Este documento describe un análisis de sobretensiones causadas por descargas atmosféricas en una línea de transmisión de 230 kV. Se modela la línea considerando la fase A, el cable de guarda y una torre metálica. Se solicita determinar las impedancias características, calcular los voltajes inducidos por un rayo de 30 kA e identificar la corriente de rayo necesaria para flamear la cadena de aisladores si el rayo impacta la fase o el cable de guarda.

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EVALUACIÓN SOBRE DESCARGAS ATMOSFÉRICAS EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
Se va a considerar una línea de un circuito con un cable de guarda para un nivel de tensión
de 230 kV.
Conductor Cable de guarda
Radio = 1.5989 cm
Rdc = 0.050853 Ω/km
Radio = 0.489 cm
Rdc = 1.9014 Ω/km
Considerar una cadena de 15 aisladores de 120 kV de BIL cada uno a condiciones estándar.
La longitud de la cadena es de 2 m.
Para la modelación de la línea se puede considerar únicamente la fase A y el cable de
guarda (línea bifásica) y utilizar el modelo de onda viajera para línea no transpuesta. Se
pueden considerar dos tramos a cada lado de la estructura donde impacta el rayo.
La estructura metálica de la torre se puede asumir como de forma aproximadamente cónica
y para este caso se puede considerar como una impedancia característica de 200 Ω y de la
longitud de acuerdo a la figura.
20 m
20 m
26 m
33 m
4.7 m
4.7 m
C
A B
G
Resistividad terreno = 150 Ω.m
Zc torre = 250 Ω
Resistencia de puesta a tierra = 20 Ω
Vano= 500 m

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Para la corriente de rayo considerar la fuente tipo rampa de doble pendiente.
Para considerar una línea semiinfinita se utiliza el modelo de redes acopladas RL y tomando
como valores la matriz de impedancias características de la línea (*.lis de Line Constants)

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PREGUNTAS
1. Determinar las impedancias características propias de la fase A y el cable de guarda G
(fases y cg). Estas se pueden observar en el archivo *.lis cuando se corre Line
Constants para la línea.
2. Para un rayo de 30 kA determinar el voltaje en la fase, en el cable de guarda y en la
cadena de aisladores.
3. Si un rayo 1.2/50 µs impacta en la fase, calcular la corriente de rayo que hace flamear la
cadena de aisladores. Calcular la probabilidad de flameo para esta situación. Utilizar la
siguiente expresión para calcular dicha probabilidad:
6.20
31
1
1
)(








I
IIP
4. El ítem anterior pero para rayo impactando en el cable de guarda.
5. ¿Cómo varia el voltaje en la cadena de aisladores, variando el valor de la puesta a tierra.
Considerar una corriente unitaria de 1 kA (1000 A).
6. Utilizando una corriente de rayo de 1 kA (1000 A), determinar una expresión que me
permita calcular el sobrevoltaje en la cadena de aisladores para cualquier corriente de
rayo y cualquier valor de puesta a tierra.