¿Qué es un Sobretensión?

¿Qué es un Sobretensión?

Definición

La sobretensión se define como un aumento súbito y excesivo de tensión que puede dañar el equipo eléctrico dentro de una instalación. Las sobretensiones en las líneas de alimentación ocurren debido a un aumento de tensión entre fases o entre una fase y tierra. Las sobretensiones se clasifican principalmente en dos tipos amplios: internas y externas.

Tipos de Sobretensiones

Las sobretensiones en una estación de energía pueden ser desencadenadas por perturbaciones internas o por fenómenos atmosféricos. Según el origen de estas sobretensiones, se clasifican en dos categorías principales:

• Sobretensión Interna

• Sobretensión Externa

Sobretensión Interna

Cuando la tensión dentro de un sistema de potencia aumenta por encima de su valor nominal por sí misma, se le conoce como sobretensión interna. Las sobretensiones internas pueden ser transitorias, dinámicas o estacionarias. Si la onda de sobretensión es transitoria, su frecuencia no tiene relación con la frecuencia normal del sistema, y generalmente persiste solo durante unos pocos ciclos.

Las sobretensiones transitorias pueden inducirse por la operación de interruptores durante el conmutado de cargas inductivas o capacitivas. También pueden generarse al interrumpir corrientes muy pequeñas o cuando una fase de un sistema con neutro aislado se conecta a tierra de repente.

Las sobretensiones dinámicas ocurren a la frecuencia normal del sistema y duran solo unos pocos segundos. Estas pueden generarse cuando un generador se desconecta o cuando se libera de repente una gran parte de la carga.

Las sobretensiones estacionarias ocurren a la frecuencia del sistema y pueden persistir durante un período prolongado, a veces hasta una hora. Este tipo de sobretensiones se generan cuando una falla a tierra en una línea persiste durante mucho tiempo. También pueden causarse cuando el neutro está conectado a tierra a través de una bobina de supresión de arco, resultando en sobretensión en las fases sanas.

Estas sobretensiones internas pueden superar tres a cinco veces la tensión pico normal de fase a neutro del sistema. Sin embargo, para equipos con aislamiento adecuado, son relativamente menos dañinas.

Las sobretensiones internas se deben principalmente a los siguientes factores:

• Operación de Conmutación en Línea sin Carga: Durante las operaciones de conmutación, cuando una línea se conecta a una fuente de tensión, se inician ondas viajeras. Estas ondas cargan rápidamente la línea. En el momento de la desconexión, la tensión de estas ondas puede alcanzar instantáneamente una magnitud que no excede el doble de la tensión de alimentación.

• Apertura Súbita de Línea de Carga: Cuando la carga en una línea se retira de repente, se genera una tensión transitoria de valor e = iz0. Aquí, i representa el valor instantáneo de la corriente en el momento de la apertura de la línea, y (z0) es la impedancia natural o de sobretensión de la línea. La sobretensión transitoria en la línea es independiente de la tensión de la línea. Como resultado, un sistema de transmisión de baja tensión es tan propenso a experimentar sobretensiones de la misma magnitud que un sistema de alta tensión.

• Falla de Aislamiento: El fallo del aislamiento entre la línea y la tierra es un evento común. Cuando el aislamiento falla, el potencial en el punto de falla disminuye súbitamente desde su valor máximo a cero. Esto lleva a la generación de una onda de tensión negativa con un frente muy empinado, en forma de sobretensiones, que se propagan en ambas direcciones.

Sobretensión Externa

Las sobretensiones causadas por descargas atmosféricas, como descargas electrostáticas o rayos, se conocen como sobretensiones externas. Las sobretensiones externas pueden imponer un estrés significativo en el aislamiento del equipo eléctrico. La intensidad de estas tensiones varía dependiendo de la naturaleza del evento de rayo.

La intensidad del rayo depende de cómo se golpea directamente la línea de alimentación. Puede ser directamente por el descarga principal, directamente por una rama o filamento, o debido a la inducción de un relámpago que pasa cerca pero no toca la línea.

Las instalaciones en una estación de energía se pueden clasificar principalmente en dos tipos. Un tipo es eléctricamente expuesto, lo que significa que el aparato está directamente sujeto a sobretensiones de origen atmosférico. El otro tipo es eléctricamente no expuesto y, por lo tanto, no afectado por este tipo de sobretensión.