UNIVERSIDAD DE LA COSTA CUCFACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRICA

PROTECCIONES ELECTRICAS CONTRA FENOMENOS TRANSITORIOS.Katty González Palomino, Cesáreo Brochero Marenco.

Ingeniero Fabián Coll. Asignatura Laboratorio de accionamientos y Protecciones en baja tensión, Universidad de la Costa CUC, Barranquilla.

RESUMEN: El presente documento tiene como finalidad considerar los fenómenos transitorios tanto impulsivos como oscilatorios y comprender e identificar las tecnologías, dispositivos y equipos cuya función sea atenuar o facilitar el mejor desempeño de una red en presencia de estos eventos.

PALABRAS CLAVES: Fenómeno impulsivo, fenómeno oscilatorio, frecuencia fundamental, señal de voltaje, señal de corriente, etc.

ABSTRACT: This paper aims to consider both impulsive and oscillatory transients and understand and identify the technologies, devices and equipment whose function is to reduce or facilitate better network performance in the presence of this event.

KEYWORDS: Impulsive phenomenon, oscillatory phenomenon, fundamental frequency, voltage signal, current signal, etc.

1 INTRODUCCIÓN

Los transitorios de voltaje son fenómenos en los cuales se presentan variaciones rápidas asociadas con las maniobras de interruptores, fallas, sub-voltajes o sobre-voltajes. Estos se clasifican en dos grupos; fenómenos transitorios impulsivos y fenómenos transitorios oscilatorios. Estos no facilitan el desempeño óptimo y eficiente de una red, haciendo que la energía presente fluctuaciones en su calidad.

Para este apartado se identificaran las tecnologías, dispositivos y equipos cuya función sea atenuar o facilitar el mejor desempeño de una red en presencia de estos fenómenos.

2 FUNDAMENTOS TEORICOS PREVIOS.

2.1 Fenómeno transitorio impulsivo.

Un transitorio impulsivo es un cambio súbito a diferente frecuencia de la fundamental, en estado estacionario, de voltaje o corriente y es unidireccional en polaridad (principalmente positivo o negativo).

Los transitorios impulsivos son a menudo caracterizados por sus tiempos de elevación y decaimiento, que pueden ser descritos por su contenido espectral. Por ejemplo, un transitorio impulsivo de 1.2 x 50-ms 2000 V, nominalmente se eleva desde cero a su valor pico de 2,000 V en 1.2 ms y entonces decae a la mitad de su valor pico en 50-ms.

Imagen No.1. Fenómeno transitorio impulsivo.

2.2 Fenómeno transitorio oscilatorio.

Un transitorio oscilatorio es un cambio súbito a diferente frecuencia de la fundamental, en la condición de estado estacionario de voltaje o corriente o ambos que incluye tanto valores de polaridad negativos como positivos.

Un transitorio oscilatorio consiste de un voltaje o una corriente, cuyo valor instantáneo cambia rápidamente de polaridad. Se describe por su contenido espectral (frecuencia predominante), duración y magnitud.

Imagen No.2. Fenómeno transitorio oscilatorio.

1

3 TECNOLOGIAS PARA SUPRIMIR TRANSITORIOS DE VOLTAJE.

3.1 DPS: Dispositivo de protección Contra

sobre corrientes.Son dispositivos que protegen los equipos, la red de suministro eléctrico y demás aparatos localizados en la edificación, frente a sobretensiones de origen atmosférico y por fallas eléctricas. Los rayos que caen en las edificaciones producen sobretensiones, tanto en los elementos que directamente recibieron el rayo, como en los cables y equipos cercanos vía inducción. Estas sobretensiones causan el daño o el funcionamiento anormal de equipos eléctricos y electrónicos, y riesgos a las personas. Proteger los equipos y personas de tal forma no sea dañado por descargas que entren a través de la red de suministro eléctrico durante tormentas o fallas eléctricas. Cumplimiento de normas nacionales (RETIE) y las internacionales (ANSI e IEC) y próximamente el Ministerio de Minas y Energía lo incluirá en el reglamento técnico de instalaciones eléctricas, que será de obligatorio cumplimiento Beneficios logrados • Protección efectiva de equipos y personas ante fallas o tormentas. • Minimización de la operación anormal de equipos durante tormentas.   . Imagen No 2.  Ilustración de los DPS  Este  dispositivo de protección contra  sobrecorrienres que consta de un circuito de conmutación pensado para  quedar  conectado  en serie, a una línea  del circuito  a proteger  y que permitirá  que pasen  las corrientes  del circuito  normales pero se abrirá  cuando se vea sometido  a una sobre corrientes.  el dispositivo  incluye  un generador  de impulsos  que generara  estos cuando  el circuito  de4 conmutación  haya  abierto  ese  dispositivo  de reposición  o intente reiniciar  el circuito  de conmutacion a su estado  de conducción  solo se generan un numero  finito predeterminado de impulsos  o impulsos  para un tiempo finito, de tal manera  el circuito  volverá  a  funcionar  de  nuevo rápidamente  depues  de haber sido sometido  a una sobre corriente  transitoria   pero  no intentara reiniciarse continuamente  en caso  de que  se produzcan fallas en el  equipo.     Clasificación de los Dispositivos de Protección contra Sobretensiones (SPD). Según UL los DPS se clasifican como sigue: 

