CABLES DE GUARDA

INTEGRANTES:

TEJADA MEDINA MARCO ANDRÉ

GAMA LUNA KLEYTOON

GUILLÉN GUILLÉN ERICK

PERTURBACIONES EN REDES ELÉCTRICAS

• Las redes eléctricas están sometidas a los siguientes tipos de perturbaciones eléctricas:

1. Perturbaciones internas temporales de duración prolongada.

2. Perturbaciones internas de maniobra

3. Perturbaciones externas o atmosféricas

PERTURBACIONES EXTERNAS O ATMOSFÉRICAS

• Son perturbaciones de una duración pequeña y están muy fuertemente amortiguadas. Se producen generalmente por la caída de un rayo sobre las líneas.

• Se ha determinado que según sea la polaridad del centro de carga de la nube, así resulta la polaridad del rayo. Entre el 80 y el 90 % de los rayos son negativos. Mientras que los rayos negativos están formados generalmente por varias descargas, los rayos positivos suelen constar de una sola descarga.

• Se considera que la intensidad media durante cada descarga principal llega hasta 20.000 / 50.000 A, lo que origina en su recorrido una estrecha columna de aire sobrecalentada a unos 25.000° C. No obstante, la carga eléctrica real transferida desde la nube a tierra es pequeña, pues dura solamente una fracción de segundo. En total se libera una carga de unos 20 Coulomb y la energía promedio de la descarga es de alrededor de 50 kWh. 

CABLES DE GUARDA

DEFINICION:• Los cables de guarda son

conductores conectados a tierra y tiene como fin proteger los conductores de fase en una línea de transmisión y los elementos de las subestaciones contra los sobre voltajes y sobre intensidades ocasionadas por descargas atmosféricas.

CABLES DE GUARDA

• Por razones de seguridad y confiabilidad es necesario conocer el comportamiento de las descargas atmosféricas para lograr la protección de las vidas humanas y lograr diseños adecuados de los cables de guarda y sistemas de protección

UBICACIÓN

• Los cables de guarda instalados en las líneas de alta tensión, son cables sin tensión que se colocan en la parte más alta en las redes de alta tensión.

FUNCIONES

1. Generar un equipotencial de tierra en todo el trazado de la línea, rebajando al mínimo la resistencia de tierra.

2. Intentar captar el rayo durante las tormentas y conducirlo a tierra.

ADVERSIDADES

• Reduciendo la resistencia eléctrica de tierra al mínimo disminuye el riesgo eléctrico para la “TENSIÓN DE TOQUE”; no obstante, en el momento de la descarga el peligro eléctrico se encuentra en la “TENSIÓN DE PASO”.

• TENSIÓN DE PASO:• Es la diferencia de Potencial que podría

experimentar una persona entre sus pies con separación de 1 metro, cuando se presenta una corriente de falla en una estructura cercana puesta a tierra, pero no se tiene contacto con ella.

TENSIÓN DE TOQUE• Diferencia de potencial que podría experimentar

una persona a través de su cuerpo cuando se presenta una corriente de falla y l mismo tiempo parte de su cuerpo se encuentra en contacto con una estructura puesta a tierra.

• INTENTAR CAPTAR EL RAYO• El problema se presenta cuando la resistencia de

puesta a tierra de la torre es alta y la corriente del rayo “rebota” o sea que desarrolla una alta tensión que eleva el potencial de la torre de transmisión con relación a la resistencia de puesta a tierra.

• La descarga atmosférica que cae en el cable de guarda o directamente en la torre, al llegar a la base de la torre (suelo) y encontrar una alta resistencia (resistencia de puesta a tierra de la estructura) no encuentra un medio propicio para el esparcimiento de la corriente del rayo de manera eficiente, y hace que la torre alcance un alto potencial eléctrico.

• La tensión aumenta súbitamente entre el brazo de la torre y el conductor de fase, hasta el punto que se supera el aislamiento proporcionado por el aire exterior a la cadena de aisladores y se presenta un flameo desde el brazo de la torre (que se encuentra a un alto potencial) y el conductor de base.

DISEÑO DEL CABLE DE GUARDA

• El diseño de un cable de guarda consiste básicamente en la determinación de su ubicación en la estructura.

