Los explosores
Utilizados en MT y AT
se colocan en los puntos de la red particularmente expuestos y a la entrada de
los Centros de Transformación MT/BT.
Su papel es el de
constituir un punto débil en el aislamiento de la red, con el fin de que un
eventual cebado de arco se produzca sistemáticamente en él.
El primero y más
antiguo de los aparatos de protección es el explosor de varillas. Estaba
constituido por dos varillas enfrentadas frente a frente, llamadas electrodos,
una unida al conductor a proteger y la otra a tierra.
Los modelos actuales
más corrientes, están basados en el mismo principio pero dispuestos en forma de
«cuernos» para prolongar la longitud del arco y facilitar el restablecimiento
de las cualidades dieléctricas por desionización del intervalo de cebado
inicial del arco y en ciertos casos llegar a la extinción del mismo.
La distancia entre los
dos electrodos permite ajustar el nivel de protección.
Algunos tienen,
además, entre los dos electrodos una varilla vertical, destinada a evitar el
cortocircuito intempestivo por pájaros y su electrocución (figura 1).
Figura 1:
Explosor en aislador de cadena de MT con varilla antipájaros.
■ Funcionamiento
El explosor es un
dispositivo simple constituido por dos electrodos, el primero unido al
conductor a proteger y el segundo unido a tierra.
En las proximidades de
la red donde está instalado, el explosor representa un punto débil para la
descarga de sobretensiones a tierra, protegiendo así el material.
La tensión de cebado del
explosor esta regulada por la distancia en el aire entre electrodos de manera
que se obtenga un margen entre la resistencia al choque del material a proteger
y la tensión de cebado al choque del explosor (ver fig. 1). Por ejemplo, B = 40
mm en redes de 20 kV.
■ Ventajas
Las principales
ventajas del explosor son:
- Su bajo precio
- Su simplicidad
- La posibilidad de regular la tensión de cebado.
■ Inconvenientes
- Las características de cebado del explosor son muy variables (hasta el 40 %) en función de las condiciones atmosféricas (temperatura, humedad, presión) que modifican la ionización del medio dieléctrico (aire) entre los electrodos.
- El nivel de cebado depende del valor de la sobretensión (ver figura 2).
Figura 2: Comportamiento
de un explosor de varillas al choque de la onda de rayo
normalizada,
en función del valor de cresta.
- El cebado del explosor provoca un cortocircuito fase-tierra a frecuencia industrial debido al mantenimiento del arco, este permanece hasta su eliminación por los aparatos de corte (cortocircuito denominado corriente de fuga), por lo que es necesario instalar disyuntores o dispositivos de reenganche rápido en los disyuntores situados aguas arriba. Por este motivo, los explosores son inapropiados para la protección de instalaciones contra sobretensiones de maniobra.
- El cebado provocado por una sobretensión de frente escarpado no es instantáneo. Por motivos de este retardo en el cebado, la tensión realmente alcanzada en las redes es superior al nivel de protección elegido. Para tener en cuenta este fenómeno es necesario estudiar las curvas de tensión-tiempo del explosor (Figura 3 y 4).
Figura 3:
Curvas que muestran el retardo al cebado,
de un
explosor (1) y de una autoválvula (2)
Figura 4:
Variaciones del tiempo de cebado de un explosor (1) y de una autoválvula (2),
en función
del escarpado p (kV/μs) del frente de onda
- El cebado provoca la aparición de una onda cortada de frente escarpado susceptible de destruir los arrollamientos de los transformadores o motores situados en las proximidades.
Aunque los explosores
aún existen en ciertas redes públicas de distribución, actualmente se están
remplazando por autoválvulas.
Para paliar los
inconvenientes de los explosores, se han fabricado diferentes modelos de autoválvulas
con el fin de garantizar una mejor protección de las instalaciones y la
continuidad de servicio.
Las autoválvulas de
resistencia variable con explosor son las más difundidas en las instalaciones
de AT y MT en explotación después de varios años. La tendencia actual es hacia
las autoválvulas de óxido de zinc (ZnO) que presentan características
mejoradas, por lo tanto, es preferible el empleo de autoválvulas, cuyas ventajas
frente a los explosores se resumen a continuación:
- La tensión de cebado y la tensión residual son menores que la tensión de choque mínima por encima de la cual se producen cebados de arcos en el material eléctrico.
- El cebado del arco se produce independientemente del escarpado de las ondas de choque, y con un retardo extraordinariamente pequeño.
- Las sobretensiones se reducen a un valor inofensivo, cualquiera que sea su valor.
Por lo anteriormente
expuesto, no se aconseja disponer ambas protecciones en un mismo material, tal
y como se aprecia en la foto de cabecera para un transformador.
Para saber más, ver post:
Elección de
autoválvulas de Óxido de Zinc (ZnO) en líneas de Alta Tensión
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