Estudio del comportamiento de líneas de transmisión frente al impacto directo de rayo utilizando diversas configuraciones de pararrayos de línea. Estudio de caso colombiano (2022)
Colombia es un país tropical que se caracteriza por su diversidad topográfica, orográfica y condiciones climáticas extremas. Esto causa una intensa actividad de rayos en el país, lo cual se refleja en altas densidades de descargas a tierra, niveles ceraúnicos elevados y altas corrientes pico del rayo. Como resultado de estas condiciones se presentan riesgos sobre la población y frecuentemente se reportan daños en los sistemas eléctricos. Esto último, ocasiona grandes pérdidas económicas e impactos sociales. Parte de esta problemática son las salidas y fallas en los activos del sistema interconectado nacional. De modo que los estudios asociados a cuantificar y evaluar los efectos nocivos de los rayos se deben abordar para cumplir no solo con adecuadas condiciones de seguridad, sino con los estándares de confiabilidad y regulación emitida por la Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG). De esta manera, este trabajo de grado analiza el comportamiento transitorio de una línea de transmisión de doble circuito típica de Colombia. Para ello, se implementó un sistema de prueba en el software ATP/EMTP© con referencia en la línea Copey Fundación 2, el cual opera a una tensión de 220 kV desde el año 2020.En este sistema se desarrollan tres casos de estudio con diferentes configuraciones de descargadores y se modifican variables tales como: la magnitud de la corriente del rayo, la resistencia de base de torre y la tensión de fase instantánea. Con estos factores se analiza la aparición de flameo inverso y la energía disipada por los descargadores. Los resultados muestran que la energía y las fases con flameo inverso dependen de las variables de estudio seleccionadas, especialmente una elevada resistencia de pie de torre y la magnitud de la corriente del rayo. Con los hallazgos es posible comprender los efectos de incluir descargadores de sobretensión en las líneas de transmisión. Asimismo, como parte de los resultados de esta investigación se recomienda la instalación de estos dispositivos en una, dos o tres fases de un mismo circuito para mantener la continuidad del servicio. También se dan algunas sugerencias de diseño para los niveles de protección contra rayos I, II, III y IV y se plantean futuras investigaciones.