Rayos indirectos

Un golpe directo se define como un rayo cuando golpea un cable blindado, una torre o un conductor de fase. Una cadena de aisladores está sometida a tensiones muy altas provocadas por una carrera directa. Una cadena aislante también puede sufrir tensiones por voltajes transitorios elevados cuando un rayo golpea el suelo cercano.

Diagrama de un rayo cayendo a tierra cerca de una línea de transmisión

El voltaje inducido en una línea por un rayo indirecto tiene cuatro componentes:

1. La nube cargada por encima de la línea induce cargas ligadas en la línea, mientras que la línea misma se mantiene electrostáticamente al potencial de tierra por los neutros de los transformadores conectados y por las fugas sobre los aisladores. Cuando la nube se descarga parcial o totalmente, estas cargas ligadas se liberan y viajan en ambas direcciones en la línea dando lugar a las ondas de voltaje y corriente que viajan.

2. Las cargas reducidas por el líder escalonado inducen aún más cargas en la línea. Cuando el líder escalonado es neutralizado por la carrera de retorno, las cargas ligadas en la línea se liberan y, por lo tanto, producen ondas viajeras similares a las causadas por la descarga de la nube.

3. Las cargas residuales en la parte superior de la carrera de retorno inducen un campo electrostático en las proximidades de la línea y, por lo tanto, un voltaje inducido en ella.

4. La tasa de cambio de la corriente en la carrera de retorno produce un voltaje inducido magnéticamente en la línea. Si el rayo tiene descargas subsiguientes, entonces los componentes subsiguientes del voltaje inducido serán similares a uno u otro de los cuatro componentes discutidos anteriormente.

Las magnitudes de los voltajes inducidos por la liberación de las cargas unidas por la nube o por el líder escalonado son pequeñas en comparación con los voltajes inducidos por la carrera de retorno. Por lo tanto, solo los componentes electrostáticos y magnéticos inducidos por la carrera de retorno se consideran en el siguiente análisis. Los cálculos iniciales se realizan con el supuesto de que la distribución de carga a lo largo de la carrera del líder es uniforme y que la corriente de la carrera de retorno es rectangular.

Sin embargo, el resultado con la onda de corriente rectangular se puede transformar en el de las corrientes de cualquier otra forma de onda mediante la integral de convolución (teorema de Duhamel).

Carrera de retorno con columna de carga residual

También se asumió que el trazo es vertical y que la línea aérea no tiene pérdidas y que la tierra se conduce perfectamente. El canal vertical de la carrera de retorno se muestra en la figura anterior, donde la parte superior está formada por una columna de carga residual que es neutralizada por el rápido movimiento ascendente de la corriente de la carrera de retorno en la parte inferior del canal.