Modeling of overhead transmission lines for lightning overvoltage calculations

Modelación de líneas aéreas de transmisión para el cálculo de sobretensiones originadas por el rayo

Un modelo de línea aérea de transmisión adecuado para el cálculo de sobretensiones originadas por el rayo debe incluir variaspartes de la línea: conductores de fase y cables de guarda, torres, puestas a tierra, cadenas de aisladores y distancias en el aire.Un componente adicional, el pararrayos, puede ser necesario si el estudio tiene como objetivo evaluar el comportamientofrente al rayo de una línea de transmisión protegida mediante pararrayos. Este último aspecto es importante ya que el modeloa utilizar puede variar según se hayan instalado o no pararrayos para proteger la línea. El rayo es un fenómeno físico denaturaleza aleatoria. El cálculo de la tasa de contorneos (flameos) causados por descargas atmosféricas ha de realizarseteniendo en cuenta este aspecto, así como el comportamiento aleatorio que pueden tener algunos componentes de la líneaaérea; por el ejemplo, las cadenas de aisladores. El objetivo de este artículo es doble: por un lado, se analizan las directricespropuestas hasta la fecha para representar líneas aéreas de transmisión en el estudio de sobretensiones atmosféricas y,por otro, se propone una metodología para seleccionar el modelo más adecuado de línea aérea de transmisión cuando seutilice una herramienta de simulación en el dominio del tiempo; por ejemplo, un programa tipo EMTP. Esta metodologíaes aplicada a un caso concreto de línea aérea de transmisión.

INTRODUCCIÓN

Un modelo de línea aérea de transmisión para el cálculo de sobretensiones por rayo debe incluir aquellas partes de la línea que intervienen en su comportamiento cuando un rayo de retorno golpea un cable (un cable de blindaje o un conductor de fase) o una torre, y tienen alguna influencia en las tensiones desarrolladas a través de los cordones de aisladores. Una representación adecuada de un aparato o componente de potencia en el análisis de transitorios debe basarse en el rango de frecuencias de los transitorios a analizar [1]. Los transitorios causados por descargas de rayos se clasifican como transitorios de frente rápido, por lo que la representación de una línea aérea de transmisión en los cálculos de sobretensión por rayos debe hacerse en consecuencia.

Las líneas aéreas de transmisión suelen estar apantalladas para evitar el impacto directo de los rayos en los conductores de fase, aunque la protección con descargadores de sobretensiones de las líneas no apantalladas se contempla actualmente como una solución firme para aquellas líneas en las que es difícil conseguir una baja impedancia de puesta a tierra.

Después de que una carrera de retorno golpee una torre o un cable de apantallamiento, la corriente fluye a través del cable de apantallamiento, la torre y la resistencia de la zapata; se inducen tensiones en los conductores de fase y las tensiones de frente rápido se superponen a las tensiones de frecuencia de potencia a través de los terminales de la cadena de aisladores.