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AISLACION Y PROTECCION DE LINEAS ELECTRICAS1. AISLADORES DE LINEAS ELECTRICASLos aisladores son los elementos encargados de sostener los conductores en las estructuras bajo condiciones de viento y contaminacin ambiental; a la vez como su nombre lo indica asla el conductor de las estructuras y evitan el efecto corona; los aisladores en su mayora son fabricados en porcelana, ya que brinda gran resistencia a las condiciones ambientales por no ser un material poroso lo que limita la absorcin de agua.Existen diversos tipos de aisladores, entre los cuales se pueden destacar los aisladores de suspensin, aisladores tipo tensor, aisladores tipo pin y aisladores tipo carrete.Deben aislar elctricamente el conductor de la torre, soportando la tensin en condiciones normales y anormales, y sobretensiones hasta las mximas previstas (que los estudios de coordinacin del aislamiento definen con cierta probabilidad de ocurrencia).La tensin debe ser soportada tanto por el material aislante propiamente dicho, como por su superficie y el aire que rodea al aislador. La falla elctrica del aire se llama contorneo, y el aislador se proyecta para que esta falla sea mucho mas probable que la perforacin del aislante slido.Surge la importancia del diseo, de la geometra para que en particular no se presenten en el cuerpo del aislador campos intensos que inicien una crisis del slido aislante.2. Materiales empleados en los aisladoresEn las lneas de transmisin y distribucin de energa elctrica, el aislamiento elctrico es realizado principalmente por dos elementos el aire y los aisladores los cuales son fabricados en diferentes materiales como porcelana, vidrio y resina epoxica.AIRE:El aire es elemento ms empleado en las Redes Elctricas para aislamiento, la rigidez dielctrica del aire se puede ver afectada por la contaminacin del ambiente, la altura sobre el nivel de mar y la densidad del aire.El aire tiene una rigidez dielctrica de alrededor de 32 kV/cm a la presin normal, y alcanza un valor alrededor de 160 kV/cm a una presin de 100 N/cm2 y alrededor de 500 kV/cm para 300 N/cm2.El aire y otros gases tienen elevadsima resistividad y estn prcticamente exentos de prdidas dielctricas.Tienen en mayor o menor medida la propiedad comn que la rigidez dielctrica crece a medida que aumenta la presin.PORCELANA:La porcelana es el material ms utilizado en la fabricacin de aisladores, esta conformado por arcilla, feldespato y cuarzo almina, la porcelana ofrece baja porosidad lo que ayuda a la baja absorcin de agua, alta resistencia al calor y resistencia mecnica.VIDRIO:El vidrio empleado en la fabricacin de aisladores esta compuesto por slice, oxido de calcio y oxido de sodio, por ser un material frgil debe sufrir un proceso de endurecimiento, los aisladores de vidrio son empleados en zonas de alta contaminacin.RESINA EPOXICA:Las caractersticas principales de este tipo de aisladores es la gran resistencia que presenta contra impactos, brinda una baja posibilidad de filtracin y tiene un excelente dielctrico en comparacin con los aisladores de porcelana.2.1.- Aisladores de porcelanaSu estructura debe ser homognea y para dificultar las adherencias de la humedad y polvo, la superficie exterior est recubierta por una capa de esmalte. Estn fabricados con caoln y cuarzo de primera calidad.2.2.- Aisladores de vidrio Estn fabricados por una mezcla de arena silcea y de arena calcrea. El material es ms barato que la porcelana, pero tienen un coeficiente de dilatacin muy alto, que limita su aplicacin en lugares con cambios grandes de temperatura; la resistencia al choque es menor que en la porcelana. Sin embargo, debido a que el costo es ms reducido y su transparencia facilita el control visual, hacen que sustituyan en muchos casos a los de porcelana.2.3.