Puesta a Tierra - Cable de Guarda Para Red 500kv (Lineas de Transmision)

14/11/2017

8vo CICLO

LÍNEAS DE TRANSMISIÓN

TORRES DE ALTA TENSION PUESTA A TIERRA EN LINEAS DE TRANSMISION – TORRES

CABLE DE GUARDA EN LINEAS DE TRANSMISION -

TORRES DE ALTA TENSION

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERA MECANICA ELECTRICA |2017

… .LINEAS DE TRANSMISION … UNIVERSIDAD “JOSE CARLOS MARIATEGUI” … CARRERA PROFESINAL DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA

“Año del Buen Servicio al Ciudadano”

INTEGRANTES:

MAX ANTONY RAMIREZ AGUILAR BONNER DAMIAN HUAMAN FLORES KEVIN ANTHONY CAMBAR ASCENCIO CHRISTIAN JHOEL QUISCA VILCA JEAN CARLOS NINA TTITO JORGE LUIS VARGAS HERRERA DOCENTE:

ING. CELSO PALOMINO QUISPE.

CURSO: LINEAS DE TRANSMISION CURSO: LINEAS DOCENTE: ING. DOCENTE: ING. CELSO PALOMINO Q.

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----------------------------------INDICE------------------------------

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SISTEMA DE PUESTA A TIERRRA EN LINEAS DE TRANSMISION ………………………………………………………………………………………….……….….4 INTRODUCCION………………………………….……………………………………………………………………..5

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REQUERIMIENTOS DE PUESTA A TIERRA D EL SISTEMA………………………………………..…….5 CONEXIÓN DE CONDUCTORES DE PUESTA A TIERRA ……………………………….………..………5 OBJETIVOS DE LA PUESTA A TIERRA………………………………..…………………………………….….6 ALCANCES………………………………………..………………………………………..……………….……………..6 DISEÑO DE PUESTA A TIERRA ………………………………………..………………..………………..………7

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PUESTA A TIERRA EN LT DE 500 KV. …………………..……………………………………………9

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CONFIGURACIONES DEL SUSTEMA DE PUESTA A TIERRA ………………..………………………. .10

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INSTALACION DE VARILLAS DE PUESTA A TIERRA………………………………………………..…….10 INSTALACION DE CONTRAPESO. ………………………………………..………………………………….….12 CONCLUSIONES………………………………………..………………………………………………………………..14

CABLE DE GUARDA EN LINEAS DE TRANSMISION ………………………………………………………………………………………………………15

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INTRODUCCION………………………………………..…………………………………………….…………………16 RESUMEN ………………………………………..………………………..……………………………………………..16 CABLE DE GUARDA EN TORRES DE ALTA TENSION………………………..……………………….….16 CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS C ABLES DE GUARDA…………………….………………..19 RESISTENCIA AL PIE DE TORRE DE UNA LT………..…………………………………………………..…..19 CARACTERISTICAS DE LOS CABLES DE GUARDA……………..…………………………………………..21 SISTEMA DE PROTECCION POR HILO DE GUARDA …….…………………..…………………..………22 EL IMPACTO DE RAYO EN LOS HILOS DE GU ARDA……………………..………………….……..…...23

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CABLE DE GUARDA EN LT DE 500KV ………………………………………………………………..24

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CONCLUSIONES……………………………………..…………………………………….…………………………….26

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BIBLIOGRAFIA…………………………………..………………………………………..……………………………..26

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CURSO: LINEAS DE TRANSMISION DOCENTE: ING. CELSO PALOMINO Q.

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SISTEMA DE PUESTA TIERRA EN LINEAS DE TRANSMISION


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La puesta a tierra es una unión que cuenta con todos los elementos metálicos que, mediante cables de secci ón suficiente entre las partes de una instalación y un conjunto de electrodos, permite la desviación de corrientes de falla o de las descargas de tipo atmosférico, y consigue que no se pueda dar una diferencia de potencial peligrosa en los edificios, instalaciones y superficie próxima al terreno


INTRODUCCION

En las líneas de alta tensión de la red de transporte de energía eléctrica el hilo de tierra se coloca en la parte superior de las torres de apoyo de los conductores y conectado eléctricamente a la estructura de éstas, que, a su vez, están dotadas de una toma de tierra como la descrita anteriormente. En este caso el hilo de tierra cubre una doble función: por una parte protege a las personas de una derivación accidental de los conductores de alta tensión, y por otra, al encontrarse más alto que los citados conductores, actúan como pararrayos, protegiendo al conjunto de las descargas atmosféricas, que de esta forma son derivadas a tierra causando el mínimo daño posible a las instalaciones eléctricas.

