Fallas comunes de los pararrayos, análisis de causas y principios de actuación

Conozca las fallas comunes de los descargadores de sobretensiones, sus causas y los principios de actuación: una guía práctica para una protección fiable contra sobretensiones.

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China

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Este documento aborda principalmente los descargadores de sobretensiones comunes de óxido metálico (MOA), y también cubre las características típicas de fallo de los descargadores de tipo válvula y con entrehierro.

Las características de fallo, los elementos de prueba y los criterios de evaluación pueden variar según los diferentes tipos estructurales, niveles de tensión y fabricantes. En la práctica, se deberá hacer referencia a la documentación técnica del equipo, los procedimientos de operación en sitio y las normas pertinentes.

Aviso de seguridad: Este documento es únicamente para el aprendizaje de conocimientos y como referencia para operación y mantenimiento, y no constituye instrucciones de operación en sitio. Cuando se involucren la desenergización, aislamiento, mantenimiento, pruebas o manejo de fallos, se deben seguir estrictamente los procedimientos del sitio, las medidas de seguridad y los procesos de aprobación de la unidad responsable.

Descargadores de sobretensiones

1. Corriente de fuga anormal

La corriente de fuga es el indicador principal que refleja el estado interno del disco de válvula. En condiciones normales de operación, el descargador solo deja pasar una corriente de fuga del orden de los microamperios a frecuencia de red. Los cambios anormales en la corriente de fuga suelen indicar defectos internos.

Manifestaciones de fallo

El monitor en línea indica un aumento anormal, desviación a fondo de escala, disminución o lectura cero de la corriente de fuga
Valores trifásicos desequilibrados, o el monitor emite una alarma de datos fuera de límite

Posibles causas

Contaminación severa del aislamiento externo, lo que provoca un aumento de la corriente de fuga superficial
Envejecimiento del disco de válvula interno, degradación de las características no lineales, aumento de las pérdidas de potencia
Fallo del sello que provoca la entrada de humedad interna y reduce el rendimiento del aislamiento
Inclinación del anillo de gradación que provoca un cambio en la capacitancia equivalente y un aumento de la corriente capacitiva
Fallo del instrumento de monitoreo, cable de apantallamiento en cortocircuito o cable de conexión roto
Degradación del aislamiento de la base que provoca una anomalía en la derivación de corriente

Métodos de evaluación

Verificar de forma cruzada con un amperímetro de pinza para descartar fallos del instrumento
Utilizar un probador dedicado para medir la corriente total y la corriente resistiva; comparar la desviación trifásica y el cambio respecto a los valores anteriores
Combinar con imágenes térmicas infrarrojas para analizar de forma exhaustiva la distribución del campo térmico y la tendencia de temperatura
Comprobar el funcionamiento del contador de descargas para determinar si se produjo una operación anormal

Criterios y principios de manejo

Los criterios de corriente de fuga se clasifican en tres niveles de gravedad con sus respectivos requisitos de manejo:

Advertencia de anomalía (se requiere atención si se produce alguna condición):

El cambio en los datos de monitoreo en línea supera el 10%
El cambio repentino de la corriente total supera el 20% del valor inicial
El desequilibrio de la corriente de fuga trifásica supera el 15%

→ Acción: Reforzar el monitoreo, acortar el intervalo de patrulla, organizar pruebas fuera de línea si es necesario

Defecto grave:

La lectura de la corriente de fuga supera 1,2 veces el valor inicial
El componente de corriente resistiva supera el 30% (criterios específicos según la documentación técnica del equipo y la Especificación técnica para la inspección en línea de equipos eléctricos)

→ Acción: Registrar como defecto grave, informar a despacho y mantenimiento, organizar una inspección fuera de línea lo antes posible

Defecto crítico:

La lectura de la corriente de fuga supera 1,4 veces el valor inicial

→ Acción: Informar inmediatamente al despacho, solicitar la retirada del servicio para su tratamiento

Criterios de valor absoluto (para pruebas fuera de línea):

A 0,75 veces la tensión de referencia de CC: corriente total < 1 mA, componente resistiva ≤ 30%

Otros requisitos de tratamiento:

Lectura cero: golpear suavemente el medidor para comprobar si está atascado; si no se recupera, registrar el defecto y reemplazar el dispositivo de monitoreo
Los criterios específicos deberán seguir la documentación técnica del equipo, los procedimientos de operación del sitio y las normas pertinentes

2. Calentamiento anormal del cuerpo

En condiciones normales de operación, el calentamiento del pararrayos es mínimo. Cuando los discos de válvula internos envejecen o se humedecen, la pérdida de potencia aumenta significativamente, manifestándose como un aumento anormal de la temperatura.