- Aisladores de esteatita y resinas epoxicasSe emplean cuando han de soportar grandes esfuerzos mecnicos, debido a que su resistencia mecnica es aproximadamente el doble que los de porcelana, y sus propiedades aislantes tambin son superiores; sin embargo, el inconveniente es que tienen mayor costo.Aislador de Suspensin:Este tipo de aislador o llamado tambin tipo disco es el mas empleado en redes de transmisin de energa elctrica, se utilizan cadenas de aisladores para suspende el conductor, el nmero de elementos aisladores que debe tener la cadena se determina por la tensin de servicio en la lnea de transporte de energa. As, en las lneas a 110 kV, las cadenas suelen tener 6 7 elementos aisladores y en las lneas a 220 kV, 10 a 12.Existen aisladores de suspensin de 6y 10 los cuales soportan un esfuerzo mecnico de 10.000 y 15.000 libras. Aislador tipo Tensor:El aislador tipo tensor es utilizado para suspender los conductores en redes de transmisin areas en las que existe un ngulo de giro mayor a 30 o en los extremos de la lnea, razn por la cual deben soportar esfuerzos mecnicos elevados, existen aisladores tipo tensor de 3 1/2, 4 1/4, 5 1/2, 6 3/4. Aislador tipo Pin:El aislador tipo pin es empleado en redes elctricas de distribucin, en estructuras en las cuales van crucetas, este, es empleado para sostener el conductor.Existen aisladores de pin sencillos y dobles y es seleccionado segn el nivel de tensin al cual va a trabajar, para 7.2 kV, 13.2kV, 15 kV se emplea pin sencillo y para 23 kV y 34.5 kV se emplea pin doble. Aislador tipo Carrete:El aislador tipo carrete se emplea en redes areas de distribucin de energa elctrica, en las estructuras que no llevan crucetas para sostener el conductor, el aislador es ubicado en perchas, estas pueden ser de uno, dos, tres, cuatro y cinco puestos segn la cantidad de lneas. Caractersticas generales de los aisladores Las funciones de los aisladores antes mencionados, obligan a stos a cumplir con un conjunto mnimo de condiciones que a continuacin se hace mencin: Rigidez dielctrica

El aislador debe reducir las corrientes de fuga a un valor despreciable para las condiciones ms desfavorables. Adems, debe tener una tensin de perforacin muy superior a la tensin de servicio para que pueda soportar sobretensiones accidentales. Estas condiciones determinan el valor de tensin de perforacin del aislador. Forma

La forma del aislador debe ser tal que minimice el peligro de descargas superficiales, arcos y efectos corona. Esta condicin determina las dimensiones del aislador, adems de las caractersticas que se nombran a continuacin y que se definen en la seccin 2.5.1 del presente captulo. 1.- Distancia de fuga. 2.- Distancia de arco en seco. 3.- Tensin de disrupcin Es necesaria una distribucin uniforme de tensin en el aislador, evitando as la perforacin y formacin de arcos, los principios fundamentales de electrosttica establecen que lo ideal es que la superficie de los aislantes debe ser perpendicular o paralela a las lneas de fuerza electrostticas. Si stas consideraciones no se cumplen en los aisladores, existiran porciones de aire en l sometidas a so-bretensiones dando origen al efecto corona, sin embargo, sta forma ideal debe ser considerada junto con la forma de fijacin del aislador al apoyo, tratando de conseguir suficiente distancia de fuga. La distancia de fuga depende del tamao y del nmero de pliegues de cada unidad aisladora y stas sern mayores menores de acuerdo con la tensin de servicio a la cual se sometiera el aislador. Otra condicin elctrica fundamental ser la de establecer un coeficiente de seguridad elctrico que nos garantice hasta donde sea posible, cualquiera que sea la onda de sobretensin, sea o no de origen atmosfrico, a cualquier frecuencia y en todas las circunstancias climatolgicas, la no formacin de caminos conductores en la superficie del aislador. Estas circunstancias son tan notables, que resultan decisivas para el dimensionamiento de los aisladores, tanto ms, debido a que el mantenimiento no puede ser permanente.

