El seccionador de pararrayos

el seccionador

Un seccionador de pararrayos, como se ve en la Figura 1, es un dispositivo conectado en serie con un pararrayos que separa el conductor de tierra de la parte inferior del pararrayos si el pararrayos se ha sobrecargado y fallado. También se conoce como seccionador de cable a tierra (GLD) o aislador.

El GLD solo funciona si la corriente de falla de frecuencia industrial fluye a través del dispositivo durante una falla. No funcionará con sobrecorriente.

Base de operación
Los diseños de uso común disponibles en la actualidad incluyen un elemento calefactor, un elemento de derivación de estado estable y un elemento de separación. Eléctricamente está representado por la Figura 2. Hay varias variaciones de este diseño, pero todas funcionan fundamentalmente de la misma manera. Durante el funcionamiento en régimen permanente, la corriente de fuga del pararrayos se conduce alrededor del elemento calefactor y el elemento de separación. El elemento de separación es generalmente un pequeño dispositivo explosivo que se activa con el calor. Durante las sobretensiones por rayos, el calor generado en el seccionador no es suficiente para encender el elemento de separación. El elemento de separación está diseñado de tal manera que solo funciona cuando la corriente de falla fluye a través del dispositivo.

Nota: El seccionador de pararrayos estándar no es un dispositivo de interrupción. Puede interrumpir la corriente de falla durante la operación, pero solo en condiciones ideales, como corrientes de falla bajas. Dado que el seccionador no interrumpe la corriente de falla, se requerirá un dispositivo de sobrecorriente para operar cuando un pararrayos se sobrecargue y falle.

Condiciones del sistema relevantes para el uso adecuado de un seccionador

Como se indicó en la última sección, el GLD solo se activa desde la corriente de falla de frecuencia industrial. Debido a este requisito de operación, es posible que los sistemas sin conexión a tierra y los sistemas con conexión a tierra por impedancia no operen un GLD si falla el pararrayos. Algunos diseños de seccionadores tienen sensibilidad en el rango de corriente de falla de 1 amperio, pero la mayoría no.

Curva actual de tiempo

Cada seccionador tiene una curva característica de corriente de tiempo representada gráficamente o tabularmente como se muestra en la Figura 3. Como se indicó anteriormente, dado que el seccionador no es un dispositivo de ruptura o despeje de fallas, la única curva que se puede mostrar correctamente es una curva de inicio de desconexión. El inicio de la desconexión se define como el primer signo de voltaje de arco externo a través del dispositivo durante su operación de desconexión.

Coordinación con dispositivos de sobrecorriente
Si un dispositivo de sobrecorriente está aguas arriba de un pararrayos con un seccionador, es posible que la sobrecorriente sea más rápida que la capacidad de encendido del seccionador. Por lo tanto, es prudente que el usuario de un pararrayos con un seccionador coordine la curva de desconexión inicial del seccionador con la curva de fusión mínima del dispositivo de sobrecorriente. En general, se puede suponer que si el dispositivo de protección contra sobrecorriente es más lento que una curva de eslabón fusible típica de 20K, entonces se logra la coordinación con el seccionador.

Aspectos de seguridad del seccionador

Los seccionadores generalmente se instalan en el extremo de tierra del pararrayos, como se muestra en la Figura 4. En esta configuración, la parte inferior del pararrayos se energiza al potencial de línea después de que el seccionador se separa y el pararrayos falla. Esta distribución de voltaje es bastante diferente de su distribución de voltaje más común en estado estable. Es importante que los usuarios de pararrayos de este tipo sean conscientes de que puede existir todo el potencial de la línea en la parte inferior del pararrayos, donde normalmente se encuentra en o cerca del potencial de tierra. Por esta razón, la parte inferior del pararrayos siempre debe tratarse como si pudiera estar al potencial de línea.

Otro aspecto de seguridad de los seccionadores a considerar es que cuando el polvo activador se calienta a su temperatura de activación, separará el seccionador con una fuerza y ​​velocidad considerables. Esto puede provocar la expulsión de pequeños fragmentos y chispas. Como se indicó anteriormente, dado que el GLD no es un dispositivo de interrupción, el arco de frecuencia de potencia resultante puede mantenerse durante varios ciclos. Este arco también es capaz de derretir piezas de metal y plástico que puedan caer al suelo.