Manifestaciones de la falla

Aumento de temperatura general o local; los puntos calientes generalmente se encuentran cerca de la parte superior con una distribución desigual
Los pararrayos de múltiples unidades muestran un gradiente de temperatura anormal de arriba hacia abajo

Posibles causas

Envejecimiento del disco de válvula interno → características no lineales degradadas, aumento de la pérdida de potencia, distribución de voltaje desigual
Ingreso de humedad interna → aumento de la corriente de fuga superficial → calentamiento adicional

Métodos de juicio

Detección periódica con cámara termográfica infrarroja; preferir condiciones ambientales estables sin fuerte interferencia solar
Combinar con mapas de temperatura históricos y comparación con equipos similares
No juzgar los defectos internos basándose únicamente en un solo resultado infrarrojo; combinar con pruebas fuera de línea para un juicio integral

Criterios y principios de tratamiento

Criterios de detección infrarroja en tres niveles de severidad:

Defecto general:

Diferencia de temperatura > 0,5 K
→ Acción: Registrar el defecto, fortalecer el monitoreo

Defecto grave:

Diferencia de temperatura > 1 K
Diferencia de temperatura entre fases > 1 K (juzgado como anomalía interna)
Diferencia de temperatura relativa infrarroja ΔTmax ≥ 30%
→ Acción: Registrar defecto grave, informar al despacho y a mantenimiento, organizar inspección fuera de línea lo antes posible

Defecto crítico:

Aumento de temperatura local > 5 °C por encima del ambiente
Diferencia de temperatura con el equipo circundante > 10 °C
→ Acción: Inspección por desmontaje inmediato; informar inmediatamente al despacho, solicitar la retirada del servicio para su tratamiento

Otros requisitos de tratamiento:

Informar inmediatamente al despacho y a mantenimiento sobre el calentamiento anormal; solicitar inspección fuera de línea si es necesario
Mantener una distancia de seguridad adecuada al acercarse al pararrayos; priorizar la observación infrarroja remota
Ciclo de detección infrarroja según los procedimientos de operación del sitio y las especificaciones técnicas de detección infrarroja

3. Fallas de aislamiento externo y apariencia

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El aislamiento externo es la primera línea de defensa contra los ataques ambientales; los daños afectan directamente la operación segura.

Manifestaciones de fallas

Carcasa de porcelana o carcasa compuesta: grietas, fracturas, daños, faldones faltantes, rastros de erosión eléctrica
Superficie de aislamiento externo: rastros de descarga, chispas, descarga visible durante la noche
Faldones de goma de silicona: daños, deformación, grietas por envejecimiento
Fenómenos de flashover por contaminación o flashover por hielo

Posibles causas

Clima severo (rayos, granizo, acumulación de hielo) que causa daños mecánicos
Contaminación severa de la superficie → distribución desigual del voltaje → descarga local
Acumulación de hielo o puentes de carámbanos → reducción de la resistencia del aislamiento

Principios de manejo

Clasificado por la gravedad de las grietas:

Grietas menores, sin descarga: registrar defecto, fortalecer el monitoreo de patrullas
Grietas grandes o descarga presente: informar inmediatamente al despacho, solicitar interrupción y reemplazo
Grietas encontradas durante una tormenta eléctrica: mantener la operación si es posible; gestionar después de que pase la tormenta

Otros requisitos:

Si el reemplazo no es posible inmediatamente: aplicar pintura o resina epoxi como barrera temporal contra la humedad en las grietas
Limpiar la contaminación de la superficie rápidamente; flashover severo → solicitar interrupción para su gestión
Patrulla especial posterior al clima de hielo: verificar la acumulación de hielo en el aislamiento externo y los puentes de carámbanos
Mantener la distancia de seguridad durante la patrulla

4. Explosión o ruptura del pararrayos

Forma de falla más severa; a menudo acompañada por la operación de protección del sistema; requiere gestión de emergencia.

Manifestaciones de fallas

Explosión del cuerpo del pararrayos, humo, fuego
El sistema de monitoreo emite acción de protección, señales de disparo del interruptor
Aislamiento externo de equipos adyacentes posiblemente dañado

Posibles causas

Falla a tierra monofásica en sistema con neutro no aterrizado → el voltaje de la fase sana aumenta al voltaje de línea durante un período prolongado → sobretensión sostenida en el pararrayos → ruptura térmica
Sobretensión por ferroresonancia del sistema → la descarga del pararrayos quema los elementos internos
Mal rendimiento de extinción del espacio de chispas → la reignición después de la operación quema los discos de válvula
Mal sellado → humedad interna → características eléctricas degradadas → ruptura térmica

Principios de manejo

Registrar las alarmas del sistema de monitoreo y las acciones de protección; inspeccionar los daños del equipo en el sitio
Falla a tierra permanente causada: Prohibir el uso del seccionador para retirar el pararrayos defectuoso
Sin falla a tierra permanente: Después de la tormenta eléctrica, abrir el seccionador de la fase defectuosa para retirar y reemplazar
Explosión pulverizadora: también inspeccionar los daños en el aislamiento externo de los equipos adyacentes
Todas las operaciones según las instrucciones del despacho; no se permiten operaciones no autorizadas

5. Ingreso de humedad interna

La falla del sello es la causa principal de la humedad interna; el rendimiento del aislamiento y las características eléctricas se degradan severamente después del ingreso de humedad.