• Las características mecánicas se deben considerar de tal forma, que resista la carga mecánica y no vaya a tener una flecha excesiva.

• Las características eléctricas, deben garantizar bajas pérdidas por inducción y bajos voltajes de paso y de contacto.

Descargas atmosféricas:

• Su formación se da en las nubes y a medida que se incrementa la generación de cargas, aumentara la diferencia de potencial entre la nube y el suelo.

• Cuando la diferencia de potencial es bastante alto, en que se sobrepasa el poder aislante del aire, surgirá lo que se conoce como descarga atmosférica que es descarga eléctrica en forma de destello, que constituye el relámpago (interior de la nube) o el rayo (entre la nube y el suelo).

• Estas descargas pueden llevar corrientes de hasta 200kA pero el promedio oscila en 27kA.

Nivel Isoceráunico:• El nivel Isoceráunico de un lugar es el número

promedio de días al año en los que hay tormenta. Se considera día con tormenta a aquel en el que al menos se oye un trueno.

• Es un parámetro natural generalmente muy variable, es necesario un registro de datos de varios años para inferir el promedio del sitio.

Vano geométrico :

• Describe las características geométricas de la línea en función de la separación entre dos torres. En terreno plano el vano geométrico corresponde a la distancia horizontal entre dos estructuras.

Funciones del cable de guarda:

• Los cables de guarda Interceptan las descargas atmosféricas (tipo rayo) estas descargas son desviadas a tierra a través de una línea de tierra en el soporte. Para que sea efectivo, el cable de guarda deberá tener su puesta a tierra en cada soporte

• El cable de guarda esta compuesto:• Un cable de acero de 5/8 de pulgada de diámetro y conductor alumoweld 3

No 5. El alumweld se fabrica fundiendo aluminio alrededor de un nucleo de acero.

• Cable de acero de 5/8 • Alumoweld 3 No 5

METODOS DE DISEÑO:

• Método del Angulo fijo:

• Método electrogeométrico:

Métodos para el calculo de líneas de guarda:

• Método del Angulo fijo:• El ángulo de apantallamiento es el ángulo real

que existe entre el cable de guarda y el conductor de la fase. Como el que se muestra continuación

• La experiencia con varias líneas indican que un ángulo de 20 grados da resultados satisfactorios, mientras que con ángulos de 45 grados se ha obtenido resultados pobres en la protección de la línea ante descargas atmosféricas.

• Pruebas en el laboratorio indican que un buen ángulo promedio es de 30grados.

Pruebas en el laboratorio indican que un buen ángulo promedio es de 30grados.

Método electrogeométrico:

• Una descarga atmosférica puede caer directo a tierra en la proximidad de una línea de transmisión o impactarse directamente en la línea de transmisión. Esta distancia r denominada distancia de impacto es una función de la magnitud de la corriente de la descarga. La ecuación siguiente permite determinar la distancia de impacto en función de la corriente.

ESQUEMA:

• El método electrogeométrico permite determinar, de forma aproximada, la máxima corriente que provoca una falla del apantallamiento.

Donde:• a :es la distancia horizontal entre el cable de

guarda y el conductor de fase.• h e y : son las alturas del cable de guarda y

conductor de fase respectivamente.• r :es la distancia de impacto.• α :es el ángulo de apantallamiento.

CONSIDERACIONES FINALES

• Distancia Insuficiente:El cable de guarda no garantiza una completa protección a las LT, tiene sus limitaciones. En el método electrogeométrico se puede ver que el apantallamiento no es completo pues el conductor de fase no está completamente protegido, para un apantallamiento completo la distancia XS debe ser igual a cero

• Aplicación en Alta Tensión:

El cable de guarda es efectivo en alta tensión, para lííneas de distribución su capacidad de neutralizar descargas directas disminuye, se estima a un 30%.

• Cable de guarda y fibra óptica:El interior del cable de guarda puede contener fibra óptica. Su aplicación es para comunicaciones, sin embargo para este tipo de aplicaciones se utilizan generalmente el criterio de transmisión de datos por onda portadora.

BIBLIOGRAFIA

http://www.paginadigital.com.ar/articulos/2002rest/2002terc/tecnologia/sica85.htmlhttp://www.gamma.co/pdf/boletines/tecnicos/boletin04.pdf