Resistencia mecnica Debe ser tal que soporte las solicitaciones a que debe estar sometido el aislador (esfuerzos mecnicos del conductor, esfuerzos originados por fenmenos elctricos, esfuerzos del viento, entre otros). Esta condicin establece principalmente las siguientes caractersticas: 1.- Resistencia mecnica mxima: carga a la cual falla cualquier parte de un aislador en su funcin de servicio como soporte mecnico, sin tener en cuenta fallas elctricas. 2.- Resistencia electromecnica: carga mecnica a la cual cualquier parte de un aislador falla en funcin mecnica o elctrica cuando se somete simultneamente a tensin elctrica y esfuerzos mecnicos. 3.- Resistencia al impacto: Impacto mecnico que en condiciones especificadas puede soportar el aislador sin daarse. 4.- Peso unitario. Vida til

El material de que est constituido el aislador y el proceso de fabricacin deben garantizar un envejecimiento lento, para evitar los problemas inherentes a mantenimiento y reposicin. Las principales causas de envejecimiento y deterioro en los aisladores son de tipo mecnicas y trmicas en cambio el campo elctrico tiene muy poca influencia. Este deterioro se hace presente debido a la existencia en el aislador de ciertas porosidades motivadas por golpes durante su transporte, montaje y servicio; dilatacin y compresin debido a cambios de temperatura, ya que el aire que llena los poros, cargado ste de humedad, impurezas, etc., se ioniza y puede provocar perforacin en los aisladores. Todas estas condiciones nos determinan: el tipo y calidad de material y el proceso de elaboracin en la fabricacin de los aisladores.CARACTERISTICAS MECANICASLos aisladores de cadena deben soportar solo cierta traccin 7000, 16000 o ms kg. Deben soportar cierta compresin, y/o cierta flexin.Al estar sometidos a las inclemencias del tiempo una caracterstica muy importante es la resistencia al choque trmico (que simula el pasar del pleno sol a la lluvia).Tambin por los sitios donde se instalan, los aisladores son sometidos a actos vandlicos (tiros con armas, proyectiles ptreos o metlicos arrojados), es entonces importante cierta resistencia al impacto.Frente a estas necesidades, el comportamiento de los tres tipos de materiales es totalmente distinto, el vidrio puede estallar, siendo una caracterstica muy importante que la cadena no se corte por este motivo. La porcelana se rompe perdiendo algn trozo pero generalmente mantiene la integridad de su cuerpo, mecnicamente no pierde caractersticas, solo son afectadas sus caractersticas elctricas. Con los aisladores compuestos por su menor tamao es menos probable que la agresin acierte el blanco, los materiales flexibles no se rompen por los impactos y las caractersticas del aislador no son afectadas.CARACTERISTICAS ELECTRICASLos aisladores deben soportar tensin de frecuencia industrial e impulso (de maniobra y/o atmosfricos), tanto en seco como bajo lluvia. Influyen en la tensin resistida la forma de los electrodos extremos del aislador.Una caracterstica importante es la radio-interferencia, ligada a la forma del aislador, a su terminacin superficial, y a los electrodos (morsetera).En las cadenas de aisladores, especialmente cuando el nmero de elementos es elevado la reparticin de la tensin debe ser controlada con electrodos adecuados, o al menos cuidadosamente estudiada a fin de verificar que en el extremo crtico las necesidades que se presentan sean correctamente soportadas.La geometra del perfil de los aisladores tiene mucha importancia en su buen comportamiento en condiciones normales, bajo lluvia, y en condiciones de contaminacin salina que se presentan en las aplicaciones reales cerca del mar o desiertos, o contaminacin de polvos cerca de zonas industriales. La contaminacin puede ser lavada por la lluvia, pero en ciertos lugares no llueve suficiente para que se produzca este efecto beneficioso, o la contaminacin es muy elevada, no hay duda de que la terminacin superficial del aislante es muy importante para que la adherencia del contaminante sea menor, y reducir el efecto (aumentar la duracin).Una caracterstica interesante de los materiales compuestos siliconados es un cierto rechazo a la adherencia de los contaminantes, y/o al agua.La resistencia a la contaminacin exige aumentar la lnea de fuga superficial del aislador, esta se mide en mm/kv (fase tierra), y se recomiendan valores que pasan de 20, 30 a 60, 70 mm/kv segn la clasificacin de la posible contaminacin ambiente.

