El pararrayos montado en el transformador en la mayoría de las subestaciones aisladas en aire está lo suficientemente cerca de otros equipos para proporcionar una protección eficaz contra descargas disruptivas. Sin embargo, esto se aplica solo si los interruptores están cerrados. Si un interruptor está abierto, los aisladores del lado de la línea, incluido el buje del lado de la línea, no están protegidos. En este sentido, la instalación de descargadores de entrada de línea protegerá todos los puntos dentro de la estación cuando los interruptores críticos estén abiertos, y esto se aplica a todos los voltajes del sistema, incluida la distribución. De hecho, debido a que los niveles de resistencia del aislamiento son más bajos en los voltajes de distribución, el riesgo se vuelve mayor.

Esta contribución editada a INMR por Jonathan Woodworth revisa escenarios donde los pararrayos de entrada de línea juegan un papel vital en la prevención de daños costosos a los activos.

La terminología 'pararrayos de entrada de línea' se aplica a un pararrayos montado en la primera estructura de una línea entrante o saliente en una subestación. Se estima que alrededor del 30% de todas las subestaciones con interruptores están actualmente equipadas con pararrayos de entrada de línea de acuerdo con esta definición.

Propósito del pararrayos de entrada de línea

La función básica de un pararrayos de entrada de línea es proteger un disyuntor que está "abierto" de cualquier sobretensión de rayo que ingrese a la estación a lo largo de una línea conectada. Dado que generalmente se acepta que los interruptores de las líneas entrantes generalmente no se dejan abiertos por mucho tiempo, algunos podrían concluir que no hay motivo de preocupación. Si bien es cierto que los interruptores normalmente permanecen cerrados, si hay una falla inducida por un rayo en el sistema, el interruptor entra en acción para interrumpirlo. Eso significa que puede estar abierto durante unos 100 ms o más cada vez que ocurre una falla en la línea. Esto puede parecer de corta duración. Sin embargo, cuando se trata de rayos, todavía es relativamente largo. Dado que la mayoría de los eventos de iluminación incluyen múltiples descargas, la sobretensión resultante puede presentarse en el sistema de energía con entre 2 y 14 sobretensiones independientes de diferentes magnitudes, cada una separada por unos 50 a 150 ms.

Escenario de interruptor abierto 1

Este escenario ocurre cuando no se instala un pararrayos de entrada de línea. El siguiente lapso de tiempo describe los eventos de una sobretensión de un rayo en un sistema con un interruptor abierto:

T0 Surge 1 – 1-100 kA golpea la línea

T5 ms Fallo detectado en el circuito

T50 ms Se abre el interruptor

T100 ms Surge 2 – 1-15 kA, 50-150 ms entre cada golpe

T100 ms Surge 2 golpea el interruptor abierto

El aislador T100 ms parpadea debido al efecto de duplicación de voltaje porque el pararrayos del transformador no puede protegerlo a través del interruptor abierto.

La descarga disruptiva del buje es probable porque cuando la sobretensión encuentra un circuito abierto, se duplica en magnitud. Afortunadamente, el flashover de iluminación no siempre se convierte en una falla de energía ya que el voltaje de frecuencia de energía no está disponible en la línea en este punto. Sin embargo, un flashover de un rayo puede desencadenar otros flashovers cercanos debido al gas ionizado localizado. Si es así, puede haber daños considerables resultantes. Por el contrario, si se instala un pararrayos de entrada de línea, el lado de la línea del interruptor está protegido contra descargas disruptivas incluso si el interruptor está abierto. Por lo tanto, el escenario anterior cambia a que no haya descargas disruptivas en el momento en que las sobretensiones subsiguientes ingresan a la subestación

Escenario de interruptor abierto 2

Existe otro escenario menos sutil cuando un generador de picos se desconecta. Dado que el interruptor en el lado de la línea del transformador elevador se usa para aislarlo, su buje del lado de la línea puede sufrir una descarga disruptiva debido a la primera sobretensión entrante del rayo. Básicamente, mientras un interruptor esté abierto, el pararrayos del transformador no puede proteger su buje del lado de la línea.

Configuraciones de pararrayos de entrada de línea

Un descargador de entrada de línea se puede montar en casi cualquier configuración y seguir siendo eficaz. Por ejemplo, no es necesario ubicar el pararrayos cerca del interruptor, aunque se debe tener en cuenta la distancia de separación. También se debe tener en cuenta que un pararrayos ubicado en la primera torre de una estación probablemente no protegería al interruptor.

El pararrayos de entrada de línea puede ser incluso un pararrayos de línea de transmisión suspendido del primer aislador sin salida. Si todavía tiene dudas sobre el valor de invertir en este tipo de pararrayos, considere el costo de reemplazar un interruptor.

https://www.inmr.com/important-role-of-line-entrance-arresters/