A través de los años la generación deenergía eléctrica debía ser transportada deun lugar a otro teniendo inconvenientescon el calibre del conductor al mismovoltaje de generación, por el cual serecurre al cambio de nivel de tensión elmismo origina otros problemas de ordentecnico que son el motivo del estudio de laalta tension.

¿ALTA TENSION?

SOBRETENSION

SOBRETENSIÓN: Se dice que una línea deconducción de electricidad ha adquirido unasobretensión cuando sobre ella viaja una ondaelectromagnética transitoria inducida por mediosexternos, o internos.

Las sobretensiones (“picos” eléctricos, otransitorios de voltaje) sobre las líneas deconducción las que ocasionan desperfectos enaparatos eléctricos y electrónicos.

Sobretensiones,tipos:

Sobretensión transitoria

Sobretensión temporal,permanente

Aparece un impulso

Aumenta la tensión

Origen de las perturbaciones:

Rayo

Maniobras eléctricas y de conmutación; aperturas o cierresde interruptores, arranque de motores, conmutaciónde cargas inductivas, etc.

Parásitos; ciertos equipos emisores de frecuencias industriales, tales comosoldadura eléctrica, hornos de arco, motores, condensadores, etc.

Acoplamientos; líneas eléctricas (aéreas y subterráneas), líneas deconmutación (aéreas y subterráneas), líneas de transmisión de datos,tomas de tierra, …

Origen de las perturbaciones:

Rayo

Maniobras eléctricas y de conmutación; aperturas o cierresde interruptores, arranque de motores, conmutaciónde cargas inductivas, etc.

Parásitos; ciertos equipos emisores de frecuencias industriales, tales comosoldadura eléctrica, hornos de arco, motores, condensadores, etc.

Acoplamientos; líneas eléctricas (aéreas y subterráneas), líneas deconmutación (aéreas y subterráneas), líneas de transmisión de datos,tomas de tierra, …

Sobretensionestransitorias

… se pueden generar de tres formas:

Conducida: Cuando un rayo cae directamente en una línea aérea. La energía del

rayo eleva el potencial de la línea, se puede propagar a lo largo de kilómetros.

Inducida: Cuando el rayo cae en la proximidad de una línea eléctrica. El campo

magnético producido por la intensa descarga de corriente, genera por inducciónelectromagnética, un pico de sobretensión que se puede propagar varios kilómetros.

Por elevación del potencial de tierra: Cuando un rayo cae a tierra o cae en un

pararrayos que lo deriva a tierra. La fuerte intensidad hace aumentar el potencial detierra , y en consecuencia, la toma de tierra puede alcanzar varios miles de Voltios.

Sobretensionestransitoriasde origen atmosférico

• Sobretensionestransitorias de origenatmosférico

30%

• Sobretensionestransitorias demaniobra

70%

Origen de las sobretensiones transitorias

Origen Interno

Fallos eléctricos

Conexión de baterías deCondensadores

Encendido y apagado de Motores

Fuentes Conmutadas

Máquinas de soldadura

Equipos de Proceso, …..

Origen de las sobretensiones transitorias

Sobretensiones transitorias de maniobra

Los cambios bruscos en las condiciones defuncionamiento establecidas de una red eléctricaprovocan fenómenos transitorios:

– Sobretensiones de dispositivos de desconexióndebido a la apertura de los dispositivos deprotección y control: fusibles, interruptorautomático, contactores.

– Sobretensiones de los circuitos inductivosdebidas a arranques o paradas de motores, o laapertura de transformadores, como los centro detransformación de MT/BT.

– Sobretensiones de circuitos capacitivos debidasa la conexión de baterías de condensadores a lared.

Transitorios pormaniobras

U

P1 P2

Sobretensionesinducidas

U

P1

Sobretensionesconducidas

P1

BT

N

P1

Sobretensiones debidasal aumento delpotencial de tierra

Sobretensiones de origen atmosférico

Tipos de sobretensiones atmosféricas (algunos MHz. 1 100 s)

Debidas a la caída del rayo sobreuna línea aérea (eléctrica otelefónica).Estos impulsos de corrientegenerada se propagan hasta eledificio derivándose a tierra através de los receptoresproduciéndoles averías.

Un rayo indirecto sobre cualquierlugar(poste,árbol,etc.),esequivalente a una antena de granlongitud que emite un campoelectromagnético. Se propaga desdeunos centenares de metros hastaalgunos kilómetros.

Cuando el rayo cae a tierra o a unaestructura conectada a tierra(pararrayos) se crea unaperturbación electromagnética yuna subida del potencial de tierra.

Modos de propagación

Sobretensión en modo común:aparece entre las partes activas y latierra: fase/tierra o neutro/tierra.

UMC

N

L

Peligrosas para aparatos donde la masaestá conectada a la tierra

Mal funcionamiento de los aparatos

Sobretensión en modo diferencial:sobretensión aparece entre dosconductores activos: fase/neutro

Posible destrucción de materiales de tipoinformático y equipos electrónicos

Sobreintensidades

R1 baja R1 elevada

A

B

C

D

Tipos básicos, según el modo de propagación

Fases

Neutro

Fases

Neutro

Modo COMÚN o ASIMÉTRICA Modo DIFERENCIAL o SIMÉTRICA

U

U

Las sobretensiones se producen entrelos conductores activos y Tierra[ Fases-Tierra o Neutro-Tierra ]

Las sobretensiones se producen entrelos propios conductores activos

[ Fase-Fase o Fase-Neutro ]

Valor típico: de 5 a 40 kA

30 kA/μs

Forma de onda típica de corriente de rayo

:

ONDA DE TENSIÓN DE UNADESCARGA DIRECTA

Los daños que provocan las sobretensiones dependende la forma de onda que les acompaña

t

Sobretensionestransitorias

t

Tiempo de crecimiento; es muy rápido,afecta a algunos componentes como

tiristores y triacs

Duración del Impulso; una largaduración avería a la mayor parte

de los componentes

Valor de cresta; muy superior al valoradmisible de condensadores, diodos y

semiconductores en general

La forma de onda viene definida por tres parámetros

Sobretensionestransitorias

tiempo(μs)

Onda tM / tD

tM = tiempo de crecimientot D = duración (μs)

90%

30%

10%

50%

Para una ONDA DE TENSIÓN:

t M = 1,67 (t 90 – t 30)t D = t 50 – t 30

Para una ONDA DE INTENSIDAD:

t M = 1,25 (t 90 – t 10)t D = t 50 – t 10

t50t 10 t 30 t 90

Tensión o Intensidad

Sobretensionestransitorias

Distintos tipos de impulsos

t

Impulsos tiporayo < 100 s

Conmutacionesen redes < 1 ms

el 30% el 70%

Sobretensionestransitorias

La elevada tensión de la descarga atmosférica crea caminos de aireionizado entre los conductores de la línea de transmisión y la torremetálica, los cuales son visibles como arcos eléctricos.

Los arcos se convierten en caminos entre el conductor y tierra.

Una vez ionizado el aire, este se convierte en un camino de bajaimpedancia que continua sirviendo de ruta alterna para la corrienteeléctrica, aun después de desaparecer la sobretensión originada porlas descarga atmosférica.

Las altas tensiones de las líneas de transmisión son incapaces deionizar el aire y producir arcos, pero son suficientes para mantener elarco una vez que este existe.

Los arcos eléctricos, una vez formados, permanecen bajocondiciones normales de operación y se hace necesario extinguirlosde alguna manera para recuperar el estado que el sistema teníaantes de la descarga atmosférica.

Flameo de aisladores