En este artculo se hace una revisin de las caractersticas dielctricas del aire, tipos de aisladores y los ensayos a los que deben someterse estos.CARACTERSTICAS QUE DEFINEN UN AISLADOREstas son las caractersticas que deben de comprobarse en un aislador, las cuales son las siguientes:Lnea de fugaDistancia disruptivaTensin de coronaTensin disruptiva, en seco, a la frecuencia normalTensin disruptiva, bajo lluvia, a la frecuencia normalTensin disruptiva, con ondas de sobretensin de frente rectoTensin de perforacinCarga de rotura mecnica (traccin, compresin, flexin, torsin segn cada tipo de aislador)Carga de rotura combinada electromecnicaPeso unitarioForma y medidas, segn plano acotadoA continuacin, se definirn los conceptos expresados:Lnea de fuga. Es la distancia entre las fuerzas conductoras de las que esta provisto el aislador, en las condiciones que se establecen para los ensayos de tensin disruptiva, medida sobre la superficie del aislador.Distancia disruptiva. Es la distancia, en el aire; entre las piezas de las que est provisto el aislador, en las condiciones establecidas para los ensayos de tensin disruptiva. Tambin se denomina distancia de contorneamiento.Tensin de corona. Es el valor eficaz de la tensin, expresado en kilovoltios, al que deja de ser visible, en la oscuridad, toda manifestacin luminosa en cualquier punto del aislador, causada por la ionizacin del aire ( efecto corona ).Tensin disruptiva. Se denomina tambin tensin de contorneamiento y es el valor eficaz de la tensin, expresado kilovoltios, en el que se produce la descarga disruptiva o descarga por contorneamiento, en el aislador. Recordemos que la descarga disruptiva se produce a travs del aire bajo aspecto de una chispa o arco, o de conjunto de chispas o arcos, que establecen conexin elctrica entre las piezas metlicas del aislador, sometidas normalmente a la tensin de servicio. Para la determinacin de la tensin de la tensin disruptiva, en seco, a la frecuencia normal, se somete al aislador a un ensayo en atmsfera seca, a una frecuencia de 50 Hz, pero sometiendo al aislador a los efectos de una lluvia artificial.La tensin disruptiva, con ondas de sobretensin de frente seco o escarpado. Es el valor de la cresta ( no el eficaz ) de la tensin de la onda. Expresado en kilovoltios, en que se produce la descarga disruptiva; para los ensayos, se utilizan trenes de ondas de choque de frente escarpado de duracin 1 x 50 seg, obtenidas en generadores de ondas, que van aumentando de valor, hasta que producen, aproximadamente un 50% de descargas de contorneamiento, sobre un mismo aislador.Tensin de perforacin. Es el valor eficaz de la tensin, expresado en kilovoltios, en el que tiene lugar la perforacin del aislante, es decir, la destruccin localizada de este material, producida por una descarga que atraviesa el cuerpo del aislador; de acuerdo con esto, el desprendimiento de un fragmento del borde de un aislador por efecto del calor de un arco de contorneamiento, no debe considerarse como perforacin.Carga de rotura mecnica. Es la carga, expresada en kilogramos, a la que tiene lugar la rotura del aislador, o de un herraje, en las condiciones establecidas en el ensayo. Estas condiciones varan segn sea el tipo de aislador, ya que cada tipo est sometido a diferentes tipos de esfuerzos; veamos cuales son estos esfuerzos para los tipos de aisladores ms empleados:Aisladores de apoyo. Traccin aplicada a la altura de la ranura del cuello del aislador.Aislador de suspensin. Traccin en direccin del eje, aplicada en los puntos de conexin de los herrajes.Aisladores de polea. Traccin transversal normal al eje, aplicada en la ranura externa de la polea.Aisladores para vientos. Traccin longitudinal en direccin del eje principal.Los dems tipos de aisladores, generalmente no se someten a ensayos de rotura mecnica.Carga de rotura combinada electromecnica. Es la carga, expresada en Kg, a la que el aislador deja de cumplir su cometido, elctrico o mecnico, cuando est sometido, simultneamente. A un esfuerzo mecnico y a una tensin elctrica en las condiciones establecidas en el ensayo.La carga de rotura combinada solamente se determina en los aisladores de suspensin, sometindolos a un esfuerzo creciente de traccin mecnica y aplicando simultneamente a tensin elctrica, a la frecuencia normal, e igual al 90% de la tensin disruptiva en seco.Ensayo con alta frecuencia. Se someten los aisladores durante 10 segundos a una tensin alterna caracterizada por una sucesin de trenes de ondas amortiguadas, de frecuencia comprendidas entre 200 Khz. Y 300 Khz., cuyos trenes de ondas se repiten, aproximadamente, 100 por segundo. El valor de la tensin ser tal que provoque una sucesin ininterrumpida de chispas, contorneando el aislador. Debe desecharse la partida de aisladores si el numero de stos que se perforan durante el ensayo, es superior al 10%.Ensayo mecnico de larga duracin. Los aisladores se someten a un esfuerzo mecnico continuo, durante largo periodo de tiempo. Los valores del esfuerzo y el tiempo, se establecen previamente entre el fabricante y el comprador. Despus del ensayo, los aisladores se someten durante 1 minuto, a una tensin de frecuencia normal, cuyo valor sea tal que provoque cargas disruptivas externas cada 4 5 segundos. Los aisladores deben resistir este ensayo sin perforacin.

