BIL de una línea de 220kV (aproximadamente de 1050kV).

Por esta razón la probabilidad de que haya flameo entre el conductor y la cruceta o entre dos fases adyacentes y se presente una posterior salida de la línea, es muy cercana al 100% si falla el apantallamiento.

Salidas por flameo inverso

Cuando la descarga cae sobre el cable de guarda, viaja hasta la torre más cercana, (a cada lado del punto de impacto), donde busca su camino a tierra. Parte de la onda de choque se reflejará por el cable de guarda hacia atrás, parte se refractará por el cable hacia delante y la mayor parte, baja por la torre hacia tierra. Debido a la impedancia de la torre y a la resistencia de puesta a tierra, se forman a todo lo largo de aquella, voltajes de un valor bastante alto.

Cuando el voltaje en la cruceta es muy alto con respecto al conductor, tenemos el flameo cuyo punto de mayor voltaje es la cruceta, llamado flameo inverso, (back flashover). Este flameo puede ocasionar, dependiendo de la calibración del sistema de protección, una salida de la línea.

Para prevenir estos casos las Buenas Practicas de la Ingeniería de los Sistemas de Puestas a tierra puede ser resumida en:

• Medición de la Resistividad previamente al diseño del S.P.T
• Diseño del Sistema de Puesta a Tierra por cada Estructura
• Selección Especializada de los D.P.S
• Selección Especializada de Materiales – RETIE
• Selección Especializada de Herramientas
• Selección Especializada de Equipos de Medición
• Talento Humano Certificado (Realización de Pruebas Previas)
• Medición de la Equipotencialización
• Medición en Baja Frecuencia del S.P.T.- ( Método de la Caída de Potencial )
• Medición en Alta Frecuencia del S.P.T. – ( Método de la Caída de Potencial )
• Y el Porcentaje permitido del 10 % máximo como diferencia entre el valor del S.P.T. diseñado VS el Construido

Estas prácticas nos permiten construir óptimamente: El Apantallamiento, El Sistema de Puesta a Tierra, y la Instalación de los D.P.S; y de esta forma poder garantizar en un 100% que no ocurran salidas de las Líneas por Sobretensiones causadas por los Rayos.

Estas Buenas Prácticas se traducen en una sola palabra CONFIABILIDAD.

Es una tarea que requiere de una gran Inversión económica, pero que debe incluirse en todo Proyecto Eléctrico,  de lo contrario, en caso de ocurrir salidas de la línea por sobretensiones atmosféricas, se podría incurrir en grandes pérdidas económicas.

Sugiero que debería de crearse en nuestras Universidades un Programa Académico de Especialización de Sistema de Puesta a Tierra y Apantallamiento. Mínimo de 180 Horas 3 Módulos Diseño, Construcción y Medición, de esta forma se solucionarían muchos problemas eléctricos.

Se agradece por el valioso aporte al ingeniero Nestor Alfonso Rivera (Experto en pruebas especializadas en puestas a tierra).

Bibliográfica, Boletín técnico de Gamma