A. REQUERIMIENTOS DE PUESTA A TIERRA DEL SISTEMA CÓDIGO NACIONAL DE ELE CTRIC IDAD (SUMINISTRO 2011) SE CCIÓN 1: INTRODUCCIÓN - 017.B.

Los sistemas de tensión alterna recomendados deberán considerar lo siguiente:

B. CONEXIÓN DE CONDUCTORES DE PUESTA A TIERRA CÓDIGO NACIONAL DE ELECTRICIDAD (SUMINISTRO 2011) SECCIÓN 3: MÉTODOS DE PUESTA A TIERRA PARA INSTALACIONES DE SUMINISTRO ELÉCTRICO Y COMUNICACIONES - 033.B.

La conexión de un conductor de puesta a tierra deberá ser efectuada mediante un medio adecuado a las características de los conductores y que sea resistente al medio ambiente. Estos medios incluyen soldadura exotérmica, también incluyen la soldadura de bronce, conectores o uniones de ajuste mecánico, como también conectores a compresión, conectores de tipo cuña; abrazaderas de puesta a tierra y cintas o pletinas de puesta a tierra. La soldadura de estaño plomo sólo puede emplearse en cubiertas de plomo.


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C. OBJETIVOS DE LA PUESTA A TIERRA a) Proteger las líneas de transmisión contra descargas atmosféricas presentando una baja impedancia a tierra para disipar las corrientes de rayo y reducir el número salidas de servicio por flameo inverso o back flashover. b) Garantizar la seguridad de las personas cerca de las estructuras, reduciendo a valores tolerables las tensiones de toque, de paso y de transferencia. c) Asegurar la correcta operación de los sistemas de protección y control mediante la provisión de una baja impedancia homopolar que permita la circulación de una corriente de falla de magnitud suficiente que permita una correcta identificación de la falla. d) Reducir la interferencia electromagnética reduciendo las tensiones y corrientes inducidas en objetos conductores ubicados en la vecindad de la línea: Oleoductos, cercos, otras líneas de transmisión, etc.

D. ALCANCES a. Puestas a tierra para protección contra rayos: Las puestas para protección contra los efectos de los rayos, típicamente, comprende los siguientes componentes: •

Cables de guarda.

•

Conductores de bajada a tierra,

•

Electrodos de puesta a tierra, Descargadores (pararrayos),

•

Otros elementos de conexión requeridos.

b. Correcta operación del sistema de transmisión: • •

• • • •

Un aspecto importante de la confiabilidad de un sistema eléctrico de potencia es su capacidad para identificar y aislar las fallas que se presenten. Las puestas a tierra de una línea de transmisión juegan los siguientes roles en ayudar a los sistemas de protección a ubicar y aislar efectivamente las fallas en el sistema eléctrico, para la adecuada detección y eliminación de las fallas: Proveen una impedancia de secuencia homopolar bien definida y estable con cuya información se puede regular la protección (setear). Proveen una baja impedancia a tierra para mejorar la velocidad y exactitud en la identificación de la protección. Proveen una trayectoria de retorno para la corriente de falla a la fuente. Ayudan a evitar que las fallas simples fase – tierra se conviertan fallas multifase.


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E. DISEÑO DE LA PUESTA A TIERRA El diseño de esta puesta a tierra se hará basado en un criterio de progresión según se especifica seguidamente empleando varillas (jabalinas), contrapesos o compuestos de mejoramiento. Todos los soportes deberán contar con una conexión entre el cable de guarda y la estructura. La conexión entre la estructura y el sistema de puesta a tierra se hará a una profundidad de 0.5 m bajo el nivel final del terreno para torres con parrillas de cimentación. En caso de estructuras con cimentación de concreto se dejará dentro de la cimentación un tubo tipo “conduit” para pasar la conexión a través de él y evitar que quede expuesta al vandalismo.