CONDICIONES GENERALES QUE DEBEN CUMPLIR LOS AISLADORESPARA LNEAS ELCTRICAS AREAS.Como condiciones generales, los aisladores empleados en las lneas elctricas areas, han de cumplir las siguientes:a) Rigidez dielctrica suficiente para que su tensin de perforacin sea muy superior a su tensin de servicio, con objeto de que soporten las sobretensiones que puedan presentarse en la lnea, sin peligro de perforacin. La rigidez dielctrica de un aislador depende, esencialmente, del material que lo constituye, y del espesor dado a este material.b) Forma adecuada para evitar las descargas de contorneamiento entre el conductor en contacto con los aisladores y los soportes metlicos que fijan estos mismos aisladores y que, a su vez fijan a los apoyos de la lnea.c) Disminuir la corriente de fuga entre aislador y soporte, hasta que su valor sea prcticamente despreciable; esto, para la condiciones mas desfavorables, es decir, cuando el aislador est sometido a la lluvia.d) Resistencia mecnica suficiente para que trabaje en buenas condiciones de seguridad, bajo la accin de los esfuerzos que el conductor transmitir al aislador. Es decir, que la carga de rotura de un aislador ha de ser, por lo menos, igual a la del conductor que deben soportar, aplicada dicha carga en la seccin de amarre del conductor al aislador.e) Efecto del envejecimiento lo menor posible, para evitar gastos de reposicin y de mantenimiento. Este envejecimiento se debe a la degeneracin del material constituyente del conductor, producida por diversas causas. Actualmente con los procedimientos de fabricacin de los materiales aislantes para aisladores, se consiguen envejecimientos muy lentos, conservando los aisladores durante muchos aos sus buenas propiedades mecnicas y elctricas.SelectividadEste aspecto es importante en el diseo de un SP, ya que indica la secuencia en que los rels actuarn, de manera que si falla un elemento, sea la proteccin de este elemento la que acte y no la proteccin de otros elementos. Asimismo, si no acta esta proteccin, deber actuar la proteccin de mayor capacidad interruptiva, en forma jerrquica, precedente a la proteccin que no actu. Esto significa que la proteccin que espera un tiempo y acta, se conoce como dispositivo de proteccin de respaldo.Protecciones de lneas de transmisinLa Lnea de Transmisin (LT) es el elemento del sistema elctrico de potencia destinado a transportar la energa, desde su generacin hasta el punto de distribucin para su consumo, por lo que se considera como el elemento ms importante en el suministro de energa elctrica. Y forma parte de laRed de transporte de energa elctrica.El esquema de proteccin de una LT est formado por una proteccin primaria y protecciones de respaldo, siendo la primaria de alta velocidad y las de respaldo con accin retardada.El objeto de la caracterstica de alta velocidad de la proteccin primaria es debido a que sta debe actuar en la menor cantidad de tiempo posible tratando de aislar la falla del sistema, las de respaldo son de accin retardada, ya que tienen que esperar a que la proteccin primaria acte, si no es as lo harn stas otras. Esto no significa que las de respaldo solo actuarn en caso de que la primaria no acte.La gran desventaja es que la proteccin de respaldo aisla una seccin de mayor dimensin que la primaria.Existen varios factores que afectan el diseo y operacin de un SP en Lneas de Transmisin, los cuales son: configuracin de la red y niveles de tensin, entre otros.Los esquemas de proteccin que se pueden utilizar en una LT, son: Proteccin contra sobre corriente (PSC), Proteccin de distancia (PD), Proteccin de hilo piloto (PHP), y la proteccin hbrida (PH).Las protecciones que se aplican a las lneas de transmisin se dividen en dos grupos principales, el de protecciones primarias y el de protecciones de respaldo como se describen a continuacin:1. Primaria(a) Diferencial con hilo piloto(b) Comparacin de fase con onda portadora (carrier), o hilo piloto con tonos de audio(c) Comparacin direccional con relevadores de distancia y onda portadora, o hilo piloto con tonos de audio2. Respaldo(a) Distancia(b) Sobre corriente direccional de fases y tierraGeneralidadesLa seguridad en el suministro de energa elctrica desde la central al punto de consumo depende, en gran parte, delgrado de proteccinprevisto en las subestaciones y lneas intermedias. Una lnea elctrica debe estar protegida contra sobreintensidades, cortocircuitos y sobretensiones.

