<p style=”text-align: justify;”>Pueden producirse sobretensiones en el sistema de alimentación debido a rayos o operaciones de conmutación. Estas sobretensiones pueden alcanzar amplitudes peligrosas para los aparatos del sistema de potencia. Para proteger los equipos eléctricos del sistema y garantizar una operación económica y confiable, los pararrayos se aplican en casi todos los tipos de redes de energía eléctrica. Los pararrayos de óxido de zinc (ZnO) sin espacios son ampliamente utilizados. Los pararrayos suelen estar conectados entre los terminales de fase y tierra. Limitan el nivel de tensión en equipos como transformadores por debajo del nivel de tensión soportada.
La siguiente figura muestra los valores de sobretensión que se pueden alcanzar sin el uso de pararrayos en unidades.
El eje de tiempo se divide en el rango de sobretensión de rayo en microsegundos, sobretensión de conmutación en milisegundos y sobretensión temporal en segundos. En el rango de sobretensión tipo rayo y sobretensión de maniobra, la magnitud de la sobretensión puede llegar a varias por unidad si el sistema no tiene protección de pararrayos. El pararrayos podría limitar la sobretensión por debajo de la tensión soportada del equipo. Este fenómeno muestra claramente la importancia de los pararrayos para la protección contra sobretensiones causadas por rayos.
Índice de contenidos
Construcción de pararrayos/sobretensiones de óxido de zinc:
La construcción de los pararrayos de ZnO es muy sencilla. Consisten en una carcasa aislante que está hecha de porcelana y la columna interior está hecha de bloques de ZnO como se muestra en la figura siguiente.
El bloque ZnO proporciona las características no lineales de voltaje-corriente que sirven al propósito principal para la protección contra sobretensiones. Por lo tanto, podemos decir que el bloque de ZnO tiene resistividad no lineal.
Características de corriente de voltaje del bloque Zno:
La siguiente figura muestra las características VI del elemento ZnO que se dividen en tres regiones, siendo la región de baja corriente (A), la región operativa (B) y la región de alta corriente (C).
Las características de resistencia no lineal del bloque de ZnO se pueden expresar como se muestra a continuación,
Yo/Ir = (V/Vr)x
Donde
Ir = Corriente de referencia del bloque Zno
Vr = Tensión de referencia del bloque Zno
x= Constante el valor de x es de 30 a 40 en el caso del bloque de óxido de zinc.
Principio de funcionamiento del pararrayos / pararrayos:
Cuando se aplica voltaje del sistema en el pararrayos a un voltaje de funcionamiento continuo, aproximadamente el 80% del voltaje nominal, el pararrayos experimenta alguna corriente de fuga. La amplitud de la corriente de fuga depende del estado del pararrayos. La corriente de fuga consta de la componente de corriente capacitiva y resistiva. Esta corriente de fuga genera calor. Este calor generado debe disiparse correctamente, de lo contrario, la temperatura del LA puede aumentar, lo que aumenta aún más la corriente de fuga. Debido a esto, el diseño térmico adecuado de la carcasa del pararrayos juega un papel importante.
Cuando se aplica una sobretensión de alto voltaje en el pararrayos/sobretensiones, la resistencia del ZnO se vuelve baja y, como se puede ver en las características de voltaje-corriente, la corriente a través del pararrayos/sobretensiones se vuelve alta en el rango de kA. El voltaje, más allá del cual la corriente a través del LA se vuelve tan alta, se conoce como voltaje de referencia y la corriente en el voltaje de referencia se conoce como corriente de referencia. Como LA está conectado entre fase y tierra, la sobretensión se descarga a tierra por la baja resistencia que ofrecen los bloques de óxido de zinc y de esta manera evita que el equipo se dañe debido a la sobretensión.
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