Manifestaciones de fallas

La resistencia de aislamiento disminuye significativamente
El voltaje de descarga de frecuencia de potencia disminuye
La corriente de conducción aumenta significativamente o muestra un aumento significativo en comparación con el anterior
El factor de pérdida dieléctrica tanδ aumenta (debe ser < 0.05)
Al desmontar: el aislamiento del núcleo envejece a un color marrón amarillento, depósitos aceitosos; el esmalte del lado del disco de válvula aparece mate, pierde brillo

Posibles causas

Tuercas de apriete superiores sueltas, junta de sellado envejecida/agrietada
Grietas o poros en la carcasa de porcelana
Orificio de prueba inferior no soldado de forma segura
Sellador de conexión de brida ineficaz
Acumulación de agua en la base → ingreso de humedad

Principios de tratamiento

Reemplazar las juntas de sellado envejecidas; asegurar que la estructura de sellado esté correctamente asentada durante el reensamblaje
Soldar de forma segura los orificios de sellado inferiores; sellar las grietas de porcelana
Agregar orificios de drenaje si se produce acumulación de agua en la base
Usar sellador impermeable de alta calidad
Pruebas de aislamiento post-reparación para confirmar que el rendimiento cumple con el estándar

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6. Fallas de puesta a tierra y conexión

La confiabilidad del sistema de puesta a tierra afecta directamente la efectividad de la protección del pararrayos y la seguridad del personal.

Manifestaciones de fallas

Bajante de puesta a tierra: corrosión, fractura, aflojamiento, desprendimiento
Uniones de conductores: aflojamiento, calentamiento, decoloración
Bajante: hilos rotos, demasiado tenso o demasiado flojo
Anillo de guarda: desplazamiento, deformación, corrosión, rastros de descarga

Principios de tratamiento

Puntos de conexión: usar soldadura o compresión; evitar envoltura/amarre
Longitud de superposición del conductor de puesta a tierra: 2× el ancho del acero plano o 6× el diámetro del acero redondo
Terminal de puesta a tierra al terminal de puesta a tierra del equipo protegido: conexión corta y recta → varilla y malla de puesta a tierra
Pararrayos a la malla de puesta a tierra principal: bajante lo más corto posible; instalar puesta a tierra concentrada cerca
Calificación de la resistencia de puesta a tierra según las especificaciones técnicas relevantes y los procedimientos del sitio (varía según el nivel de voltaje, el tipo de equipo y las condiciones de la subestación)
Reportar inmediatamente los conductores rotos/desprendidos al despacho; manejar según los procedimientos

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7. Sonidos anormales internos

Los pararrayos no deben tener sonidos anormales bajo voltaje de frecuencia de potencia normal; cualquier sonido anormal indica un posible defecto interno grave.

Manifestaciones de fallas

Sonidos anormales internos, sonidos de descarga o sonidos irregulares
Olor anormal u olor a quemado proveniente del equipo

Posibles causas

Daño en componentes internos, ruptura del disco de válvula o descarga interna

Principios de actuación

Informar inmediatamente al despacho; tomar medidas de fuera de servicio según los procedimientos; notificar a mantenimiento
Bajo tensión de frecuencia de potencia, el interior del pararrayos no debe presentar sonidos anormales; su aparición indica posibles daños; principio: no se debe continuar la operación
Se prohíbe estrictamente el acercamiento no autorizado para inspección

8. Requisitos de mantenimiento preventivo

Inspección de patrullaje

Tipo de inspección	Contenido principal
Inspección rutinaria	Verificar conductores, uniones, anillos de guarda, porcelana, sellos, bajantes de puesta a tierra, dispositivos de monitorización, contadores de descargas
Inspección especial post-tormenta eléctrica	Verificar registros de operación de contadores, rastros de descarga superficial o arco superficial, conexiones de conductores
Post-viento fuerte/tormenta de arena	Verificar conexiones de conductores, oscilación de pararrayos verticales
Clima de niebla/neblina	Enfocarse en la contaminación de la porcelana y la descarga de corona
Clima de acumulación de hielo	Verificar la acumulación de hielo en el aislamiento externo y el puenteo por carámbanos
Nieve intensa	Retirar prontamente la acumulación de nieve en los conductores y los carámbanos

