Objetivos de medir o monitorear la corriente de fuga en los pararrayos de ZnO. En condiciones normales los pararrayos de ZnO pueden estar expuestos a diferentes esfuerzos como: Voltaje de Operación normal. Sobrevoltajes temporales (TOV). Sobrevoltajes por maniobras. Sobrevoltajes por rayos. Condiciones de contaminación externa. Todos estos esfuerzos separadamente o en diferentes combinaciones pueden originar un incremento de de la componente resistiva de la corriente de fuga a través del pararrayos. Este incremento puede sobrepasar el límite crítico y causar la falla del pararrayos, por ejemplo ayudado por las siguientes causas, selección del voltaje del pararrayos no acorde (bajo), si los bloques de ZnO están agrietados o ponchados debido a los sobrevoltajes por alguna situación de falla causado por un sobrevoltaje temporal (TOV) ocurrido en la red, por un incremento de la contaminación acumulada en el pararrayos. Durante una situación de falla se pueden generar sobrevoltajes temporales, estos pueden ocurrir en gran parte del sistema simultáneamente y puede traer como consecuencia que un gran número de pararrayos en una gran parte de la red estén expuestos al mismo TOV o cerca de las misma tensiones pudiendo provocar daños pero sin una indicación visual en los pararrayos, todos estos problemas pueden ocasionar digamos fallas incipientes en los pararrayos que solo con un método de monitoreo es detectable en condiciones de operación. En condiciones normales de servicio los pararrayos de ZnO presentan una corriente de fuga total en el rango de 0.2 a 3mA, esta corriente es dominada por la componente capacitiva, mientras que la componente resistiva se encuentra en el rango del 5 al 200/0 de la componente capacitiva, además la componente resistiva depende de dos factores que son la temperatura y el voltaje. I total I cap. 0.2 – 3 mA I rest. 10-600μA U μA El diagrama anterior muestra el esquema equivalente de un pararrayos de ZnO, donde el bloque de ZnO se representa como una resistencia equivalente no linear y la operación de estos pararrayos es con una tensión del 60 al 800/0 del voltaje nominal. Ejemplo de medición de la corriente total de fuga: Icap=100 I cap=100 I total=100.5 I rest=10 I total=104.5 I rest=30 En este ejemplo anterior se demuestra que solo la corriente de fuga total en el pararrayos se incrementa en un 40/0 mientras que la componente resistiva se triplica, y también hay que tener en cuenta que pequeños cambios en la corriente total es dificultoso de leer en el instrumento (miliamperímetro). Como se aprecia un gran incremento de la componente resistiva (Ir), la corriente de fuga es apenas notable en la medición de la corriente total de fuga. Si al efectuar la medición de la corriente total se puede medir la componente resistiva independiente sería la mejor vía para obtener la información del estado del pararrayos. La componente resistiva como se dijo depende de la temperatura (en la práctica se asume la temperatura ambiente) y el voltaje de operación, siendo estos dos factores muy importante y al realizar las mediciones o el monitoreo hay que tener en cuenta estos parámetros y si es posible recalcularlos a una temperatura común digamos de 20˚ C y al 0.7 del voltaje nominal. EJEMPLO AL AUMENTARLA CORRIENTE CAPACITIVA. I cap. Aumenta a 150 En este caso aumenta notablemente la I fuga Total aun valor de 150 que se aprecia en el instrumento de medición I rest. = 10 En este caso si se aprecia un incremento considerable de la corriente de fuga que se detecta en el instrumento con facilidad. Una de las causas del aumento de la componente capacitiva puede ser la contaminación exteriror. En pararrayos que tenga de forma permanente instalados equipos de medición de corriente de fuga total, es evidente que nos indicará un estado general pero no nos ofrece un diagnóstico exacto del estado del pararrayos (es decir de sus bloques de ZnO), pero no podemos descartar que es un método de aviso digamos ya que con incremento de esta corriente se debe tomar medidas para ejecutar pruebas con el pararrayos fuera de servicio y la prueba mas recomendada es de de medición de la corriente de fuga con el voltaje de referencia a CD, que es factible realizarla en condiciones de terreno y comparando los resultados se puede encaminar un diagnóstico, también se debe realizar la medición de la resistencia de aislamiento y muy fundamental la limpieza exteriorpara eliminar toda posible causa de contaminación. De lo contrario si tenemos un equipo para diagnosticar pararrayos de ZnO que tenga en cuenta la medición de la componente resistiva o el análisis de los armónicos de la corriente de fuga se obtendrían los mejores resultados del estado operacional del pararrrayos. Los bloques de resistencias no lineales de ZnO pueden introducir 3ro armónicos de la corriente resistiva de fuga, Esta componente de la corriente es generada propiamente por el pararrayos y puede ser un indicador de cambio en la característica no lineal en el tiempo debido al envejecimiento de los bloques o de defectos que este presentes. El contenido de armónicos en el voltaje de operación puede incrementar el contenido de armónico en la corriente de fuga estos armónicos interfieren con los armónicos generados propiamente por el pararrayos. De acuerdo con la IEC 60099-5 (1) la presencia de armónicos en el voltaje del sistema puede introducir armónicos en la corriente capacitiva en el mismo orden y magnitud como los armónicos de la corriente resistiva de fuga generada por el pararrayos. Esto implica que la presencia de armónicos están presentes y si no se ignoran al evaluar la corriente resistiva se introduce un gran error, por ejemplo si el contenido de 3ro armónicos en el voltaje es de 0.5% ó del 1%, el error al evaluar los 3ro armónicos la corriente resistiva estará en el rango de ±50% y ±100% respectivamente. En otras palabras si el contenido de armónicos del voltaje es ignorado, el operador que ejecuta la medición no puede conocer si el incremento aparente de la corriente resistiva de fuga es realmente debido al envejecimiento de los bloques del pararrayos o a problemas que presenten dichos bloques, o es un incremento falso, para eso es necesario un equipo que tome en cuenta este efecto y lo compense. Un equipo que cumple con estas características es el LCM II, el cual compensa los armónicos de tercer orden en el voltaje del sistema según el método B2 de acuerdo con la IEC 60099-5 (1), es decir se eliminan los armónicos de tercer orden del voltaje del sistema con el objetivo de determinar los armónicos de este mismo orden que son generados por la corriente resistiva del pararrayos.
