Para ahondar en este tema, y no confundirnos (ya que me ocurrió cuando inicie en estos temas), deberemos notar que la norma IEC 60099-4 en primer lugar realiza una clasificación de los pararrayos (descargadores de sobretensión) en base a la corriente nominal de descarga, pero desde la versión Ed. 3 del 2014, se han incorporado dos clases previas tipo Estación y tipo Distribución, con sus respectivas designaciones alto (“H” – High), medio (“M”- Medium) y bajo (“L” - Low).
Los pararrayos de clase estación, la norma indica que son utilizados en subestaciones para proteger los equipos de sobretensiones, y generalmente para sistema de sistemas de Us ≥ 72,5 kV. Aunque también podrían ser usados en sistemas de menor tensión.
Los pararrayos de clase distribución, como su nombre lo indica están considerados para ser utilizados en sistemas de distribución, típicamente de Us < 52 kV, para proteger los equipos de los daños provocados por los efectos de rayos.
La norma indica que la corriente de descarga corresponde al valor de cresta del impulso de corriente de descarga que circula por el pararrayos ante descarga para un impulso de corriente tipo rayo de 8/20 ms. En base a este valor la norma establece una clasificación con valores normalizados en función de la tensión asignada del pararrayos, ver los valores normalizados en la siguiente tabla, esta clasificación fue valida hasta Ed. 2 de la norma IEC 60099-4 del 2009:
Si nos referimos a la tabla anterior, podemos inferir que, para sistemas de alta tensión, los descargadores tendrían dos opciones de 10 kA y 20 kA. Pero para sistemas de 110 kV la tabla indica el posible uso de un descargador de 5 kA, no obstante, es una práctica poco realizada, ya en la norma IEC 60099-5 hay una recomendación que para ciertos tipos y sistemas mayores a 72,5 kV es preferible utilizar pararrayos de corriente nominal de descarga de 10 kA.
En la Ed. 3 de la IEC 6099-4 desde el 2014 indica cuatro niveles u opciones de corriente nominal 20 kA, 10 kA, 5kA y 2,5 kA. Estas corrientes son asignados según las clases indicados en el punto anterior, para la opción Estación están las corrientes de 20 kA y 10 kA, y para la clase distribución esta 10kA, 5 kA y 2,5 kA. Además, son distribuidas según la designación, ver figura siguiente:
A partir de esta clasificación la norma procede a especificar las diferentes características y requisitos exigidos para los ensayos en pararrayos.
Ahora bien, teniendo en mente la corriente nominal de descarga del pararrayo, y si estamos en un sistema de alta tensión tenemos las opciones de 10000A y 20000A. La norma IEC 60099-4 hasta su versión Ed. 2 del 2009 establecía cinco clases en total para los pararrayos de 10 kA y de 20kA, estas clases se diferencian por la amplitud y la duración del impulso de corriente de larga duración que pueden soportar. Estos pararrayos eran sometidos a ensayos de impulsos de corriente que simulen la descarga, a través, de una línea precargada definida por los parámetros indicados en la misma norma. Estos valores se pueden apreciar en la figura siguiente.
Las clases eran definidas por un número, las clases 1, 2 y 3 para los pararrayos de 10 kA de corriente nominal, y clases 4 y 5 para los pararrayos de 20 kA. En cada clase se define una amplitud y duración del impulso de corriente de larga duración, según la tabla 5 de la norma, que debe soportar el pararrayos. Podemos inferir que los de clase 1 son los que soportan menor duración e intensidad, y los de clase 5 son los que pueden soportar impulsos de corriente de larga duración más severos.
Las normas antiguas no definían de forma explícita la capacidad de energía de un descargador. La única medida especificada era la Clase de Descarga de Línea. Con la clase de descarga de línea se podía obtener una indicación aproximada de la energía absorbida esperada por impulso. Pero el concepto de clase de descarga de línea en la nueva edición Ed. 3 de la norma IEC 60099-4 fue reemplazado, en ediciones actuales, por la capacidad de absorción de energía y cantidad de carga del pararrayos.
La energía que un descargador de sobretensiones puede absorber sin sufrir daños y sin pérdida de estabilidad térmica desde la Ed 3.0, de la norma IEC 60099-4, ha ido clarificando con tres definiciones que vamos indicar a continuación.
La capacidad máxima especificada de transferencia de carga de un pararrayo sin causar una falla mecánica o una degradación eléctrica inaceptable en el pararrayo. Si vemos la tabla esto se aplica a descargadores de clase estación y distribución.
La carga máxima especificada que puede transferir a través de un descargador en una prueba de recuperación térmica sin que se produzca una falla térmica. Si vemos la tabla esto se aplica a los pararrayos de la clase de distribución.
La energía máxima especificada, expresada en kJ/ kV de Ur, que puede inyectarse en un descargador en una prueba de recuperación térmica sin provocar un falla térmica. Esto se aplica sólo a los descargadores de clase de estación.
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