Criterios de anormalidad del contador de descargas:

Operación sin sobretensión del sistema: revisar los registros del sistema, determinar si se trata de una operación falsa
Operación frecuente: verificar si el descargador ha presentado una anomalía persistente
Sin operación alguna: verificar si el contador está atascado o dañado
Interior del contador quemado/ennegrecido: registrar el defecto, reemplazar el contador, verificar el estado del descargador

Detección UV:

La cámara de imágenes UV detecta descargas parciales en la superficie del aislamiento externo; es óptima de noche o en entornos oscuros
Descarga anormal detectada: combinar con pruebas infrarrojas y ensayos fuera de línea para una evaluación integral

Ensayos preventivos

Elemento de prueba	Tipo aplicable	Criterios
Resistencia de aislamiento	Pararrayos ≥ 35 kV	General: < 2500 MΩ = anormal; relación de absorción K = R60s/R15s < 1,3 = anormal. Tipo DFS, etc., con requisitos especiales: según la documentación técnica del equipo
Corriente de fuga	Tipo FZ	Corriente conductiva > 0,6 mA o aumento significativo respecto al valor anterior = anormal
Corriente de fuga	Otros tipos	Según la documentación técnica del equipo y los procedimientos de prueba
Tensión de referencia	≥ 110 kV	Caída > 10% respecto al valor inicial/especificado; si se confirma el envejecimiento → se recomienda la retirada
Desviación de la tensión de referencia de CC	Todos los tipos	Desviación dentro de ±5%
Tensión de referencia	Todos los tipos	Tensiones de referencia de frecuencia industrial y de CC según las condiciones técnicas del producto; desviación permitida respecto a los valores medidos por el fabricante según las normas pertinentes
Factor de pérdida dieléctrica	Todos los tipos	tanδ < 0,05; aumenta significativamente en condiciones de humedad
Ciclo de prueba	Todos los tipos	Según los procedimientos de operación del sitio y los procedimientos de prueba preventiva

Detección infrarroja

Nivel de tensión	Ciclo de detección
Todos los niveles de tensión	Según los procedimientos operativos del sitio y las especificaciones técnicas de detección por infrarrojos
Recién instalados y tras la reenergización después de una revisión de clase A/B	Según los procedimientos pertinentes dentro del tiempo especificado para la medición precisa

Notas de detección:

Detectar preferiblemente en noches despejadas; evitar la interferencia por reflexión solar
Análisis de datos: comparación longitudinal — comparar las tendencias de los mapas térmicos del mismo equipo en diferentes períodos
No juzgar los defectos internos basándose únicamente en un único resultado infrarrojo; combinar con pruebas fuera de línea para una evaluación integral

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9. Flujo básico de evaluación de fallas

Al descubrir una anomalía, evaluar primero si la seguridad está en peligro:

Seguridad en peligro (por ejemplo, explosión, incendio, sonido de descarga interna, corriente de fuga > 1,4×): Inmediatamente informar al despacho, tomar medidas de retirada del servicio
Seguridad no comprometida: Registrar el fenómeno → Verificar de forma cruzada los datos de monitoreo → Inspección visual → Detección infrarroja → Prueba fuera de línea si es necesario → Registrar y gestionar según el nivel de defecto (General / Grave / Crítico)

Editado por:Noah

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Pararrayos

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Fallas comunes de los pararrayos, análisis de causas y principios de actuación

1. Corriente de fuga anormal

Manifestaciones de fallo

Posibles causas

Métodos de evaluación

Criterios y principios de manejo

Advertencia de anomalía (se requiere atención si se produce alguna condición):

Defecto grave:

Defecto crítico:

Criterios de valor absoluto (para pruebas fuera de línea):

Otros requisitos de tratamiento:

2. Calentamiento anormal del cuerpo

Manifestaciones de la falla

Posibles causas

Métodos de juicio

Criterios y principios de tratamiento

Defecto general:

Defecto grave:

Defecto crítico:

Otros requisitos de tratamiento:

3. Fallas de aislamiento externo y apariencia

Manifestaciones de fallas

Posibles causas

Principios de manejo

Otros requisitos:

4. Explosión o ruptura del pararrayos

Manifestaciones de fallas

Posibles causas

Principios de manejo

5. Ingreso de humedad interna

Manifestaciones de fallas

Posibles causas

Principios de tratamiento

6. Fallas de puesta a tierra y conexión

Manifestaciones de fallas

Principios de tratamiento

7. Sonidos anormales internos

Manifestaciones de fallas

Posibles causas

Principios de actuación

8. Requisitos de mantenimiento preventivo

Inspección de patrullaje

Criterios de anormalidad del contador de descargas:

Detección UV:

Ensayos preventivos

Detección infrarroja

9. Flujo básico de evaluación de fallas

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