Tipo 1: Es un Dispositivo de Protección contra Sobretensiones conectados permanentemente aprobado por UL para su instalación en cualquier lugar entre el secundario del transformador de servicios públicos y el interruptor de la entrada de servicio. También se puede instalar en cualquier parte del lado de carga después del

interruptor principal y en cualquier parte del sistema eléctrico de baja tensión sin que requiera el uso de fusibles o interruptor dedicado.  Tipo 2: Es un Dispositivo de Protección contra Sobretensiones conectados permanentemente que está aprobado por UL para su instalación en el lado de carga después del interruptor de la entrada de servicio, incluyendo circuitos ramales. Puede o no requerir el uso de fusibles o interruptor dedicado.   Tipo 3: Es un Dispositivo de Protección contra Sobretensiones de uso puntual, instalado con conductores a una longitud de 10 metros (30 pies) o más desde el panel eléctrico. Estos dispositivos son típicamente conectados por cables, tipo receptáculo, supresores de enchufe y los diseñados para instalados en el equipo a ser protegido. La distancia de 10 metros excluye los conductores que se proporciona, o se utiliza para conectar el DPS.  Tipo 4: Designado a los componentes de los SPD, incluyendo componentes discretos, así como componentes de ensamble. 

3.2 Cable de Guarda.

Es un conductor que no transmite potencia mientras no haya descargas atmosféricas, esta conectado ha tierra y tiene campo fin proteger los conductores de fase en una línea de transmisión y los elementos de las subestaciones contra los sobre voltajes y sobre intensidades ocasionadas por descargas atmosféricas incidentes sobre la línea. El cable de guarda se utiliza en líneas de transmisión por encima de los 34.5 Kv valor de voltaje normal a partir del cual las sobre tensiones producidas, los rayos alcanzan magnitudes considerables que afectan los componentes del sistema de potencia. Para el cable de guarda se utiliza un cable de acero de 5/8 de pulgada de diámetro y conductor alumoweld 3 No 5.  El alumweld se fabrica fundiendo aluminio alrededor de un núcleo de acero. Funciones del cable de guarda.  Intersecar descargas atmosféricas directas para proteger conductores de fase.  Distribuir la corriente inyectada en dos o mas trayectorias para evitar el pico de onda de voltaje.  Reducir el voltaje inducido sobre los conductores por descargas a tierras cercanas. 

3.3 SPT: Sistema puesta a tierra.

2

La puesta a tierra es un mecanismo de seguridad que forma parte de las instalaciones eléctricas y que consiste en conducir eventuales desvíos de la corriente hacia la tierra, impidiendo que el usuario entre en contacto con la electricidad.  Esto quiere decir que cierto sector de las instalaciones está unido, a través de un conductor, a la tierra para que, en caso de una derivación imprevista de la corriente o de una falla de los aislamientos, las personas no se electrocuten al entrar en contacto con los dispositivos conectados a dicha instalación. También llamada polo a tierra o toma de tierra, la puesta a tierra implica el uso de una pieza de metal que se entierra en el suelo y que incluso puede conectase a los sectores metálicos de una estructura. A través de un cable aislante, esta pieza de metal se conecta a la instalación eléctrica y, mediante las bases de enchufe, a los dispositivos conectados a la electricidad. La puesta a tierra también contempla el uso de un interruptor diferencial que se encarga de abrir la conexión eléctrica al registrar un paso de corriente hacia la tierra. La tierra es, en definitiva, una superficie que pueda disipar la corriente eléctrica que reciba. Lo que llamamos puesta a tierra consiste en un mecanismo que cuenta con las piezas metálicas enterradas (denominadas jabalinas, picas o electrodos) y conductores de diferente clases que vinculan los diversos sectores de la instalación.

4 CONCLUSIÓN.

El uso de protecciones eléctricas de manera puntual sirve más que todo para preservar la seguridad primero de las personas y después del equipo ante circunstancias anormales que no permitan el funcionamiento ideal del sistema eléctrico en cuestion.

Con este material se alcanza los criterios prácticos y teóricos relacionados con las protecciones eléctricas contra eventos transitorios de voltaje, en su forma de uso y funcionamiento.

5 REFERENCIAS

[1] R. Dungan, M. McGranaghau, S.Santoso and H. Wayne, “Electrical power systemsquality”, 2nd edición, Editorial Mac Graw Hill, U.S.A. 2004.

[2] E. Harper, “La calidad de la energía en sistemas eléctricos”, 1ra edición, Limusa Noriega Editoriales, México, 2006.

[3] E. Harper, “El ABC de la calidad de la energía eléctrica”, 1ra edición, Limusa Noriega Editorial, México, 2002.

[4] J. Osorio, “Cable de guarda y protecciones contra sobre corrientes”, tesis de grado, Universidad Industrial de Santander, Colombia, 2004.

3