Protección contra rayos: por qué los EGLA son una solución inteligente para un suministro de energía estable

Con mayores consideraciones ambientales, los diseñadores de líneas eléctricas recurren a conceptos como los supresores de líneas con espacios externos (EGLA, por sus siglas en inglés) que reducen la huella de las estructuras y al mismo tiempo fortalecen las redes para que funcionen al más alto nivel de confiabilidad.

El artículo apareció enESI África Número 1-2021. Lea el digimag completo o suscríbase para recibir una copia impresa gratuita.

El uso de descargadores de sobretensiones de óxido metálico con espacios en serie externos mejora la confiabilidad de los sistemas de transmisión. Estas soluciones inteligentes ayudan a eliminar los daños causados ​​por rayos en los equipos de líneas de transmisión y las interrupciones leves de energía después de apagones causados ​​por rayos. Esta solución es ideal para satisfacer las demandas de las necesidades de suministro de energía estable de nuestras sociedades en crecimiento.

La separación en serie externa integrada elimina la necesidad de contramedidas contra la sobretensión de conmutación o el deterioro de los discos de ZnO. Esto significa que los pararrayos de líneas de transmisión pueden hacerse compactos y livianos y facilitar significativamente la carga de trabajo de instalación y el mantenimiento de los pararrayos.

Los rayos que caen sobre las líneas de transmisión de energía provocan interrupciones muy leves en el suministro eléctrico, a pesar de la capacidad de las líneas de transmisión para recargarse con éxito. Estas interrupciones pueden dañar gravemente los equipos informáticos, lo que es inaceptable en la sociedad online actual. Incorporar un diseño con protección contra rayos es crucial para garantizar un suministro de energía estable.

El pararrayos de línea de transmisión es el método óptimo de protección contra rayos. Toshiba puede ofrecer una solución de protección contra rayos mucho más inteligente; es decir, un pararrayos de línea de transmisión con un espacio en serie externo, también conocido como pararrayos de línea con espacio externo (EGLA).

La solución EGLA evita la caída de rayos y contribuye a garantizar la calidad y estabilidad en la transmisión de electricidad. Los EGLA también ayudan a eliminar los daños causados ​​por rayos en los equipos de las líneas de transmisión y las interrupciones leves de energía después de apagones.

Además, los EGLA pueden proteger los conjuntos de aisladores de las descargas eléctricas provocadas por los rayos. En general, la aplicación de EGLA mejorará la confiabilidad del sistema de transmisión.

Para responder a esta pregunta, antes de instalar El Toshiba EGLA cuenta con un EGLA, vale la pena señalar que cuando cae un rayo, se produce una descarga eléctrica en las cadenas de aisladores, lo que resulta en una ligera interrupción del servicio eléctrico. Considerando que, después de instalar EGLA, se observa lo siguiente:

No es necesario disparar el disyuntor y el suministro de energía sigue siendo confiable e ininterrumpido. Consulte el Gráfico 1 para obtener una imagen de la comparación.

Una de las contramedidas parece ser la instalación de pararrayos de tamaño completo especificados con clasificación IEC o ANSI. Sin embargo, la aplicación de EGLA es una solución mucho más inteligente para proteger la línea de transmisión de los rayos.

Por lo general, los sistemas de transmisión están diseñados para resistir sobretensiones internas, como sobretensiones de conmutación y sobretensiones de frecuencia eléctrica. Por lo tanto, puede ser práctico diseñar la unidad de pararrayos para soportar rayos pero no sobretensiones de conmutación y sobretensiones de frecuencia eléctrica, asegurándose de que esté equipada con una separación en serie externa y con coordinación de aislamiento entre la unidad de pararrayos y las cadenas de aisladores.

En consecuencia, EGLA tiene ventajas en comparación con los descargadores de líneas de transmisión de tipo Gapless. EGLA se puede reducir de tamaño en comparación con los descargadores de sobretensiones tipo estación y, por lo tanto, se puede manejar con mucha facilidad. Además, los discos de ZnO normalmente no reciben energía y no se deterioran cuando se usan en circunstancias normales, lo que elimina la necesidad de mantener y monitorear las fugas de corriente.

En el caso de un sistema blindado, cuando un rayo cae sobre el cable de conexión a tierra o la estructura de la torre, la corriente del rayo disminuirá. Atraviesa el cable de tierra y la estructura de la torre, reduciendo así significativamente la carga a la que está expuesta la carrocería del EGLA. El análisis EMTP ha demostrado que la corriente posterior a través de la unidad pararrayos disminuye a aproximadamente el 10% o menos de la corriente del rayo (consulte el Diagrama 1).

La distancia de blindaje desde el cable de tierra depende de la corriente del rayo. Una corriente de rayo más pequeña puede pasar cerca del cable de tierra y golpear un conductor de fase. Cuando ocurren tales fallas de blindaje, la corriente del rayo no es significativamente alta y la carga generada por dicho rayo no se considera tan severa.