2.- Rels de proteccin.Los rels de proteccin son derivados de los rels de medicin, los cuales por su funcionamiento rpido y automtico, hacen posible la agrupacin.Los rels de proteccin deben responder a diversas exigencias: Consumo propio reducido. Sensibilidad. Capacidad de soportar cortocircuitos sin deformarse. Exactitud de los valores de funcionamiento. Indicacin de los valores de funcionamiento mediante seales pticas. Posibilidad de transmisin de los valores medidos para la indicacin a distancia.El funcionamiento general de los rels de proteccin es tal que, al sobrepasar o descender por debajo de un valor de la magnitud de accin que ellos vigilan, hace dispararse al interruptor de potencia.2.1.- Tipos de rel de proteccin y vigilancia de lneas y redes.Segn su funcionamiento los rels de proteccin pueden serde: Sobreintensidad. Mnima y mxima tensin. Vigilancia de contactos a tierra. Diferenciales. Distancia.2.1.1.- Rel de intensidad.El aparato acta cuando la corriente que circula sobrepasa la corriente nominal. El rel de sobreintensidad no retrasado tiene el mismo funcionamiento pero tiene un contacto auxiliar. El rel temporizado de sobreintensidad independiente: es la combinacin de rels de tiempo y de intensidad, cuando se detecta una sobreintensidad se pone en funcionamiento el mecanismo de tiempo que es totalmente independiente de la magnitud de la intensidad. El rel temporizado de sobre intensidad trmico: este tipo de rel acta al cabo de unos segundos de producirse la sobrecarga, disminuyendo el tiempo de disparo fuertemente al aumentar la intensidad2.1.2.- Rels de tensin.Su comportamiento es similar al rel de sobreintensidad no retardado, distinguindose dos tipos: demnima y mximatensin. El rel de mnima tensin acta cuando la tensin de red disminuye a un valor que pudiera ser peligroso para los receptores(< 85 % de VL) y que persiste durante cierto tiempo. El rel de mxima tensin tiene la misin de evitar la elevacin de la tensin de red a valores superiores al mximo previsible. El rel de vigilancia de la tensin trifsica se coloca en redes trifsicas para la vigilancia de las tres tensiones en rels de proteccin o contadores y as evitar disparos o mediciones errneas. Generalmente sealan fuertes descensos o la cada de una o varias tensiones.2.1.3.- Rel de vigilancia de contacto a tierra.El rel de vigilancia de contacto a tierra tiene la misin de sealizar inmediatamente, en redes sin puestas a tierra del punto estrella, los contactos a tierra que se presenten en la red. Los dispositivos de extincin de contactos a tierra disminuyen la corriente en los puntos de contacto a tierra a una medida no perjudicial, evitando poner inmediatamente fuera de servicio las partes de la lnea afectadas por el contacto a tierra2.1.4.- Rel diferencial.Tiene la misin de detectar la corriente de defecto de una lnea por comparacin de las corrientes en sus dos extremos captadas por medio de transformadores de intensidad. Cuando la comparacin de corrientes se hace de dos lneas en paralelo, se llamarel diferencial transversal.2.1.5.- Rel de distancia.Es un dispositivo que acta al producirse cortocircuitos en las lneas durante un tiempo que resulta proporcional a la distancia donde se haya producido dicho defecto. Este tipo de proteccin es el ms generalizado en lneas de media y alta tensin

3.- Proteccin contra sobrecargas.Este tipo de protecciones suele utilizarse en lneas subterrneas como medida de precaucin para evitar el paso de intensidades superiores a las nominales, con el consiguiente peligro para el aislamiento, por causas trmicas. Naturalmente este exceso de intensidad es siempre muy inferior a la corriente de cortocircuito, utilizndose para su prevencin dispositivos trmicos o magnticos, similares a los utilizados el las protecciones de motores. Tambin puede utilizarse fusibles, como dispositivo para interrumpir el paso de corriente. Tambin puede conseguirse una proteccin eficaz de sobre intensidades con seccionadores en carga combinado con fusibles de apertura rpida y rels trmicos.Proteccin de instalaciones contra cortocircuitos.Tanto en M.T. como en A.T., pueden utilizarse los siguientes dispositivos de proteccin: Interruptor de potencia automtico Fusibles. Procedimientos mixtos; ejemplo: fusibles - seccionadores en carga, fusibles - interruptor automtico.5.1.- Interruptor automtico de potencia.Es un aparato mecnico de conexin capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales del circuito, as como de establecer, soportar durante un tiempo especificado e interrumpir corrientes en conducciones anormales especificas del circuito tales como el cortocircuito.Un Interruptor de potencia se llama automtico cuando es maniobrado automticamente mediante rels (rel temporizador de mxima intensidad, rel trmico directo, rel electrnico de proteccin de lneas, etc.).5.2.