Implementación de una formulación analítica del LEMP para estimar el desempeño de líneas de distribución frente a rayos

Abstract

Este artículo presenta la implementación de una formulación analítica para calcular el campo electromagnético producido por rayo (LEMP), asumiendo una forma de onda de la corriente tipo rampa plana y un modelo de línea de transmisión (TL) para la descarga de retorno. Se presenta el desarrollo de las expresiones para los dipolos imágenes necesarios para calcular el campo eléctrico vertical, el campo magnético azimutal y especialmente el campo eléctrico horizontal. Las expresiones para calcular la contribución de los dipolos fuentes se presentaron en una publicación previa de otros autores. La formulación completa se usó para calcular los campos electromagnéticos y las tensiones inducidas por rayo en una línea de distribución aérea típica. Los resultados fueron comparados con las fórmulas tradicionales para calcular el LEMP como la fórmula de Rubinstein y para calcular tensiones inducidas como la fórmula de Rusck mostrando errores menores al 1%. Si una forma de onda más compleja se usa como la fórmula de Heidler, se encuentran errores menores al 5%. Adicionalmente, la fórmula se empleó para calcular la tasa de fallas de una línea de distribución aérea para terrenos con conductividad finita. Se encontraron errores menores al 5% comparados con las obtenidas en el estándar IEEE 1410. De otro lado, el tiempo de cómputo requerido para la evaluación del desempeño ante rayos de líneas de distribución se reduce a la mitad cuando se usa la fórmula analítica.