Para los postes la conexión será interna y en caso de postes de acero, se tendrá acceso a ella por medio de una “ventanilla” de conexión la cual deberá c ontar con una tapa sujeta con pernos. Para las estructuras ubicadas en zonas urbanas se estudiará y analizará la necesidad de instalar una malla de tierra de seguridad para garantizar que los potenciales de toque no constituyan un riesgo para los seres humanos. El cable a emplear deberá ser acero recubierto con cobre. El primer paso que debe realizar el Constructor es la instalación de la configuración básica, mostrada en la Figura 1.

En caso de que con la configuración básica se tengan mediciones con valores mayores a 10 ohmios, se instalarán "varillas de tierra" adicionales tal y como se muestra en la Figura 2.


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Si aún después de construirse las configuraciones descritas en los párrafos anteriores, no se lograra el valor requerido, se deberá recurrir al método de mejoramiento artificial. El Constructor deberá diseñar la solución para estos casos específicos. Podrá emplear mallas triangulares y electrodos rellenos con algún compuesto para mejorar la resistividad, tal como la bentonita o tierra orgánica (Ver Figura 3). La solución propuesta debe presentarse con el fin de que indique sus comentarios o su no objeción.

Como alternativa para los casos en los que no se obtenga la resistencia de 10 ohmios, podrá utilizarse el método de "contrapesos", el cual consiste en la instalación de varillas de tierra adicionales conectadas en extensiones de conductor. En la Figura 4 se muestra la configuración y algunas longitudes de referencia de los “contrapesos”.


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La definición de la configuración específica a emplear será responsabilidad del Constructor, quien la debe de presentar para su analice, comentarios ó su no objeción. En caso de requerirse contrapesos y en condiciones de terreno agrícola, la profanidad de enterramiento será de 80 cm. En casos extremos, deberá conectarse la estructura con la tierra de las torres adyacentes. Cualquier otro método adicional a los expuestos deberá presentarse para su revisión y comentarios, pero en ninguno de los casos se aceptará valores mayores a los especificados en los presentes documentos.

1. PUESTA A TIERRA DE LAS ESTRUCTURAS EN LT 500KV Los criterios para dimensionar las puestas a tierra serán los siguientes: • •

•

Seguridad de las personas, manteniendo las tensiones de toque y de paso dentro de los valores permisibles. Obtener un valor mínimo de resistencia de puesta a tierra de 25 ohmios tal como lo exige el Nuevo Código Nacional de Electricidad en el Artículo: 036.B y de 15 ohmios en zonas transitadas. Sección mínima de conductor exigida por normas.

El valor máximo de resistencia de puesta a tierra es de 25 ohmios, para lo cual se debe emplear un esquema de puesta a tierra de 4 varillas por cada estructura, una en cada pata de la estructura, con el fin de obtener la resistencia de puesta especificada en el Código Nacional de Electricidad, para cada una de las torres de la línea. En el caso de no ser posible obtener este valor de resistencia de puesta a tierra con esta configuración básica, se deberá analizar la posibilidad de instalar uno de los siguientes esquemas:


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• • •

Contrapesos radiales o cables enterrados horizontalmente. Métodos no convencionales tales como aditivos o rellenos. Instalación de pararrayos en la línea.

1.1.

Configuraciones del sistema de puesta a tierra:

Las diversas configuraciones del sistema de puesta a tierra a establecerse de acuerdo a las medidas de resistividad eléctrica y los tipos de suelo, serán las siguientes: El sistema de puesta a tierra estará conformado por electrodos de copperweld de 2.40 x 16 2 mm de diámetro y conductor copperweld de 70 mm de sección mínima. Se podrán utilizar varias configuraciones de puesta a tierra, tales como: •

La configuración “A” estará compuesta por 4 electrodos verticales instalados en cada

pata de la estructura. •

La configuración “B” estará conformada por 4 electrodos verticales + 2 contrapesos

horizontales de 20 m de longitud. •

La configuración “C” estará conformada por 4 electrodos verticales + 4 contrapesos

horizontales de 20 m de longitud.

