Foto: Autoválvulas para protección contra sobretensiones
en un transformador seco
En muchas ocasiones habremos oído decir que la utilización de autoválvulas limitadoras de sobretensión no son necesarias cuando las líneas de una instalación transcurren con cable subterráneo hasta un centro de Transformación. En este artículo se pone de manifiesto la falta de rigor técnico de tal afirmación.
En los puntos de una línea donde se altera por cualquier circunstancia su uniformidad, aparecen fenómenos de oscilación y reflexión de la onda de tensión. En el caso de aparición de sobretensiones cualquiera que sea su origen, ésta se propagará a lo largo de la línea, o del cable que constituyen la red con una velocidad próxima a la de la luz, o sea, alrededor de 3 x 108 m/s. Se puede igualmente expresar esta velocidad como igual a 300 metros por microsegundo, lo que da una mejor apreciación del reparto a lo largo del conductor de un frente de onda de duración muy corta.
Si consideramos un generador conectado a un cable cuyo extremo opuesto está unido a una línea aérea y esta termina a su vez en un interruptor abierto o en un transformador, la onda de tensión de cierre experimenta un aumento de tensión en el punto de unión del cable con la línea aérea y una reflexión sucesiva en el extremo de ésta.
Figura 1: Variaciones de tensión y reflexión de la onda en una red con varias impedancias
Si Z1 es la impedancia del cable, Z2 la de la línea y Z3 la del transformador, llamando U a la tensión del generador, en la unión cable línea aérea, aparece una tensión reflejada (figura 1).
y una onda que se transmite a la línea
efectivamente, en el punto M que separa los dos tramos de línea, la corriente es la misma en ambos lados, por tanto:
siendo:
i1 = corriente de la onda incidente en el tramo 1
i’1 = corriente de la onda reflejada en el tramo 1
i2 = corriente de la onda que se transmite en 2
y según la relación entre tensiones corrientes e impedancias
Resulta:
Siendo:
U1 = tensión de la onda incidente
U’1 = tensión de la onda reflejada
U2 = tensión de la onda transmitida
y como las tensiones en el punto M son también idénticas
En los bornes del transformador se tendrá una sobretensión por reflexión dada por U’1
La tensión resultante alcanzará sobre la línea el valor
Ejemplo:
Lo que demuestra que pueden producirse arcos a tierra y perforaciones dieléctricas en los terminales de cables y descargas a masa en transformadores.
Sea cual sea el origen de la sobretensión, ésta desaparecerá cuando toda la energía inherente en ella se haya disipado, bien por efecto Joule en calor, bien por efecto corona cedida al medio ambiente o, lo que es más común, por ambas causas.
Si L < 25 m: es suficiente instalar autoválvulas en el poste de conversión aérea subterránea
Si L ≥ 25 m: es necesario, además del poste, disponer autoválvulas en bornes del transformador.
Figura 2: Emplazamiento de las autoválvulas en Centros de Transformación
alimentados por una red aéreo-subterránea
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