Qué son las Sobretensiones y sus Causas en los Sistemas Eléctricos de Potencia

En el artículo de hoy vamos conocer las sobretensiones y sus causas. Hay tantas fuentes relacionadas con sobretensiones como generadores, transformadores y líneas de transmisión. Estas sobretensiones pueden ser causadas por rayos, la apertura de interruptores automáticos, la puesta a tierra de un conductor, etc. Estas sobretensiones pueden no ser de gran magnitud pero su efecto puede interrumpir el sistema de protección o los dispositivos conectados en el sistema. Los ingenieros siempre intentan limitar y controlar el efecto de las sobretensiones en los tipos de equipos operativos. Ahora estamos tratando de averiguar las principales causas de las sobretensiones. Cómo se pueden generar y cómo pueden afectar al sistema operativo.

estos transitorios o sobretensiones son de carácter temporal y de corta duración (unos cientos de µs) pero provocan sobretensiones en el sistema de potencia. Se originan por conmutación y por otras causas, pero los transitorios más importantes son los generados por los rayos naturales en las líneas de transmisión. Cuando un rayo golpea una línea, la sobretensión se precipita a lo largo de la línea y una avalancha de enormes voltajes se precipita en el sistema que es capaz de dañar todos los dispositivos eléctricos y de protección.

La figura de arriba muestra la forma de onda de la sobretensión tipo rayo. La acumulación de voltaje a lo largo del eje x y el tiempo a lo largo del eje y. Parece bastante claro que el oleaje genera una ola de avance muy pronunciada en muy poco tiempo que se denomina frente de onda. Esta acumulación es muy rápida, siendo del orden de 1-5 µs. Mientras que el lado posterior llamado cola de onda pasa lentamente en comparación con el frente de onda. Lleva un poco más de tiempo que una ola empinada.

Causas de las sobretensiones

Las sobretensiones en el sistema de energía se pueden dividir ampliamente en dos categorías principales.

A) Causas internas B) Causas externas

Las causas internas no producen sobretensiones de gran magnitud. La experiencia demuestra que la sobretensión interna apenas aumenta el voltaje del sistema al doble del voltaje normal.

• Sobretensiones de conmutación: El primer tipo de sobretensión interna son las sobretensiones de conmutación. Las sobretensiones que se producen en el sistema de potencia debido a operaciones de conmutación se conocen como sobretensiones de conmutación. 1) Puede producirse cuando se conecta una línea descargada a la fuente de tensión. 2) También, puede ser causado cuando se conecta una línea cargada. Supongamos que una carga se interrumpe repentinamente. Esto establecerá una tensión de transitorios. 3) La causa más importante de sobretensiones en las sobretensiones de conmutación es el corte de corriente. El corte de corriente da como resultado la producción de transitorios de alto voltaje a través de los contactos del disyuntor de chorro de aire.

• Falla de aislamiento: el caso más importante de falla de aislamiento en un sistema de potencia es la puesta a tierra del conductor. Supongamos que un conductor se conecta a tierra en el centro. Produce voltajes negativos que viajan a lo largo de ambos lados.

• Tierra de arco: El fenómeno de arco intermitente que tiene lugar en la línea a tierra de un sistema trifásico con la consiguiente producción de transitorios se conoce como arco de tierra. Estos transitorios son acumulativos; pueden ser muy peligrosos y pueden causar serios daños al sistema de energía al causar fallas en el aislamiento. Los arcos a tierra se pueden evitar conectando a tierra el neutro.

• Resonancia: La resonancia es esa situación en el sistema de potencia cuando la reactancia inductiva del circuito se vuelve igual a la reactancia capacitiva. Bajo resonancia, la impedancia y la resistencia se igualan y el factor de potencia es la unidad. La resonancia provoca altos voltajes en las líneas de transmisión.

• Causa externa: La causa externa incluye solo rayos. “Una descarga eléctrica entre la nube y la tierra, entre nubes o entre los centros de carga de una misma nube se conoce como rayo”. Discutiremos esta causa en el próximo artículo con gran detalle.