Características del material del Sistema de Puesta a Tierra: Se adoptan los siguientes niveles básicos para 500 kV según la IEC: • • • •

Tensión nominal 500 kV. Tensión máxima de operación 550 kV. Resistencia a sobretensión de maniobra, 60 Hz 1 175 kV. Resistencia a sobretensión de impulso (BIL) 1 550 kV.

1.2.

Instalación de varillas de puesta a tierra:

Las varillas de puesta a tierra están conectadas a la estructura e hincadas a una profundidad igual a la de la excavación de la cimentación donde el número y disposición de las varillas depende de la conductividad del terreno donde esté localizada la torre; sin embargo, la práctica utilizada es de colocar cuatro varillas siempre en cada torre. La producción normalizada de varillas para puestas a tierra se hace en diámetros que van desde 1/4 hasta 1 pulgada y longitudes que abarcan desde 1.5 hasta 3.5 metros. Diámetros superiores a una pulgada producen cambios muy pequeños en el valor de la resistencia, ya que es el suelo que rodea al electrodo y no el diámetro de éste el que determina la resistencia. La selección del diámetro de la varilla debe buscar suficiente espesor y fortaleza para que pueda ser clavada en el suelo sin que se pandee o sufra daños que le ocasionen corrosión prematura. Para dar cumplimiento a lo especificado por el Código Nacional de Electricidad Suministro en la Sección 3 en cuanto a los electrodos de puesta a tierra, estos deben cumplir con los requerimientos de diámetro y área y en caso de requerir recubrimiento debe cumplir con el requisito de espesor y recubrimiento mínimos definidos en la Sección 060-702 del Código Nacional de Electricidad Utilización.


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La resistencia de pie de torre de una estructura que se obtiene al enterrar una varilla está dada por la ecuación:

Dónde: R: Resistencia en ohmios, [Ω]. ρ: Resistividad del terreno,[Ω -m]. l : Longitud de la varilla,[m]. a: Radio de la varilla, en metros,[m].

La resistencia de puesta a tierra de una estructura se puede disminuir conectando varillas en paralelo. Existen varios métodos para considerar el efecto de las varillas múltiples en el valor de la resistencia como son: el radio equivalente, la resistencia mutua, las curvas universales, etc.

a. Radio equivalente: En el método del radio equivalente tiene en cuenta la geometría con la que se distribuyen las varillas en el terreno. Si están moderadamente cerca una de la otra, la resistencia total será mayor que si el número de varillas tuviera la misma disposición pero estuvieran más espaciadas. La ecuación que se utiliza para realizar estos cálculos es la siguiente:

Dónde: R: Resistencia en ohmios, [Ω]. ρ: Resistividad del terreno,[Ω -m]. l : Longitud de la varilla,[m].

b. Resistencia mutua: Otra forma de calcular el efecto de las varillas en paralelo en el valor de la resistencia de pie de torre, es calcular la resistencia mutua mediante la siguiente ecuación: Donde: R : Resistencia mutua en ohmios, [Ω]. m

s: Separación entre varillas,[m]. l : Longitud de la varilla,[m].

c. Curvas universales: Un método alterno de calcular el valor de la resistencia de puesta a tierra de estructuras bajo el efecto de múltiples varillas es recurrir al uso de curvas universales [16] en las que se representa la variación porcentual de la resistencia a medida que aumenta el número de varillas. Normalmente se presenta una familia de curvas en las que cada una de ellas corresponde a una separación específica de las varillas. Las curvas universales se representan por el factor multiplicador incluido en la Tabla 4.11.


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Para determinar el efecto de las varillas en paralelo se adopta la siguiente regla: El valor de resistencia de una varilla se divide por el número de varillas y se multiplica por el factor F de la Tabla 4.11.

1.3.

