Sobretensiones Externas

SOBRETENSIONES EXTERNAS

Como se planteo anteriormente en las sobretensiones externas la energía de las mismas es aportada por el campo eléctrico creado durante el proceso de acumulación de grandes cantidades de cargas eléctricas en la nube y las inducidas por ellas en la superficie de la tierra. En este tipo de sobretensión el elemento activo es la nube, mientras que la tierra se comporta como el elemento pasivo, por lo que la acumulación de cargas en su superficie, o en los objetos que están sobre ella, se debe exclusivamente a la inducción electrostática. 

Las principales formas de manifestarse las sobretensiones externas son: 
1) Descargas atmosféricas que impactan directamente en cualquier elemento del sistema
2)Tensiones inducidas por descargas atmosféricas cercanas a las líneas y subestaciones 
3)Tensiones electrostáticas inducidas en las líneas por las cargas almacenadas en las nubes.

En todos los casos señalados se producen en el sistema ondas de tensión de corriente que se propagan por los mismos y que inciden sobre los aisladores, transformadores, interruptores, etc., pudiendo llegar a ocasionar daños de consideración en el aislamiento de los mismos. Las normas internacionales plantean que para estudiar el efecto de estas ondas sobre las componentes y aparatos de los sistemas eléctricos es necesario someter a los mismos a pruebas con ondas de tensión y corriente típicas.

Las sobretensiones atmosféricas están caracterizadas por un frente de onda de algunos microsegundos a pocas decenas de microsegundos. Una sobretensión de cualquier otro origen, que tenga características de frente de onda similares a las utilizadas para definir las sobretensiones atmosféricas, también se clasifica como sobretensión atmosférica.

La figura representa un ejemplo típico de una sobretensión atmosférica, obtenida en bornes de un transformador de un estudio de inyección de sobretensiones en una subestación, incluyéndose, por lo tanto, el efecto de los descargadores que limitan la amplitud de la sobretensión.

Se puede observar que la tensión resultante es unidireccional y con un pico máximo bien definido.

 Descarga atmosférica 

Son fenómenos meteorológicos, los cuales poseen cargas positivas y cargas negativas distribuidas en las nubes de forma no homogénea y al crear un gradiente de voltaje, ionizando el medio origina un intercambio de elementos produciendo una descarga con gran magnitud de voltaje, esta descarga se precipitan en la corteza terrestre a través de la ionización del medio debido al campo eléctrico provocado.

Una descarga atmosférica, o rayo como se conoce coloquialmente, es una descarga eléctrica que se produce entre nube y tierra (o viceversa), entre nubes o dentro de una misma nube. Ésta se encuentra acompañada de un destello luminoso, conocido como relámpago, y una onda de sonido muy fuerte, el trueno.

Tipos de descarga atmosféricas 

Descarga directa sobre la línea (Descarga directa)

Descargas entre nubes próximas a líneas (descarga inductiva)
Descarga entre líneas y tierra (descarga indirecta).

Sobretensiones inducidas en conductores de fase y guarda.

Las sobretensiones inducidas en conductores debidos a un impacto directo o remoto dependen básicamente de la velocidad del incremento de la corriente y de la inductancia que presente los bucles de los conductores.

Una descarga atmosférica, tienes 3 formas de influir sobre una línea eléctrica:

1. Que la descarga impacte directamente sobre un conductor de fase. En este caso, cuando se trata de sistemas con aislamientos en el orden de 100 – 200KV, se considera que este tipo de impacto en el 100% de los casos ocasionan ruptura de la rigidez dieléctrica del aislamiento y por lo tanto una falla.

2. Que la descarga incida en el conductor de guarda. En este caso, la posibilidad de falla depende directamente de factores como la magnitud de la descarga y la resistencia de puesta a tierra de la línea en las estructuras próximas a la incidencia de la descarga.

3. Que la descarga puede incidir directamente a tierra en la cercanía de una línea eléctrica aérea entre 2 y 3 kilómetros. En este caso, al incidir la descarga a tierra esta produce variaciones en el campo electromagnético próximos a la línea, produciendo tensiones transitorias rápidas inducidas en los conductores aéreos, de magnitudes considerables que de alcanzar los niveles de aislamiento del sistema, pueden producir fallas en estos.