- Interruptor de potencia de alta tensin.Los interruptores de potencia de A. T. se utilizan en las redes de suministro de energa elctrica para unir o separar partes de dichas redes, bien sea en condiciones normales de servicio o en caso de averas. En el caso de producirse avera, el interruptor ha de separar las partes defectuosas de las redes, a ser posible, en el mismo instante de producirse.Las redes estn vigiladas porrels de proteccin,que, en caso de detectar un cortocircuito, envan un impulso de desconexin a los interruptores correspondientes. Es interesante que los rels realicen una proteccin selectiva, es decir, que eliminen a ser posible, solamente la parte de lnea comprendida entre dos interruptores. En las maniobras de servicio, las intensidades que han de cortar los interruptores pueden llegar hasta algunos miles de amperios; sin embargo en lasdesconexiones por cortocircuito, las intensidades alcanzan valores muy elevados(150000 A para media tensin).La eleccin del interruptor para un caso determinado depende principalmente de supotencia de ruptura, que es la mayor potencia de cortocircuito que puede desconectar dicho interruptor y suele expresarse en MVA.5.2.1.- Apertura de contactos de un interruptor de potencia.En los interruptores de C. A. no se interrumpe la corriente en un momento cualquiera, sino que se aprovecha el hecho de que dicha corriente pasa dos veces por cero dentro de cada periodo, es decir 100 veces cada segundo para una frecuencia. Si se intenta interrumpir repentinamente una intensidad muy elevada (miles de amperios), se produciran en la red sobretensiones muy elevadas, que , adems de perjudicar su aislamiento, formaran un arco entre los contactos abiertos del interruptor, anulando as la maniobra de apertura.5.2.2.- Interruptor en bao de aceiteEste tipo de interruptor hace tiempo que no se fabrica, dado su elevado volumen y precio.5.2.3.- Interruptor de pequeo volumen de aceite.Los interruptores de pequeo volumen de aceite producen por si mismos el fluido extintor aprovechando la energa del arco. El arco origina gases, por evaporacin del aceite, que se desplazan en forma de fluido de aceite a travs de diversos canales para extinguirlo.5.2.4.- Interruptores de gas a presin.Como medio de extincin, utilizan normalmente aire comprimido depositado en un recipiente de acero, siendo el proceso de extincin independiente de la energa del arco y, por tanto, de la corriente que debe interrumpirse. La cmara de ruptura de estos interruptores puede ser de tobera metlica o tobera de material aislante. En ambas, el arco se extiende al interior de una tobera en forma de anillo y es rodeado por el aire comprimido, que fluye a gran velocidad en direccin axial y transversal; normalmente es ms utilizada la tobera metlica.5.3.- Fusibles.Los fusibles tienen la misin de interrumpir el paso de la corriente en un circuito al aparecer sobreintensidades o corrientes de cortocircuito. La interrupcin se realiza por la fusin de un conductor fusible, que normalmente es hilo de plata, que rodea a un soporte aislante y va soldado a las caperuzas externas. Por el efecto de la arena de cuarzo, la extincin del arco se realiza rpidamente, limitando la amplitud del cortocircuito. Normalmente los fusibles de ALTA TENSIN vienen con dispositivos de sealizacin o disparo para facilitar la deteccin de averas.6.- Sobretensiones.Sobretensin es toda tensin que puede poner en peligro la existencia o servicio de una instalacin elctrica. A su vez pueden ser deorigen externo o interno.6.1.- Sobretensiones externas.Tienen su origen en descargas atmosfricas, y una velocidad de propagacin prxima a la velocidad de la luz (300000 Km / s). Normalmente las descargas se manifiestan en forma de ondas de frente escarpado, alcanzando su valor medio en el corto espacio de tiempo de 1m s (micro segundo) y disminuyendo el valor a cero en unos 100 m s.Las sobretensiones de origen externo pueden ser de varios tipos, por: Descarga directa sobre la lnea; son las ms importantes. Descargas entre nubes prximas a lneas (descarga inductiva). Descarga entre lneas y tierra (descarga indirecta). El efecto pantalla de las edificaciones (descarga reflejada).6.2.- Sobretensiones internas.Tienen su origen en las variaciones de carga en una red, maniobras de desconexin de u interruptor, formacin o cese de un fallo a tierra, corte de alimentacin a un transformador en vaco, puesta en servicio de lnea area o subterrnea, etc.6.2.1.- Sobretensiones de maniobra.Las principales sobretensiones de maniobra se deben a aperturas de interruptores, fusin de un fusible y desconexin de un transformador que funcione en vaco. Este tipo de sobretensiones, tanto por su larga duracin como por su elevada frecuencia (M. F. o A. F.), influyen considerablemente a la hora de la eleccin de protecciones como el pararrayos.6.2.2.