Instalación de contrapesos:

En sitios en que la resistividad del terreno sea muy alta, es necesario utilizar cables enterrados horizontalmente para alcanzar el valor de resistencia de pie de torre establecido, siempre teniendo en cuenta la posibilidad constructiva de hacerlo considerando las características particulares del sitio. Los primeros centímetros de la capa vegetal están siempre expuestos a cambios climatológicos producidos por inviernos severos o por veranos calurosos y secos. A esto se suma la topografía local y la contextura del suelo de los cuales dependen gran parte los cambios ambientales y el contenido de la humedad. Adicionalmente, en terrenos agrícolas debe preverse la capa que ha de ser removida periódicamente, todo lo cual proporciona un estimativo de la profundidad mínima a la cual debe ser enterrado el conductor para eliminarla posibilidad de cambios bruscos en la resistencia de tierra y de daños fortuitos causados por los trabajos del arado. Para tener en cuenta las anteriores consideraciones se adoptó una profundidad de 0.50 m para instalar contrapesos. Al igual que en el caso de las varillas de puesta a tierra, el diámetro del contrapeso no juega papel importante y su selección obedece más a problemas de corrosión que de cualquier otra naturaleza. Debe tenerse especial cuidado al trabajar con contrapesos de longitud inferior a 30 m para no obtener resistencias de dispersión demasiado altas que puedan crear reflexiones positivas. Así mismo es aconsejable no utilizar contrapesos demasiado largos a menos que el terreno sea de alta resistividad como en zonas con abundantes afloramientos rocosos o arenosos, ya que después de cierta longitud la curva de resistencia se vuelve asintótica. De esta manera, se utilizarán longitudes de contrapesos hasta de 60 metros y contrapesos paralelos en cada pata hasta dos unidades. La resistencia que se obtiene al conectar un cable de longitud l (metros) y radio a (metros), enterrado a una profundidad d (metros), está dada por:

Dónde: R1: Resistencia de la varilla en ohmios, [Ω]. ρ: Resistividad del terreno,[Ω -m].


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En cuanto al calibre del conductor a utilizar en los contrapesos, este debe cumplir con lo indicado en el literal a) de la sección 060-812 del CNE de utilización, que indica lo siguiente: En forma generalizada se utilizan longitudes de 30 y 60 m aunque en casos especiales se puede incrementar la longitud. La resistividad corresponde a la medida en el sitio en que se localiza cada estructura.


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CONCLUSIONES: •

El equipo de puesta a tierra para líneas de transmisión es una parte del sistema eléctrico de potencia muy importante, está compuesto de cuatro elementos que son apartarrayos, aisladores, herrajes e hilos de guarda.

•

Los apartarrayos son el equipo que drenan las descargas atmosféricas al sistema de tierras. Los aisladores son el equipo que hacen es el punto mecánico de soporte de los conductores a la torre y da la distancia dieléctrica entre el conductor y la torre. Los herrajes son el acoplamiento entre aisladores y la conexión de aisladores, conductores y torres. Los hilos de guarda son los conductores que drenan las descargas eléctricas al sistema de tierras.

• • •

•

El conjunto de estos equipos hace un buen sistema de puesta a tierra, ya que en nuestro país tenemos líneas de transmisión muy importantes que no solo se usan nacionalmente, también para la venta de energía eléctrica al extranjero por eso este trabajo es de suma importancia para protección de lo que mueve al mundo la energía eléctrica.


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CABLE DE GUARDA EN LINEAS DE TRANSMISION


El cable de guarda es un conductor tendido en paralelo y sobre los conductores de fase de una línea de transmisión. Se encuentra ubicado en la parte superior de la estructura, de tal forma de cubrir o apantallar los conductores de fase.

