Fil de Terra o Fil de Puntualització

Definició del fil terra (fil de terra)

El fil terra, també conegut com a fil de terra, és un component crucial dels sistemes de protecció contra els raigs. Consisteix en un o diversos conductors que s'instal·len sobre la línia d'alimentació, estenent-se d'una estructura de suport a una altra. Aquests fils es connecten meticulosament a terra a intervals regulars al llarg de la seva longitud.

La funció principal del fil terra és interceptar els impactes directes de raig que, en altres casos, atacarien els conductors de fase de la línia d'alimentació. Desviant la corrent del raig de manera segura cap a la terra, protegeix els conductors elèctrics crítics de possibles danys, assegurant així el funcionament ininterromput del sistema de transmissió d'energia. Cal destacar que, encara que és molt eficaç contra els raigs, el fil de terra no té cap impacte en la mitigació de les sobretensions per commutació, que són causades per fenòmens elèctrics diferents dins del sistema d'energia.

Quan un raig impacta a la meitat d'un fil terra, es generen ones elèctriques que es propaguen en direccions oposades a la línia. Aquestes ones arriben finalment a les torres de transmissió adjacents, que estan dissenyades per canalitzar de manera segura l'energia elèctrica cap a la terra. No obstant això, l'eficàcia del fil terra depèn d'un factor clau: la resistència entre la base de la torre i la terra ha de mantenir-se suficientment baixa. Un valor elevat de resistència pot impedir la dissipació eficient de la corrent del raig, reduint la capacitat del fil terra per protegir la línia d'alimentació i potencialment conduint a sobretensions i daus d'equipament.

Si la resistència entre la base de la torre i la terra no és baixa, i el fil terra o la torre són impactats per un raig, aquest induirà un potencial extremadament alt. Aquest potencial elevat pot provocar un flashover des de la torre a un o més conductors de fase. Aquest fenomen es coneix com a flashover invers.

El flashover invers ocorre específicament quan el producte de la corrent de la torre i la impedància de la torre supera els nivells d'aislament de la línia d'alimentació. Per mitigar aquest risc, un enfocament eficaç és reduir la resistència de la base de la torre. En zones amb alta resistivitat del sol, sovint s'utilitzen punxes enterrat i contrapesos.

Un contrapeso és un conductor enterrat al terra, típicament fet d'acer galvanitzat. Per a un terminal aèri, el contrapeso funciona com un terminal de terra especialitzat. La seva funció és disminuir la impedància d'impuls de la connexió a terra i millorar el couplage entre el fil terra i el conductor, millorant així el rendiment general de protecció contra els raigs del sistema.

En les línies d'alimentació, es fan servir dos tipus principals de contrapesos: el contrapeso paral·lel i el contrapeso radial.

Contrapeso Paral·lel

El contrapeso paral·lel consisteix en un o diversos conductors enterrats al llarg de tota la longitud de la línia d'alimentació. Aquests conductors de contrapeso es connecten al fil terra aèri en cada torre i pòstum. Aquesta configuració ajuda a distribuir de manera uniforme la corrent elèctrica durant un raig, reduint el potencial de formació de tensions elevades i minimitzant la probabilitat de flashover invers.

Contrapeso Radial

El contrapeso radial es caracteritza per una sèrie de fils que s'estenen en un patró radial des de la base de les cames de la torre. La quantitat específica i la longitud d'aquests fils es determinen amb cura basant-se en dos factors crítics: la ubicació geogràfica de la torre i les condicions prevalents del sol. Aquestes variables juguen un paper significatiu en optimitzar l'eficàcia del contrapeso en reduir la resistència de la base de la torre i millorar la protecció general contra els raigs de la línia d'alimentació.

Angle de Protecció o Angle de Protecció

L'angle de protecció o angle de protecció es defineix com la mesura angular entre l'alignament vertical del fil terra i el conductor de fase que requereix protecció. Convencionalment, aquest angle es mesura com l'angle format entre la línia vertical que passa pel fil terra i la línia que connecta el fil terra al conductor de fase més exterior. Aquest angle serveix com a paràmetre crucial en el disseny i l'avaluació dels sistemes de protecció contra els raigs en línies aèries d'alimentació, ja que influeix directament en la capacitat del fil terra per interceptar els raigs i protegir els conductors de fase de possibles danys.

Optimització de les Configuracions de Protecció i Fils Terra

Per a una protecció òptima contra els raigs en les línies aèries d'alimentació, és crucial minimitzar l'angle de protecció. Angles compresos entre els 20° i els 30° es consideren molt eficients i segurs per proporcionar una protecció adequada als conductors de fase. Els enginyers generalment eviten establir l'angle de protecció per sobre dels 40°, ja que fer-ho redueix significativament l'eficàcia de la protecció i augmenta el risc de que els raigs impactin directament els conductors.

En els sistemes de alta tensió contemporanis, que sovint presenten conductors amb major separació, s'ha convertit en la norma utilitzar una configuració de dos fils terra. Aquesta configuració ofereix una millor protecció en comparació amb els sistemes tradicionals d'un únic fil. L'ús de dos fils terra no només millora la cobertura i les capacitats d'interceptació contra els raigs, sinó que també aporta diverses avantatges elèctriques. Per exemple, la impedància d'impuls d'un sistema de dos fils terra és inferior, el que permet una dissipació més eficient de les sobretensions elèctriques induïdes per raigs. Addicionalment, la presència de dos fils augmenta l'efecte de couplage entre els fils terra i els conductors de fase. Aquest couplage millorat ajuda a equilibrar millor les càrregues elèctriques, reduint així la probabilitat de sobretensions i millorant la fiabilitat i la resiliència general de la infraestructura de transmissió d'alta tensió.