- Sobretensiones de puesta a tierra.Se consideran solo las que forman parte de fenmenos transitorios producidos durante la puesta a tierra e interrupcin de la misma. Los arcos que se producen son muy peligrosos y las sobretensiones pueden alcanzar valores de 3,1 veces la tensin nominal entre fases.6.2.3.- Sobretensiones a la frecuencia de servicio.Son las originadas en las centrales elctricas por causa de disminucin bruscas de carga en la red que alimentan, al permanecer constante la excitacin del alternador, motivando el embalamiento de la turbina. Las sobretensiones alcanzan valores del orden de 1,2 a 1,3 veces la tensin nominal.6.2.4.- Sobretensiones de puesta en servicio de lneas.La puesta en servicio de una lnea, area o subterrnea (cable), origina una onda estacionaria de corta duracin que normalmente se amortigua a lo largo de la red.7.- Proteccin de lneas elctricas contra sobretensiones.El material de A. T. instalado en las lneas ha de poder soportar los efectos de cualquier sobretensin, bien sea de origen externo o interno.Las sobretensiones que alcanzan valores superiores a las tensiones de ensayo del material(conductores, aparato, etc.) son muy peligrosas, tanto por la amplitud de la tensin como por el gradiente de potencial de su frente escarpado. En el calculo de lneas, hay que tener en cuenta los dispositivos para evitar que las sobretensiones puedan daar las instalaciones.7.1.- Dispositivos y aparatos de proteccin.Los dispositivos y aparatos de proteccin contra sobretensiones conectados permanentemente a las lneas elctricas son: Cables de tierra: destinados a prevenir ondas de sobretensiones externas y derivarlas a tierra.. Solamente son eficaces en lneas de 1 categora. Puesta a tierra del neutro, bien sea directamente o a travs de resistencias o impedancia dbiles. Pararrayos, que entran en servicio cuando la tensin alcanza un valor superior a la de servicio y comprendidas entre los limites inferior y superior a la tensin de cebado, provocando la descarga a tierra de la corriente que a l llega, a travs de las lneas a las que est conectado.8.- Pararrayos.El pararrayos tiene una funcin principal que cumplir, que es la de proteger la instalacin elctrica (transformador, interruptor, conductores de lnea, etc.) contra sobretensiones de origen externo o interno, a la vez que absorbe parte de su energa. Los pararrayos de cuernos (antenas) van siendo reemplazados por el tipoautovlvulas, tambin llamadoresistencia valvularydescargador de sobretensin.8.1.- Pararrayos, autovlvula.Este aparato se compone bsicamente de dos partes, el explosor y la resistencia variable unida a l en seria. Cuando la amplitud de una sobretensin supera la tensin de cebado del pararrayo, saltan arcos en el explosor y cierran el circuito de A. T. a tierra a travs de la resistencias variables. La resistencia variable esta formada por un material conglomerado capaz de variar con rapidez su resistencia elctrica, disminuyendo su valor cuando mayor sea la tensin aplicada y pasndolo a un elevado valor al reducirse la tensin. Se comporta, pues, el aparato como una vlvula, cerrada para la tensin nominal del sistema y abierta para las sobretensiones.8.2.- Caractersticas de pararrayos, autovlvulas.La eficacia de un pararrayos estar en funcin de las siguientes caractersticas:1. Tensin nominal o tensin de extincin (VL): es el valor ms elevado de la tensin eficaz a frecuencia industrial admisible entre bornes del pararrayos2. Frecuencia nominal: es el valor de la frecuencia para la que esta previsto el pararrayos.3. Tensin de cebado a frecuencia industrial: es el valor eficaz de la mnima tensin que, aplicada entre bornes al pararrayos, provoca el cebado de los componentes adecuados del mismo.4. Tensin de cebado a la onda de choque: es el valor cresta de la tensin que aparece antes del paso de la corriente de descarga.5. Tensin residual: es la tensin que aparece entre el terminal de lnea y el terminal de tierra de un pararrayos durante el paso de la corriente de descarga.6. Corriente de descarga: es la onda de corriente derivada a tierra por un pararrayos despus de un cebado.8.3.- Eleccin de un pararrayos.En la eleccin de un pararrayos influyen considerablemente las caractersticas del tipo de instalacin que ha de proteger. Entre los factores que se deben tener en cuenta se pueden citar: altura sobre el nivel del mar, frecuencias anormales, etc.8.4.-Montaje.Los pararrayos (autovlvulas de M. T.) solo pueden ofrecer una proteccin segura cuando se montan lo ms cerca posible de las partes de instalacin que han de protegerse, casi siempre de los transformadores.Es conveniente siempre mantener una resistencia de contacto a tierra lo ms pequea posible.