La caída de rayos en transformadores montados en postes provoca cortes de energía

Los consumidores residenciales, industriales y comerciales se ven afectados negativamente cada vez que experimentan cualquier tipo de corte de energía, con consecuencias de gran alcance. Dado que muchos apagones se deben a la caída de rayos, esto justifica intervenciones específicas.

A finales del decenio de 1980, el Gobierno de Ghana desarrolló un programa nacional de electrificación rural, que formó parte de la agenda de desarrollo del país. El Programa Nacional de Electrificación, cuyo objetivo era extender el suministro eléctrico a todas las capitales de distrito del país, comenzó en serio.

Este artículo apareció originalmente en el número 4 de 2016 de nuestra revista impresa. La versión digital de la revista completa se puede leer online o descargar de forma gratuita.

El medio más rentable para implementar este programa con éxito fue la instalación de transformadores montados en postes a lo largo de la red de distribución hacia las capitales de distrito y las ciudades periféricas asignadas. Se prosiguió vigorosamente con la instalación de transformadores montados en postes, con el resultado de que muchas comunidades rurales se conectaron a la red nacional en un tiempo récord.

Los transformadores iban desde 50kVA, 100kVA hasta 200kVA y algunas de las ventajas de instalar estos transformadores en postes se resumen a continuación:

A las ventajas anteriores se refiere la gran preferencia por los transformadores montados en postes en algunos de los centros urbanos donde operan empresas comerciales pequeñas y medianas como hoteles, estaciones de servicio y empresas de industria ligera.

Sin embargo, poco después de iniciarse el programa de instalación, surgió un fenómeno que dañó a un buen número de transformadores montados en postes en las instalaciones: ¡los rayos! Los cortes de energía son causados ​​por una serie de factores, incluidos los rayos, que consisten en una descarga eléctrica masiva entre la atmósfera y un objeto terrestre.

Los rayos también se describen como un fenómeno eléctrico de alta frecuencia, que provoca sobretensiones en todos los elementos conductores, especialmente en el cableado y los equipos eléctricos. Los rayos, según los estándares de la naturaleza, son un evento muy voluble. Puede atacar en los lugares más inesperados y provocar los daños más inesperados y graves. Los rayos dañan especialmente los sistemas eléctricos y electrónicos, como transformadores, contadores de electricidad y aparatos eléctricos, tanto en instalaciones residenciales como industriales.

Soluciones implementadas

Sin embargo, las autoridades de Ghana no prestaron inmediatamente a este fenómeno la atención deseada. La conclusión inicial previa a la investigación fue que algunos de estos transformadores montados en postes estaban sobrecargados, lo que provocaba daños en los devanados.

Otra escuela de pensamiento fue que, dado que la mayoría de estos transformadores habían sido instalados en áreas remotas y expuestos a un duro ambiente de bosque tropical, la interferencia de la vegetación con las líneas aéreas (OHL) podría haber causado cortocircuitos a lo largo de las líneas, enviando las corrientes defectuosas a través de las líneas aéreas (OHL). transformadores montados en postes y dañando los devanados en el proceso.

El análisis de las causas de las fallas de los transformadores montados en postes (PMT) también abordó la efectividad de los pararrayos instalados para estos transformadores. La conclusión a la que se llegó fue que una disposición ineficaz de la corriente de iluminación para los PMT podría provocar graves fallos, ya que estos pararrayos mal dispuestos en realidad no ofrecían ninguna protección a los transformadores.

Se seguía estrictamente un riguroso plan de mantenimiento preventivo, garantizando periódicamente que todas las conexiones del equipo aéreo estuvieran apretadas, probando la rigidez dieléctrica del aislamiento de aceite en el tanque de los transformadores montados en postes, sellando las fugas de aceite (si las hubiera), monitoreando la carga de los transformadores para asegurar que estuvieran dentro de las capacidades de carga óptimas de los transformadores, y por supuesto, verificar el sistema de puesta a tierra en las subestaciones.

Sin embargo, se estaban perdiendo PMT, especialmente durante la temporada de lluvias en Ghana. Siempre que había una sobretensión como resultado de un rayo y el valor de sobretensión excedía el nivel básico de aislamiento de impulso de rayo (BIL) del aislamiento del transformador, invariablemente se producía daño al aislamiento interno o externo.

Un análisis técnico adicional de este fenómeno realizado por la División de Investigación y Desarrollo de la Compañía Eléctrica de Ghana (ECG) propuso una relación en el espaciamiento entre la corriente del rayo y los transformadores montados en postes a una distancia no superior a un metro, lo que conduce a un aumento en falla debido a sobretensiones.

El voltaje incidente de los rayos puede evadir los pararrayos y más bien golpear el transformador montado en el poste cuando el espacio entre el transformador y el pararrayos es de más de un metro.

Actualmente, la disposición tiene el pararrayos directamente debajo de la línea de alto voltaje, luego el fusible desconectador y luego el transformador (consulte la Figura 1). La nueva disposición tiene las posiciones de los pararrayos y del fusible desconectador intercambiadas y, por lo tanto, acerca los pararrayos al transformador, proporcionando así la máxima protección al transformador (consulte la Figura 2).

En 2015, el informe de mantenimiento de subestaciones de transformadores dentro de la región oeste de Accra de ECG registró cuatro fallas de transformadores montados en postes de 200 kVA debido a rayos. Dos de ellos estaban conectados a una red de 33kV y los otros dos a una red de 11kV.

La sustitución de los PMT dañados siempre conlleva costes y la situación repercutió negativamente en la movilización de ingresos de la autoridad de suministro. Además, las actividades socioeconómicas de las comunidades afectadas fueron las más afectadas durante el tiempo de inactividad.

Otro resultado del tiempo de inactividad fue que la imagen corporativa de la empresa de servicios públicos se vio afectada, ya que llevó algún tiempo reemplazar los transformadores dañados. En algunos casos, miembros de las comunidades afectadas expresaron su descontento destrozando los transformadores montados en postes averiados. Además, la confiabilidad del sistema disminuyó debido a que los planes de contingencia no estaban bien pensados ​​ni implementados.

Como tal, la posición adoptada por la División de I+D de ECG se ve reforzada por el hecho de que algunos diseños nuevos de transformadores montados en postes tienen pararrayos fijados para limitar la distancia entre los pararrayos y los transformadores.

Se anticipa que las disposiciones actuales, como se ve en la Figura 2, frenarán la incidencia de transformadores montados en postes dañados por sobretensiones causadas por rayos, limitando así el daño que tanto sufren estos transformadores. ESI

Este artículo apareció originalmente en el número 4 de 2016 de nuestra revista impresa. La versión digital de la revista completa se puede leer online o descargar de forma gratuita.

SOBRE EL AUTOR

John Quayson-Dadzie es ingeniero de medición en la Compañía de Electricidad de Ghana, Región Oeste de Accra. Es responsable de la planificación, ejecución y mantenimiento de instalaciones de medida de 33kV, 11kV y 0,433kV. Tiene un EM de la Commonwealth en Administración Pública de KNUST, BSc. Administrador de la Universidad de Ghana y FTC/Elect. Ing del Politécnico de Takoradi.

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