La figura 1 muestra los esquemas de la red estudiada, los tres esquemas tienen la misma topología, se suceden tramos de línea de 0.180 - 0.060 - 0.060 - 0.020 - 0.040 km, en un nodo se observa una fuente que inyecta un escalón corriente, que se propaga en ambas direcciones.

En un modelo de la línea, que termina en ambos extremos sobre impedancias características (356 ohm), figura 2, inyectamos un escalón de corriente de amplitud 3000 A, este se divide mitad hacia cada lado y la tensión (máxima) consecuencia que observamos en el modelo es de 534 kV.

Volviendo a la figura 1 los tres esquemas tienen la misma estructura, y se prueban con la misma tensión con la función escalón, la figura 3a corresponde a la sola línea, la excitación se inyecta en el instante cero, se observa como la sobretension pasa por los distintos nodos, llega al final de la línea (en 6 microsegundos), se refleja duplicándose, e inicia la propagación en sentido contrario (llegando al generador en 12 uS).

La figura 3b corresponde al modelo de línea con un capacitor (de 0.01 uF, que equivale a 1 km de línea concentrada, y puede representar un transformador) en su extremo final, obsérvese que el fenómeno de carga del capacitor hace que la tensión en sus bornes aumente muy lentamente, y esta tensión se propaga en sentido contrario a la onda incidente, con el tiempo la sobretension alcanza una tensión doble de la incidente.

La figura 3c corresponde al modelo que tiene el capacitor 0.060 km antes del extremo de la línea, el ultimo tramo de línea influye generando una sobretension diente de sierra que se observa claramente a medida que el tiempo transcurre.

Esta otra prueba se hizo con una fuente que inyecta una onda de impulso de corriente con frente y cola, sus parámetros (A = -15000; B = -1E6) se observan en figura 2, la función que representa el valor temporal del impulso es:

Se observa en la figura 3 la forma de la función de impulso, el pico de 493.3 kV se presenta en el tiempo de 4.27 uS, y a los 50 uS se alcanza aproximadamente el 50% del valor de pico. La figura 3d muestra las dos exponenciales que componen el impulso aplicado, este impulso pretende representar una onda de ensayo normalizado, y si se la compara con ensayos reales se observan importantes diferencias especialmente en el frente, de todos modos los resultados que se obtienen e interesan son aceptables. La planilla IMPULS.XLS (que puede bajarse comprimida Impuls.zip) permite observar las formas de onda que se obtienen según los valores de A y B

La figura 4 muestra los mismos circuitos, alimentados con esta fuente de impulso, y las figuras que siguen muestran las sobretensiones en los distintos puntos de la línea

La figura 4a corresponde a la sola línea, la excitación se inyecta en el instante cero, se observa como la sobretension pasa por los distintos nodos, y se duplica cuando llega al final de la línea (es fácil ver como se duplica la pendiente).

La figura 4b corresponde al modelo de línea con un capacitor en su extremo final, cuando la sobretension llega al capacitor inicia su carga lenta (respecto de la velocidad de propagación).

La figura 5 muestra la corriente de carga del capacitor y se la compara con la tensión en bornes.

La figura 4c corresponde al modelo con capacitor 0.060 km antes del extremo de la línea.

La figura 6 muestra los mismos circuitos, donde en el primero se ha agregado un descargador de sobretensiones (de tipo ZnO) en el extremo de la línea, el segundo incluye el descargador a 0.060 km del extremo de la línea (donde hay un capacitor), y el ultimo circuito incluye capacitor a 0.060 km del extremo de la línea, y el descargador en cambio esta en el extremo. Los tres circuitos se ensayan con sobre tensión de impulso como para los casos antes hechos.

La figura 6a corresponde a la línea con descargador en su extremo final, la excitación se inyecta en el instante cero, se observa como la sobretension pasa por los distintos nodos, y es limitada por el descargador cuando llega al final de la línea (obsérvese como su valor queda contenido) y se puede considerar que el descargador inyecta una onda que se propaga en sentido contrario y limita el crecimiento de la onda incidente.

La figura 7 muestra la relación entre corriente y tensión en bornes del descargador, repitiendo en alguna medida los datos entrados. Estos se muestran en escala logarítmica en la figura 7a que reúne valores de descarga de ondas de distintas características, los menores valores corresponden a corrientes de descarga frente a tensiones normales (frecuencia industrial), siguen valores con impulsos de larga duración, y finalmente impulsos similares a los aplicados (con corriente 8 / 20 uS), la hipótesis indispensable es aceptar esta característica como representativa (datos extraídos de una publicación de Westinghouse SMX arresters - archivo DESCARGA.XLS que puede bajarse comprimido descarga.zip). Con corrientes muy pequeñas el efecto de la capacitancia del descargador se nota en la corriente drenada, pero en esta aproximación nos conformamos con el modelo que solo incluye la corriente conducida.

La figura 6b corresponde al modelo de línea con un capacitor en su extremo final, y el descargador a 0.060 km del extremo. Cuando la sobretension llega al capacitor inicia su carga lenta (respecto de la velocidad de propagación). La sobretension que llega al descargador sufre limitación por su presencia, la sobretension que llega al capacitor inicia oscilaciones, que con importante amortiguación se repiten en los puntos de observación puestos a lo largo de la línea.

La figura 6c corresponde al modelo con capacitor 0.060 km antes del extremo de la línea. La sobretension inicia las oscilaciones cuando llega al capacitor, y luego llega al descargador que trata de limitar el valor.