Un cable subterráneo y una línea aérea se protegen de maneras completamente diferentes. Uno se basa en una pantalla conectada a tierra continua y un dieléctrico sólido; el otro se basa en el aire, la distancia y los aislantes que pueden sufrir descargas disruptivas y recuperarse.
En el punto donde se encuentran, se evidencia el desajuste. Una onda proveniente de la línea aérea llega al punto donde el cable se vuelve subterráneo, encuentra un cable que no puede sufrir una descarga disruptiva y recuperarse, y concentra su energía precisamente donde ocurre el cambio.
Por eso, el punto de transición requiere pararrayos, una puesta a tierra cuidadosa y mucha atención durante el diseño, incluso en rutas donde no se considera nada más especial.
Por qué el cruce necesita un pararrayos
Una onda viajera es una perturbación que se desplaza a lo largo de un conductor, y se enfrenta a lo que encuentra dividiendo su energía entre la que continúa a lo largo de la línea y la que se refleja desde la discontinuidad.
El cambio de un conductor aéreo a un cable subterráneo supone una discontinuidad significativa. La impedancia de sobretensión de ambas rutas difiere, y la onda se comporta en consecuencia, de modo que la tensión resultante en el punto de transición depende del equilibrio entre ellas.
La línea aérea absorbe una sobretensión con relativa facilidad. Una descarga disruptiva en un aislador es visible, se elimina por sí sola y se puede reparar. El cable subterráneo no tiene esa posibilidad: su aislamiento es sólido y cualquier fallo es permanente.
La transición, al formar parte de ambos mundos y no pertenecer plenamente a ninguno, termina por soportar lo peor de la exposición sin el comportamiento de autoprotección del lado superior.
Un pararrayos en una transición limita la tensión que llega al cable desviando la energía de una onda incidente a tierra antes de que el aislamiento tenga que soportarla.
Lo que necesita un punto de transición
Un sistema de conmutación bien diseñado entre cableado aéreo y cableado suele incluir cinco elementos.
Un nivel de protección definido
Es necesario especificar la tensión de impulso que debe soportar el extremo del cable, ya que es el valor en torno al cual se diseña el sistema coordinado.
Un dispositivo de detención con una función correspondiente
La tensión nominal, la energía y los requisitos de funcionamiento continuo se derivan de la red eléctrica y de la puesta a tierra, no de un valor predeterminado del catálogo.
Una conexión corta y directa con la tierra.
El cable que conecta el pararrayos con su conexión a tierra transporta una corriente de alta frecuencia y añade tensión, por lo que su longitud es importante.
Un electrodo de tierra con una figura conocida
La resistencia de tierra en la transición forma parte de la protección, y un diseño que no la especifique no puede verificarse.
Un extremo de cable que pueda soportar la tensión.
Los detalles de terminación, la conexión a tierra de la pantalla y la limitación de la tensión de la cubierta en el extremo del cable pertenecen al mismo cálculo.
La coordinación del aislamiento consiste en elegir el pararrayos, el aislamiento del cable y la puesta a tierra de manera que cada nivel se encuentre en el orden correcto ante un mismo evento.
Dos tipos de exposición
Las dos rutas fallan de maneras diferentes, y esas diferencias explican por qué el cambio requiere un diseño propio.
| Aspecto | Ruta aérea | Cable enterrado |
|---|---|---|
| Respuesta a la sobretensión | El aislante puede sufrir una descarga eléctrica y recuperarse. | El aislamiento sólido sufre daños permanentes. |
| Toma de tierra | Distribuidos a lo largo de la ruta a través de postes | Pantalla adherida con puntos definidos |
| Acceso para reparación | Por lo general es sencillo | Excavaciones, y a menudo en la peor época del año. |
| Diagnóstico después de un evento | A menudo visible | Por lo general, requiere pruebas y, eventualmente, excavación. |
Por lo tanto, un fallo durante el cambio de sistema tiende a resultar desproporcionadamente costoso en relación con su tamaño físico.
Una onda viajera llega a lo largo de la línea aérea, alcanza la transición y se refleja o continúa según lo que encuentra, razón por la cual la geometría de la unión entre las dos rutas es tan importante.
Dónde puede fallar la instalación de un pararrayos
Los fallos recurrentes en los puntos de cambio rara vez son sutiles.
- Un pararrayos instalado en el poste con un largo cable de tierra que se extiende hacia abajo y se aleja del extremo del cable.
- Un cable terminado sin ninguna limitación de voltaje en la cubierta al final de una pantalla larga.
- Una conexión entre la pantalla y el electrodo de tierra que se olvidó cuando se rellenó el pozo.