El tercer problema de seguridad a considerar con los seccionadores es que el dispositivo se activa por calor y no debe calentarse en un horno a más de 150 °C porque podría activar el dispositivo.

Cabe señalar que impartir un impacto como seccionador no activa el polvo, ya que solo se activa con calor. Sin embargo, se debe tener cuidado si la energía negra es impactada directamente y se genera calor, podría encenderse.

Consideraciones sobre el soporte aislante
A partir de la Figura 4, se puede suponer que una vez que el seccionador se ha desconectado, el potencial de línea a tierra se tensiona a través del colgador aislante. Esta tensión puede conducir a un seguimiento del colgador aislante a tierra si se permite que la unidad desconectada permanezca energizada durante largos períodos de tiempo. Será necesario aumentar las características de resistencia eléctrica y ambiental a largo plazo del colgador aislante si se permite que el pararrayos permanezca energizado durante más de un año.

Consideraciones de instalación y gestión de clientes potenciales
Es importante tener en cuenta que cuando el seccionador funciona y desconecta el extremo de tierra del pararrayos, el cable conectado debe tener la longitud adecuada para permitirle crear un espacio entre la parte inferior del pararrayos y la mitad desconectada del dispositivo. También debe tenerse en cuenta la flexibilidad del cable para garantizar que el dispositivo pueda crear el espacio antes mencionado. Por lo general, la barra colectora causará un problema de desconexión y el cable flexible ordinario es adecuado. Los conductores sólidos o trenzados con diámetros de hasta 1 cm generalmente se desconectan fácilmente del pararrayos en dispositivos típicos. Cuando los pararrayos se montan en un brazo transversal en paralelo entre sí, es importante que el pararrayos en el medio no tenga su cable de tierra atado por las dos unidades exteriores. Esto puede conducir a una interrupción sostenida incluso si el seccionador se activó e intentó aislar el pararrayos.

Transporte y Eliminación
Debido al hecho de que los seccionadores de pararrayos contienen un elemento de activación que es capaz de explotar y separar el conductor de tierra cuando se expone al calor de la corriente de falla a tierra, también es capaz de operar de la misma manera en caso de incendio. Por lo tanto, la eliminación no debe incluir la incineración.

De acuerdo con las regulaciones Modelo ONU de materiales peligrosos, el GLD debe caer en un material explosivo Clase 1. Sin embargo, con las pruebas adecuadas o la modificación del GLD, se puede reclasificar a una clasificación diferente. Si el GLD se fabrica de tal manera que no cree un proyectil si se incendia durante el transporte, se puede clasificar como mercancía no peligrosa y el transporte no es un problema. Consulte un documento presentado en la Conferencia Mundial de INMR de 2007 titulado Problema de transporte emergente con pararrayos de distribución para obtener más información sobre el problema de transporte.

Esto plantea la cuestión de cómo transportar con seguridad todos los pararrayos en camiones. Se sugiere que el pararrayos final se transporte en una cámara cerrada de metal que se encuentra habitualmente en los camiones utilitarios. Si eso no es posible, cablee el extremo GLD del pararrayos a algo sustancial oa su propio extremo de alto voltaje.

Uso de seccionadores en pararrayos de líneas de transmisión
Este seccionador tiene la misma función que un seccionador de distribución pero tiene que soportar diferentes esfuerzos sin funcionar. Es importante tener en cuenta que cualquier seccionador utilizado en esta aplicación debería haber tenido pruebas de TLD de mayor corriente como parte de su proceso de certificación.

El futuro seccionador
Posibilidades futuras para los seccionadores
1. Seccionador de interrupción: este dispositivo no existe en este momento, pero los fabricantes de pararrayos deberían considerarlo seriamente. Podría eliminar un parpadeo en el sistema de energía en el caso de un pararrayos sobrecargado y fallado.
2. Seccionador de subestación: este es un dispositivo que podría montarse en dispositivos de mayor voltaje que podría usarse para desconectar este tipo de pararrayos como lo hace para los pararrayos de distribución.

3. Seccionadores muy visibles: A menudo, el personal de línea pasa por alto un pararrayos defectuoso porque el seccionador del pararrayos en el modo desconectado no es obvio. Se debe agregar algún tipo de bandera ondeante a los diseños de los seccionadores.

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