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INTRODUCION Las líneas de transmisión eléctrica se encuentran energizadas continuamente, por lo cual es importante evitar descargas eléctricas directas que interrumpan la continuidad del servicio. Esto ha generado la búsqueda de formas de aislar esas estructuras eléctricamente creando a su alrededor una "jaula". Uno de los métodos más frecuentemente utilizados es el uso de Cables de Guarda, que son colocados sobre la línea eléctrica actuando como una especie de pararrayos. Estos cables son fabricados de formas y materiales diferentes, uno de los diseños más comunes es el que consta de siete hilos entrelazados entre sí que posee una matriz o núcleo de acero y están recubiertos con aluminio. El cable de guarda también se utiliza para la colocación de señalizaciones, como por ejemplo las esferas de balizaje. Todos los elementos constructivos de una línea aérea deben ser elegidos, conformados y construidos de manera que tengan un comportamiento seguro en condiciones de servicio, bajo las condiciones climáticas, bajo tensiones de régimen y bajo corriente. El Cable de Guarda objeto de la presente investigación fracturó en el punto de unión con la esfera de balizaje, lo cual trajo como consecuencia su desprendimiento y la desconexión de la línea. El objetivo de este trabajo fue determinar la causa de falla del Cable de Guarda y proporcionar una solución adecuada para minimizar su deterioro.

RESUMEN: Un cable de Guarda es precisamente utilizado para proteger las torres contra las descargas eléctricas y consta de siete hilos. Cada uno posee una matriz o núcleo de acero y están recubiertos con aluminio. El presente análisis de falla tiene como objetivo determinar la causa de rotura del cable de guarda de una línea de transmisión eléctrica. Para esto se tomaron muestras representativas tanto del cable de guarda fallado como también de los contaminantes atrapados en el punto de contacto entre el cable y su mecanismo de sujeción a la esfera de balizaje, donde se presentó la falla. A tal fin se aplicó la metodología característica de un análisis de falla. Los resultados obtenidos señalan que el cable de guarda falló por un mecanismo combinado Corrosión Fricción-Abrasión, acelerado por la presencia de partículas de SiO2 y cloruros en el punto de contacto con la esfera de balizaje.

A. CABLES DE GUARDA EN TORRES DE ALTA TENSIÓN Los cables de guarda instalados en las líneas de alta tensión, son esos cables sin tensión que se pueden colocan en la parte más alta en las redes de alta tensión, se conectan a la misma estructura metálica en cada torre y sirven para varios motivos. Uno es el generar un equipotencial de tierra en todo el trazado de la línea, rebajando al mínimo la resistencia de tierra ya que con el cable se unen todas las torres y por defecto toda la toma de tierra del trazado. Otro motivo es para intentar captar el rayo durante las tormentas y conducirlo a tierra (cosa que no siempre sucede).


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Por una parte lo primero es bueno para reducir el riesgo eléctrico a las personas que toquen una torre de alta tensión, y minimizar así las posibles tensiones de paso que pueden generarse. Por otra parte es perjudicial porqué es sabido que esto facilita que el rayo encuentre un camino de resistencia baja en los puntos más altos, cuando el rayo impacta en la torre, aparecen en más o menos medida fugas de corriente de alta tensión por las estructuras, poniendo en riesgo a las personas que estén cerca de la torre en ese preciso instante.

Otro motivo perjudicial a nivel de seguridad eléctrica y del propio transporte de energía es cuando un rayo impacta en el cable, éste sufre una degradación de material, es decir, la energía generada del rayo en el punto de contacto del cable, crea la fusión del material y perdida de éste por un lado, y por otro, la modificación de su resistencia mecánica. Un cable afectado por rayo, es un peligro inminente para el suministro eléctrico, ya que se puede partir y cortocircuitar los cables de tensión que están por debajo de él, creando más chispazos y fusión de los cables de tensión. El problema no es la desconexión del servicio, el problema es que seguramente este deterioro no se percibe en el momento de la reparación y más adelante puede aparecer el accidente de verdad.


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Las inclemencias meteorológicas; viento, nieve y lluvia heladora, pueden facilitar que un cable afectado por rayo se rompa, incluyendo el sobrepeso de los pájaros. Quien no ha visto centenares de pájaros encima de los cables, el problema no es el peso, el problema es el esfuerzo al salir al vuelo todo de golpe, ese esfuerzo genera que el cable se ponga en tensión y vibre.

