Sobretensiones en líneas de transmisión[PARTE 2]Continuando con el post anterior:[LINK]Voy a desarrollar uno de los grupos de sobretensiones en líneas de transmisión eléctrica:

Sobretensiones de origen externoVeamos una definición de esto:Son las sobretensiones que tienen procedencia exterior a la instalación, por lo tanto sus amplitudes no están relacionadas con la tensión de servicio de la instalación.

Los fenómenos más importantes que deben considerarse como productores de sobretensiones externas son:

Que quiere decir cada una de estas causas???

Inducción electrostática:Cuando un conductor cargado eléctricamente se encuentra cercano a otro conductor, induce cargas eléctricas de signo contrario en este.Normalmente podemos ver este fenómeno cuando cuando acercamos nuestro brazo a la pantalla de un televisor y se erizan nuestros pelos:

O si acercáramos un cuerpo cargado a nuestra cabeza erizando nuestro cabello, ya que se inducen cargas en él:

Inducción electrostática. Carga progresiva de los conductores por rozamiento del aire circundante. Carga producida por cortar diferentes superficies de nivel eléctrico. Descargas directas (rayos). Inducción producida por descargas

[GIF]Por lo tanto, si tal como se muestra en la siguiente figura, una nube con carga positiva se encuentra en las proximidades de una línea, la nube induce en la línea cargas de signo negativo:

En esta situación no hay sobretensión, ya que la nube se acerca lentamente a la línea, y la carga de igual signo sobre la línea queda repelida evacuándose a tierra por medio de transformadores de tensión puestos a tierra, de bobinas de contacto a tierra, etc.Pero si debido a la caída de un rayo entre esa nube y otra, o entre la nube y la tierra desaparece la carga en la nube repentinamente, entonces las cargas de la línea quedan libres. Esto provoca una sobretensión en la línea que se propagan en ambos lados de la línea en forma de ondas errantes con la velocidad de la luz, incluso pueden provocar descargas eléctricas de naturaleza ondulatoria en los puntos mal aislados de la línea.

Carga progresiva de los conductores por rozamiento con el aire circundante:Un ejemplo cotidiano de esto lo encontramos cuando por ejemplo nos sacamos un sweater, el rozamiento de este con la piel produce un flujo de cargas eléctricas entre ellos y esto lo vemos cuando se erizan los pelos o por el rozamiento con otra ropa pueden verse chispas.(*Bueno no encontré un video de esta situación pero este gif está mejor, acá se puede ver como la fricción con el sweater provoca un chispa y prende la gasolina)[GIF]O el clásico ejemplo del colegio donde frotan una varilla con un paño y luego levantan trocitos de papel, el fenómeno es el mismo. [GIF]Esto también sucede a grande escala: Las partículas que se encuentran en el aire (polvo, moléculas de agua, etc.) pueden estar cargadas eléctricamente, por rozamiento estas partículas pueden comunicar esas cargas a las líneas eléctricas. La cantidad de electricidad proporcionada es proporcional a la longitud del conductor, esta tensión resulta mayor también cuando mejor aisladas están las líneas.

Carga producida por cortar diferentes superficies de nivel eléctrico:

Como la tierra puede considerarse un cuerpo cargado, esta emite líneas de fuerza que terminan en nubes cargadas con potencial opuesto o se extienden indefinidamente. Las superficies perpendiculares que cortan estas líneas se encuentran al mismo potencial, son las superficies equipotenciales o superficies de nivel.Si un conductor corta dicha superficie, en dicho conductor se induce una carga eléctrica. Cuando las líneas recorren superficies llanas esta sobretensión es imperceptible con clima normal. Por el contrario si al conductor se acercan nubes tempestuosas o si el aire está fuertemente cargado de electricidad, las superficies de nivel se deforman e inducen cargas en la línea que pueden tener un valor considerable.Esta causa de sobretensiones es importante en zonas montañosas ya que las superficies equipotenciales se encuentran muy próximas.Así como está escrito seguramente no es muy entendible para alguien que no está en el tema, pero con los dos siguientes gráficos van a quedar bien entendido:Todas las cargas (y por ende todo cuerpo cargado) genera un “campo electromagnético” a su a su alrededor cuya magnitud varía con la distancia y podemos representarlo con unas líneas invisibles, si consideramos que el todo el planeta es un cuerpo cargado eléctricamente estas líneas serían más o menos así:

Y finalmente para entender lo que este campo puede producir vamos a ver el ejemplo de un tubo fluorescente sumergido en un campo electromagnético:[GIF]

Descargas directas:Decimos que existe una sobretensión debido a una descarga directa cuando una descarga atmosférica (rayo) incide sobre la línea de transmisión.

Veamos algunas características del rayo:Tensión en las nubes tormentosas de 100 a 1.000 MV (1.000 MV = 1.000.000.000 volt; en un tomacorrientes tenemos 220 volt)Campo eléctrico para la formación del rayo ≅ 500 kV/mIntensidad de la corriente de 10.000 a 50.000 A (excepcionalmente, hasta 200.000 A; en una estufa de 1.000 watt tenemos 4,5 A)Cantidad de carga descargada, entre 1 Amper/segundo a 20 Amper/segundoSi representamos como varía el voltaje durante la descarga de un rayo en un gráfico tendríamos el siguiente:

Aquí podemos ver que:

Duración de frente: de 1 a 10 μs (10 μs = 0,00001 segundo)Pendiente de crecimiento: de 5 a 12 kA/μsDuración de cresta media: de 10 a 50 μsEl fenómeno provoca que la línea reciba bruscamente una tensión muy elevada, con lo que puede producirse descargas a tierra a través de los postes o del cable a tierra, si se instala este elemento de protección.La experiencia demuestra que si la descarga se produce directamente sobre un poste, este recibe aproximadamente el 60% de la corriente del rayo y el resto se reparte como indica la siguiente figura:

Se han registrado corrientes de poste de 60.000 A de valor de cresta, si la resistencia eléctrica del poste es de 20

ohms, entonces el poste debe soportar 1.200.000 volt. Con este elevado potencial es posible que se produzcan corrientes de retroceso desde el poste hacia la línea. Por ello es necesario que la resistencia del poste sea lo más baja posible, por ejemplo para líneas de 110.000 volt la resistencia máxima del poste debe ser 15 ohm y para líneas de 50.000 volt, 8 ohm.Cuando más seguras son las líneas, más vulnerables son las estaciones transformadores. Ocasionalmente las descargas directas producen averías en los cables subterráneos, esto sucede donde el suelo es poco conductor lo que provoca que la descarga se propague a lo largo de la armadura y de la envoltura de plomo del cable enterrado en busca de tierra con buena conductividad eléctrica.

Efectos de inducción producidos por descargas atmosféricasAdemás de resistencia óhmica todo circuito eléctrico tiene propiedades inductivas y capacitivas, por ello una descarga atmosférica y sus ramificaciones en las proximidades de la línea pueden producir en esta un cambio en su estado eléctrico, induciéndose en él, tensiones de carácter oscilante, los cuales provocan sobretensiones de magnitudes considerables. También hay que tener en cuenta según la dirección de la descarga este produce líneas de fuerza que inducen tensiones en el conductor.

Bueno eso es todo, el próximo post será sobre las sobretensiones de origen interno. Saludos!!!