- Un poste de transición añadido o movido durante la construcción sin que se repitiera la comprobación de coordenadas.
- Se instaló un electrodo de tierra, pero nunca se midió, por lo que la cifra de diseño no se ha verificado.
Cada uno de estos elementos es una conexión, no un componente, por lo que el plano de detalle es más importante que la lista de equipos.
El poste de transición soporta el cambio de ruta y, a menudo, también el pararrayos, por lo que su puesta a tierra y su acceso deben diseñarse conjuntamente con el cable.
Un pararrayos en la parte superior del poste y un cable de tierra largo
Situación: Un alimentador rural tenía un pararrayos montado en lo alto del poste de transición, con un cable de tierra que bajaba varios metros por el poste hasta un electrodo situado junto a la arqueta del cable.
Hallazgo: La disposición parecía correcta en el diagrama unifilar y los componentes tenían la clasificación adecuada. Sin embargo, la longitud del cable generó un aumento de voltaje durante un evento rápido, por lo que el extremo del cable soportó una tensión mayor de la prevista en el ejercicio de coordinación.
Decisión: El pararrayos se reubicó más cerca de la terminación del cable, la conexión a tierra se acortó y se conectó directamente a la pantalla del cable en la transición, y se midió y registró el electrodo.
Resultado: La configuración revisada coincidía con la suposición en la que se basaba la cifra de aislamiento, y el cambio fue económico porque se trataba de modificaciones en el hardware y la geometría, en lugar de un cable diferente.
La resistencia de tierra en el pararrayos forma parte de la protección y no es un detalle que deba medirse posteriormente, ya que su valor determina la tensión a la que está sometido el aislamiento.
Opciones de ubicación para el pararrayos
La ubicación del dispositivo influye en la experiencia del extremo del cable.
| Colocación | Efecto sobre la protección | Consecuencia práctica |
|---|---|---|
| En el poste de transición, cerca del extremo del cable. | Trayectoria de protección más corta para el cable | Necesita altura de montaje y acceso para su reemplazo. |
| Más adelante, a lo largo de la línea aérea, | Deja parte de la ruta entre el dispositivo y el cable. | Más barato de alcanzar, menos eficaz para el cable. |
| Dentro de la subestación solamente | Protege el equipo, no la transición. | Causa común de fallos en los extremos de los cables de alimentación largos. |
La primera opción no siempre es posible, y cuando no lo es, la distancia al punto protegido debe incluirse en el cálculo en lugar de ignorarse.
Conexión a tierra del pararrayos
Un pararrayos funciona mediante conducción, y la corriente que conduce debe llegar a tierra por la ruta más corta posible. Cada metro de cable aumenta la inductancia, y cada aumento de inductancia incrementa la tensión mientras fluye la corriente.
Esa tensión se resta del margen de protección para el que se diseñó el aislamiento, razón por la cual la longitud y el trazado de la conexión a tierra se consideran parte del diseño y no una preferencia de instalación.
En la transición, la pantalla del cable y el electrodo de tierra forman parte del mismo circuito. Conectarlos en el extremo del cable mantiene a ambos al mismo potencial durante un evento, y omitir esa conexión provoca que el aislamiento de la cubierta soporte una diferencia de potencial para la que nunca fue dimensionado.
La resistencia de tierra medida se convierte entonces en el valor que cierra el ciclo, porque es la única manera de saber que la instalación construida coincide con la instalación diseñada.
Antes de que se tire del cable
Hay cuatro tareas que completar mientras el foso siga abierto y los sorteos sigan en curso.
Confirme el nivel de protección por escrito.
Se debe registrar el valor que se presupone en el diseño, para que un cambio posterior del pararrayos pueda compararse con él.
Establezca la posición del electrodo de tierra.
Debe ser accesible, estar fuera de la zona de tráfico y ser compatible con el trazado del cable que sale del pozo.
Acordar la unión de la pantalla al final.
Si la pantalla está unida y cómo, se decide antes de preparar la terminación.
Fotografiar el arreglo
Antes de rellenar, una fotografía donde se vea la conexión a tierra vale más que un párrafo escrito de memoria después.
Lo que se registra
Los registros durante una transición son breves y desproporcionadamente valiosos.
- Tipo de pararrayos, clasificación y número de lote o de serie.
- La resistencia de tierra medida y la fecha en que se realizó la medición.
- Disposición de la conexión a tierra en el extremo del cable, con una fotografía.
- La posición de la transición en relación con los planos de la ruta.
- Cualquier cambio realizado durante la construcción y el motivo del mismo.
Esto es suficiente para reconstruir lo que protege el cable sin necesidad de abrir el pozo.
