Apantallamiento de líneas eléctricas. Tendencias

1. Introducción

El Apantallamiento de líneas eléctricas, es fruto del solapamiento producido por los campos eléctricos de partículas en movimiento con cargas opuestas.

Las líneas aéreas están expuestas a descargas atmosféricas, siendo motivo habitual de fallo de aislamiento en las mismas.

Al producirse la descarga de un rayo en la cercanía de una línea eléctrica, se tiene la posibilidad de que impacte sobre el conductor, produciendo un choque directo, sin embargo, también puede ocurrir que sea indirecto si llega a ponerse en contacto primero con el terreno.

En caso de que el rayo impacte sobre un conductor, se producirá una sobretensión que puede superar el nivel de aislamiento de las cadenas de aisladores de la línea, produciendo una descarga a través del apoyo y, por tanto, implicando una falta a tierra en la línea.

En caso de que el rayo impacte sobre el terreno, puede caer cerca de línea y con una intensidad suficiente como para provocar una sobretensión que supere el nivel de aislamiento de la línea y por tanto una falta a tierra. Este fenómeno es prácticamente exclusivo de las redes de distribución (≤66 kV), por tener un nivel de aislamiento más reducido que las redes de transmisión (>66 kV).

En caso de que la caída del rayo acabe provocando una falta a tierra, se provocará la actuación de las protecciones eléctricas, abriendo la línea y reenganchándola a continuación, produciendo una interrupción del servicio de unos pocos segundos de duración.

2. Interrupciones en la red

Para disminuir el número de interrupciones en la red, se instalan en la parte superior de los apoyos de las líneas cables de guarda, los cuáles también se denominan OGW (Overhead Ground Wire). Estos cables de guarda, están formados por un núcleo central de alambres de acero, recubiertos por capas de alambres de aluminio en forma helicoidal.

3. Acción del Rayo

El Apantallamiento de líneas eléctricas cuando el rayo cae sobre el apoyo o el cable de tierra, desencadena sobretensiones en dichos componentes. Si bien se puede dar el caso de que la sobretensión supere el nivel de aislamiento de las cadenas de aisladores, fenómeno denominado cebado inverso, se limita el riesgo de aparición de sobretensión de los conductores.

A continuación, se indica la tendencia de protección mediante cables de guarda en función del nivel de tensión de las líneas:

• Líneas aéreas de hasta 30 kV. Habitualmente se tienden sin cable de guarda, ya que el nivel de aislamiento tan reducido de la red, no permitiría soportar las sobretensiones inducidas que se producirían en caso de impacto del rayo en el cable de guarda.
• Líneas aéreas de distribución de hasta 66 kV. En función del riesgo de descargas atmosféricas, también denominado riesgo isoceráunico, se puede tomar la decisión de instalar o no cable de guarda. Así mismo, en zonas urbanas tampoco es habitual el tendido del cable de guarda.
• Líneas aéreas de más de 66 kV. En estos niveles de tensión, siempre se emplea cable de guarda, siendo habitual el uso de dos cables de guarda en las líneas de 400 kV y en algunas ocasiones en las líneas de 220 kV.

En los cables de guarda que se instalan en la actualidad, es común utilizar los de comunicación por fibra óptica (OPGW), en cuyo interior se encuentra un núcleo de fibras ópticas. Estas fibras se usan para comunicaciones, tanto entre relés de protección, como para el telecontrol y telemando de la red eléctrica.

4. Conclusión

Como conclusión, se puede afirmar que la práctica del apantallamiento de las líneas es muy útil en las líneas de muy alta tensión, siendo poco eficaz en las redes de distribución, al tener un nivel de aislamiento insuficiente para soportar las sobretensiones inducidas en caso de impacto del rayo.

Autor: Guillermo Núñez. Especialista en Electricidad y Energía.  Ingeniero Industrial por la Universidad de Cantabria. Cuenta con 16 años de experiencia como ingeniero eléctrico en la empresa de ingeniería IDOM, la compañía eléctrica ENDESA Generación y en la empresa de ingeniería y EPC de suministros eléctricos y de control Proinelca Power. Experiencia en sistemas eléctricos y de control de proyectos de Generación y sistemas de Transmisión. En la actualidad, es responsable de proyectos.