En el caso de las torres de alta tensión, pasa algo parecido con los efectos térmicos de los rayos. Las torres son verdadero pararrayos, dado que están construidas todas de metal y están perfectamente puestas a tierra. Los trazados de las torres, las obligan a pasar por puntos elevados, predominado en ocasiones en lo más alto de las montañas. Una torre bien diseñada e instalada, puede padecer esfuerzos térmicos cada vez que es impactada directamente por un rayo, la resistencia mecánica de una torre de alta tensión puede debilitarse después de padecer una descarga de rayo.


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B. CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS CABLES DE GUARDA Número de hilos y paso de trenzado. Deben ser de 7 hilos con trenzado izquierdo con un paso no menor de 10, ni mayor de 16 veces del diámetro nominal del alambre [1]. Los alambres que forman el cable de guarda deben ser de acero de extra alta resistencia. No se aceptan uniones de ninguna clase en los tramos del cable, se permite uniones soldadas eléctricamente a tope, hechas antes de iniciar el enfriado del cable. Los alambres deben estar galvanizados de tal forma que como mínimo la capa de zinc tenga una masa de 0,396kg/cm2 (superficie del alambre sin recubrir).

C. RESISTENCIA AL PIE DE TORRE DE UNA LINEA DE TRANSMISION. El efecto de la conexión a tierra en los transitorios por descargas atmosféricas. El comportamiento de las líneas de transmisión ante el efecto de las descargas atmosféricas puede determinar lo que se conoce como “flameo inverso”, en principio las ondas de corriente

que inciden en los cables de guarda o en las torres son conducidas a tierra a través de las mismas. De manera que se espera que el terreno y los elementos de conexión a tierra de la torre, en forma combinada, den un valor conocido como “resistencia al pie de la torre” que sea

lo suficiente bajo como para evitar el fenómeno de reflexión de ondas en forma importante.

Rayo de incidencia que se drena en el pie de torre


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Flameo directo del conductor

Rayo incidiendo en una torre La resistencia al pie de la torre resulta un parámetro importante para el cálculo de las sobretensiones inversas y su valor se obtiene de la combinación de la resistividad del terreno y la resistencia de los elementos de puesta a tierra (electrodos y contrantenas).


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La red de tierras para una línea de transmisión se puede formar generalmente usando dos procedimientos: •

Por medio de electrodos o varillas de acero recubiertas con cobre, una longitud de 3.05 m y un d iámetro de 5/8”.

•

Por medio de contrantenas que son conductores de acero o aluminio, lo cuales se instalan conectados a las patas de la torre y sobre la trayectoria de la misma, con una longitud total determinada, pero sin formar trayectorias cerradas.

D. CARACTERÍSTICAS DE LOS CABLES DE GUARDA CON FIBRA OPTICA. Cada compañía eléctrica establece especificaciones de acuerdo a las necesidades, privilegiando la resistencia mecánica, la conductividad eléctrica o las dimensiones. El cable debe tener como mínimo 36 fibras ópticas y una gran resistencia a la tensión mecánica, arcos eléctricos, alta conductividad en corto circuito y un requisito poco común de prueba contra corrosión salina. Probablemente la razón para una especificación tan estricta es que en los planes de CFE el cable de guarda óptico no es sólo una solución para comunicaciones propias y enlaces locales para control y protección de las líneas, sino un aspecto adicional que permite transmitir una cantidad muy alta de información, como un nuevo giro de negocio para la empresa.


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E. SISTEMA DE PROTECCIÓN POR HILO DE GUARDIA Los hilos de guardia de Estaciones y líneas desempeñan dos funciones importantes: 1. Proteger las líneas aéreas contra descargas atmosféricas siendo su objeto primordial: •

Reducir la tensión inducida en la línea aérea por los rayos que caen en las cercanías

•

Proteger los conductores de fase, absorbiendo las descargas atmosféricas

•

Reducir la acción devastadora del rayo descargado directamente en la línea aérea Para todo lo cual tiene mera importancia la disposición con respecto a los conductores.

2. Reducir el efecto de la corriente de cortocircuito y participando por lo tanto en la disminución de la resistencia de tierra y disminuyendo las tensiones de paso que puedan poner en peligro a las personas o animales.