Qué puede y qué no puede decidir el proveedor
El fabricante del cable puede indicar el nivel de impulso que el aislamiento está diseñado para soportar y los límites mecánicos del extremo al que se conecta. Estos dos datos se incorporan directamente al proceso de coordinación.
El fabricante no puede decidir dónde se ubica el pararrayos, la longitud de su cable de tierra ni la resistencia de puesta a tierra que alcanzará el sitio. Esos aspectos corresponden al diseño de la red y a las obras civiles alrededor del poste.
Cuando ambos aspectos se combinan en la fase de investigación, el proyecto finaliza con un cable cuyo nivel de resistencia declarado coincide con la protección que se está instalando.
Cuando no es así, la transición se lleva a cabo mediante dos decisiones razonables e independientes, sin ningún cálculo que las conecte, que es como falla un cable bien construido en su primera temporada de tormentas.
Entradas de RFQ para la protección de transición
Estos puntos permiten comprobar el extremo del cable, el pararrayos y la conexión a tierra que los rodea antes de realizar la unión.
- el nivel de resistencia al impulso para el que está diseñada la transición
- el tipo de pararrayos, su clasificación y su ubicación prevista
- la longitud y el recorrido de la conexión a tierra desde el dispositivo
- la resistencia de tierra objetivo y cómo se verificará
- la disposición de la conexión a tierra de la pantalla y la tensión de la cubierta en el extremo del cable
- la construcción del cable en la terminación, incluida la pantalla
- el terminal y el equipo al que se conecta el extremo del cable
- los registros de prueba y las fotografías que el propietario espera recibir en el momento de la entrega.
Las normas técnicas como IEC 60502 , IEC 60228 e IEC 60332 permiten unificar la terminología de construcción y ensayo de cables. La especificación del proyecto aprobada, la normativa local aplicable y la autoridad de diseño cualificada siguen rigiendo la decisión final sobre el sistema.
Soporte de cables JINCHUAN para transiciones de cables aéreos a subterráneos
JINCHUAN Cable suministra cables con los detalles de aislamiento y pantalla necesarios para la coordinación del aislamiento, y puede confirmar las cifras de resistencia que se aplican a la construcción solicitada.
Revise la gama de cables y el perfil de fabricación , y luego incorpore los detalles de la transición a la misma discusión que el extremo del cable.
Acuerde la disposición del pararrayos antes de preparar la terminación, ya que el extremo del cable y la protección superior deben dimensionarse correctamente entre sí.
Preguntas frecuentes
¿Por qué se trata un punto de transición por separado?
Al unir dos rutas con diferente impedancia de sobretensión y diferente tolerancia a la misma, se produce una concentración de estrés que ninguna de las rutas experimenta por separado.
¿Qué función tiene un protector contra sobretensiones?
Conduce cuando el voltaje supera su umbral y desvía la energía a tierra, lo que limita el voltaje que llega al extremo del cable.
¿Qué es la coordinación del aislamiento?
Se trata del proceso de elegir el pararrayos, los niveles de aislamiento y la puesta a tierra de manera que cada uno resista el mismo evento en el orden correcto.
¿Importa la longitud del cable de tierra?
Así es. El cable tiene inductancia, por lo que una conexión más larga añade voltaje durante el evento y reduce el margen disponible para el cable.
¿Debe conectarse a tierra la pantalla del cable en la transición?
En la mayoría de las configuraciones, la pantalla está conectada al electrodo de tierra en el extremo del cable, de modo que ambos lados se elevan simultáneamente durante un evento, en lugar de que el aislamiento de la cubierta soporte la diferencia.
¿Cómo se verifica el diseño?
Midiendo la resistencia de tierra en la instalación, registrando la disposición y comparándola con las suposiciones utilizadas en el ejercicio de coordinación.
¿Se puede cambiar el cable para reducir el riesgo?
Dentro de ciertos límites. El nivel de aislamiento del cable solicitado es un factor a considerar, pero la ubicación, la conexión a tierra y la longitud de la conexión suelen determinar el resultado.
¿Dónde debe montarse el pararrayos?
Lo más cerca posible del extremo del cable, dentro de lo que permita el poste, para que el recorrido de protección sea corto y la terminación del cable reciba la tensión limitada.
¿Qué registros deben conservarse?
Tipo y capacidad del pararrayos, resistencia de tierra medida, disposición de la conexión equipotencial con una fotografía y cualquier cambio realizado durante la construcción.
¿Cómo puede JINCHUAN Cable brindar soporte a un diseño de transición?
JINCHUAN Cable puede confirmar los detalles de resistencia al aislamiento y apantallamiento de la construcción suministrada, que son el cálculo de coordinación del lado del cable.