En consecuencia, en resumen, si bien los rayos más grandes pueden impactar el cable de protección, solo los rayos más pequeños pueden impactar el conductor de fase, lo que significa que se espera que la corriente que pasa a través de la unidad del descargador sea pequeña.

Con un análisis de los fenómenos de rayos y la experiencia a largo plazo de las aplicaciones EGLA en Japón, el tipo compacto EGLA (igual que IEC Clase Y3) se hizo realidad y logró una experiencia satisfactoria.

La corriente del rayo y la corriente subsiguiente que atraviesa la unidad pararrayos pueden ser significativamente mayores bajo ciertas condiciones del sistema de transmisión, como condiciones de blindaje y resistencia de la base. En estos casos, los pararrayos deben proporcionar una capacidad de resistencia a los rayos mucho mayor para proteger dichos sistemas. Toshiba también puede suministrar el tipo EGLA de alta resistencia con suficiente capacidad para resistir rayos.

Las unidades de la serie TMLRG de tipo compacto son adecuadas para sistemas blindados de hasta 245 kV. Para sistemas no blindados o de hasta 550 kV, se aplica la serie RVLRC de tipo resistente.

La forma de onda de 2/20 μs para la corriente de descarga se basa en aplicaciones prácticas en Japón. El impulso de alta corriente con una forma de onda de 2/20 μs tiene una energía mucho mayor.

La corriente de impulso de 25 kA que tiene una forma de onda de 2/20 μs es equivalente a una energía de hasta 65 kA si la forma de onda es de 4/10 μs. Con respecto a la selección del tipo de EGLA, comuníquese con Toshiba para obtener información sobre las aplicaciones de EGLA.

La unidad de descargador Toshiba EGLA consta de una columna de ZnO, que está moldeada directamente con caucho de silicona, lo que reduce el tamaño y el peso de la unidad de descarga.

El material de silicona tiene excelentes características hidrofóbicas y resistentes a la intemperie, lo que significa que Toshiba EGLA cuenta con una vida útil prolongada.

Toshiba EGLA se monta en el hardware de las cadenas de aisladores, en lugar de directamente en los conductores de alimentación.

La instalación directa a las líneas eléctricas podría dañar el conductor, debido a la carga, vibración y torsión causada por el viento al que está expuesto el descargador de línea, o movimientos de arco a lo largo del conductor.

El Toshiba EGLA se puede instalar fácilmente en el hardware de las cadenas de aisladores. Las instalaciones típicas se muestran en las figuras. Montar la unidad de descargador en el soporte de la bocina es el método de instalación típico y más sencillo. Al montar la unidad de descargador en otro hardware, las piezas de montaje se pueden modificar para adaptarse a este último.

Establecer la distancia de separación de la serie externa es vital para EGLA debido a la necesidad de considerar los siguientes elementos:

¿Cómo se realizan las pruebas de verificación?

Toshiba cuenta con excelentes instalaciones de prueba y probó el EGLA basándose en métodos de prueba recientemente revisados. Su excelente rendimiento ha sido confirmado en todas las áreas de prueba.

La coordinación del aislamiento entre el descargador completo y el conjunto del aislador se probó repetidamente en condiciones secas y húmedas y demostró la alta confiabilidad de Toshiba EGLA.

Se realizó una prueba de interrupción de corriente en condiciones húmedas y contaminadas. La hidrofobicidad de la unidad de descarga probada se eliminó mediante un método basado en una larga experiencia. Estas condiciones de prueba fueron mucho más severas que los otros métodos de prueba y simularon efectivamente condiciones prácticas.

Se realizó una prueba de cortocircuito y se confirmó la seguridad superior del Toshiba EGLA. La prueba demostró que no se produjo ninguna dispersión violenta de fragmentos perjudiciales para el cuerpo humano. Las pruebas se realizaron en circunstancias en las que un cable fusible provocó un cortocircuito en la unidad del pararrayos y la unidad del pararrayos falló previamente debido a una sobretensión de frecuencia eléctrica. La prueba también confirmó la capacidad de autoextinción de los marcos abiertos.

La prueba de vibración es crucial porque cuando se coloca un pararrayos de línea de transmisión encima de las torres de energía se deben verificar los efectos de la vibración causada por el viento. El Toshiba EGLA fue sometido a pruebas de vibración con más de un millón de oscilaciones, lo que confirma su capacidad para resistir el estrés de las vibraciones.ESI

Sobre la empresa Toshiba Group es un proveedor líder mundial de soluciones energéticas y de fabricación electrónica centrado en la creación de soluciones y productos electrónicos y eléctricos avanzados. Toshiba Africa es una subsidiaria de Toshiba Corporation Tokyo responsable de energía, infraestructura y productos y servicios electrónicos en África.www.toshiba.co.za

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