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Desde los primeros días hasta el desarrollo del sistema moderno de transmisión de energía, las sobretensiones eléctricas han sido una fuente de problemas en el funcionamiento de la red. Averías, que afectan las fases del sistema eléctrico sinusoidal en funcionamiento y además, averías que provocan daños permanentes en equipos e instalaciones.

Descarga Atmosférica en línea de transmisión

Con una duración corta, una descarga atmosférica como se muestra en la figura anterior, se presentan en las instalaciones cortes de suministro eléctrico, con una consecuencia variable de un reinicio a días o incluso meses de reparaciones. Incluso considerando la comprensión actual y las medidas de protección en el diseño, los rayos todavía representan una fuente de daños y cortes en el sistema de transmisión de energía.

Se han integrado equipos basados ​​en microprocesadores más sensibles en el sistema de transmisión de energía , lo que requiere aún más medidas de protección para garantizar un funcionamiento seguro. En la medida, es proporcionar un diseño adecuado de sistema de puesta a tierra para descargar una oleada de rayos de manera eficiente.

Los sistemas de puesta a tierra son de fundamental importancia en cualquier sistema eléctrico. Con una amplia área de aplicación, el sistema de puesta a tierra está diseñado y optimizado para el propósito principal y la evaluación de la gravedad.

Como función, la subestación puede actuar como un hub, siendo los puntos de conexión para varias líneas de transmisión en un centro de distribución para fábricas y ciudades o sirviendo una planta de energía como entrada.

Ser un punto central en la cadena de transmisión y distribución de energía implica el manejo de campos eléctricos fuertes y de alta energía. El propósito principal del sistema de puesta a tierra del patio de maniobras al aire libre es proporcionar una ruta de baja resistencia, en cualquier punto, para descargar la corriente de falla de alta energía a la frecuencia de la energía.

Además, la rejilla de conexión a tierra está interconectada con el sistema de conexión a tierra exterior, lo que reduce la resistencia total de la conexión a tierra. Con una red de puesta a tierra enterrada, el rendimiento de la descarga eléctrica depende de los parámetros del suelo en la ubicación, además de la configuración de la red.

El compuesto químico y el tipo de suelo cambiarán lentamente y se prevé que serán un parámetro casi fijo, mientras que el contenido de agua y la temperatura podrían cambiar rápidamente, afectando el rendimiento de la conexión a tierra. Para asegurar un nivel de resistividad del suelo estable y confiable para un patio de maniobras, el método de construcción incluye suelo con alto factor de drenaje, que consiste en una mezcla de rocas, arcilla y grava.

Una segunda tarea importante para el sistema de puesta a tierra es descargar sobretensiones transitorias rápidas, originadas principalmente por una fuente externa de descargas eléctricas e internas como operaciones de conmutación. Bajo inyecciones de corriente transitorias rápidas como un rayo, el sistema de puesta a tierra funciona con un comportamiento significativamente diferente al de las inyecciones de corriente a frecuencia industrial.

La oleada de relámpagos, con un tiempo de subida rápido, se propagará en la cuadrícula de tierra; que actuará como una antena, induciendo un gran potencial transitorio en el sistema. Este aumento de potencial a corto plazo podría provocar un menor rendimiento del equipo de protección e incluso un mal funcionamiento o daños en equipos sensibles. Por esta razón, el término resistencia de puesta a tierra se cambia por impedancia cuando se describen las propiedades del sistema de puesta a tierra en condiciones transitorias.

Un caso de instalación que se desvía de los estándares de diseño se encuentra típicamente en plantas hidroeléctricas domésticas más grandes. Una disposición típica se compone de uno o más generadores y transformadores ubicados en una cavidad de roca dentro de una zona de montaña y conectados a un patio de distribución al aire libre. Los transformadores principales están conectados a un patio de distribución a través de cables relativamente largos, típicamente de varios cientos de metros de largo.

El patio de maniobras al aire libre para instalaciones hidroeléctricas también se encuentra comúnmente en valles profundos que brindan protección para los rayos directos. Sin embargo, ubicadas en lugares remotos, se necesita el uso de largas líneas de transmisión aéreas, lo que hace que la instalación esté expuesta a la entrada de rayos por descargas indirectas que siguen la línea.

Los medios de protección para las líneas de transmisión de energía son un diseño de blindaje para los rayos directos. Por lo general, esto se realiza colocando cables de tierra (hilos de guarda) por encima de las fases en las torres de la línea de transmisión, para guiar un golpe directo a tierra directamente.

Otro método es usando supresores de voltaje en las líneas de transmisión, el cual es un método muy usado en zonas con un índice alto en descargas atmosféricas.