Al disminuir la resistencia de tierra se tiene una disminución en la influencia sobre los circuitos de telecomunicación situados cerca de la línea, en caso de producirse cortocircuito a tierra. La acción protectora del hilo de guardia se determina por “zonas de protección” o también como conocidos como “ángulos de protección”. Dichas zonas son fundamentales en la

configuración de líneas eléctricas aéreas y Estaciones de transformación, dado que la misma influye considerablemente sobre su diseño. Inicialmente se había considerado la acción protectora del hilo de guardia teniendo en cuenta que la carga del conductor de fase debido a la influencia atmosférica estaba limitada por la vencidad y la capacidad que existía con dicho conductor. En base a esto, se habían ubicado los hilos de guardia al lado de los conductores de fase. Investigaciones realizadas considerando características y desarrollo del rayo, han demostrado que el principal peligro no se debe buscar en las pequeñas cargas por intermedio de los denominados golpes indirectos y la vecindad de las líneas eléctricas aéreas, sino en la magnitud de la carga producida por los golpes directos en los conductores. Con esto se ha decidido claramente que solamente los hilos de guardia, que en forma de una jaula de Faraday, protegen los conductores contra las nubes; efectuando una protección eficaz debiéndose ubicar los mismos sobre los conductores y no al lado de ellos. El costo consiste no solamente en el hilo de guardia propiamente dicho, sino también tienen importancia los gastos por alargamiento y refuerzo de los soportes.


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F. EL IMPACTO DE RAYO EN EL LOS HILOS DE GUARDA


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2. CABLE DE GUARDA EN LINEAS DE TRANSMISION 2.1.

Determinación del cable de guarda en las estructuras

Las torres de la línea de transmisión de 500 kV llevarán un cable de guarda tipo OPGW engrasado de 24 fibras ópticas Mono modo ITU-T.G655, atenuación máxima 0,23 dB/km 1550 nm y 0,25 dB/km 1625 nm; capa exterior hilos de aluminio y acero recubierto con aluminio; el cable OPGW en la zona costera de nuestro pais se utilizará este material a fin de llevar todo el sistema de telecomunicaciones y tele protección diferencial de línea y para poder soportar apropiadamente los niveles de cortocircuito. Para la línea 500 kV se ha seleccionado el siguiente cable de fibra óptica tipo OPGW con las siguientes características:

a. Cable completo: características generales

b. Tubo de protección: características generales


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c. Núcleo óptico: características generales

d. Fibra óptica: características generales


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CONCLUSIONES: 

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

Teniendo una idea más clara acerca del tema tratado, podemos decir que 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, se conectan a la misma estructura metálica en cada torre y sirven para varios motivos. Por otro lado podemos llegar a la conclusión que por un parte el cable de guarda es bueno para reducir el riesgo eléctrico a las personas que toquen una torre de alta tensión, y minimizar así las posibles tensiones de paso que pueden generarse. Por otra parte es perjudicial porqué es sabido que esto facilita que el rayo encuentre un camino de resistencia baja en los puntos más altos, cuando el rayo impacta en la torre, aparecen en más o menos medida fugas de corriente de alta tensión por las estructuras, poniendo en riesgo a las personas que estén cerca de la torre en ese preciso instante.

BIBLIOGRAFIA: 1. Líneas de transmisión y redes de distribución de potencia eléctrica, Volumen I y II 2. Lara Zúñiga Carlos A. “Prueba de electrodos y rellenos para sistemas de tierras de líneas de transmisión (parte 1)”

3. ORTUONDO, NAVARRO G. “Método para el mejoramiento de puestas a tierra en terrenos de alta resistividad”. 4. CABLES DE GUARDA EN TORRES DE ALTA TENSIÓN Y RAYOS. - Ángel Rodríguez Montes 5. CABLE DE GUARDA COMO PROTECCIONEN LINEAS DE TRANSMISION – universidad nacional de san Agustín. 6.

LINEAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA - ING. JAIME RODRÍGUEZ HINOSTROZA FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

7.

DISEÑO YSIMULACIÓNDE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE EXTRA ALTA TENSIÓN DE 500 kV - JOSEPH REINOSO VÁSQUEZ


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Puesta a Tierra - Cable de Guarda Para Red 500kv (Lineas de Transmision)

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