La estación eléctrica es una obra de superficie relativamente pequeña, y en consecuencia el riesgo de que sea alcanzada por una descarga atmosférica también es pequeño en relación con una línea.

La línea puede considerarse como una obra de gran superficie, ya que su longitud es importante aunque su "ancho" sea pequeño.

Se llama con este nombre la cantidad de tormentas eléctricas (en las que se escuchan truenos) que hay en un año.

El número de tormentas eléctricas tiene indudable relación con el número de descargas que ocurren por unidad de superficie y unidad de tiempo.

Es mas representativo el número de descargas eléctricas por unidad de superficie (km. cuadrado) y por año, que mide la probabilidad que tiene un punto del terreno de ser alcanzado por una descarga atmosférica.

En la zona de Buenos Aires las mediciones realizadas durante algunos años arrojaron un resultado de 5 descargas / km2 año.

En consecuencia una obra de 200 x 100 m tiene una probabilidad de ser alcanzada de 0.02 * 5 = 1 descarga / 10 años.

En rigor la estación eléctrica es una obra que sobresale del suelo y en consecuencia debe considerarse que la probabilidad de ser alcanzada por una descarga aumenta por esta razón.

Es fácil estimar el aumento de área que corresponde considerar por este motivo, tratando de aumentar la superficie del suelo considerado incluyendo en él la parte de suelo apantallada por la construcción, utilizando algún criterio de ángulo de protección o similar.

Se debe evitar que la descarga directa alcance partes en tensión, que solicitarían la aislación en modo no admisible.

En consecuencia se trata de proteger las partes en tensión creando a su alrededor una "jaula" realizada con:

- cables de guarda.

- pararrayos de punta.

Los criterios de ubicación de los cables de guarda son similares a los que se utilizan para líneas aéreas.

Un criterio simple, que se utiliza para ubicar el cable de guarda en las líneas, es suponer que el mismo define un diedro de protección de cierta abertura angular.

Un solo cable protege 30 grados a ambos lados de la vertical, sin embargo se observa que este criterio no garantiza buena protección en ciertos diseños.

En rigor puede observarse que no hay una protección absoluta contra descargas atmosféricas, es una cuestión de probabilidades.

Estas propuestas cubren el espacio entre dos cables de guarda, el espacio bajo un solo cable de guarda, el espacio bajo un pararrayos de puntas.

Ya se ha indicado como puede determinarse el área protegida (probabilidad 99.9 %) por un pararrayos de puntas.

Se puede desarrollar un mismo proyecto con cables de guarda o con pararrayos de puntas.

Algunos proyectistas consideran que el cable de guarda tiene una elevada probabilidad de producir una falla al romperse (imaginemos que cae sobre las barras en tensión), y en consecuencia consideran aceptable disminuir ligeramente el blindaje, y evitar la probabilidad de falla por corte del cable de guarda.

Basados en estas consideraciones se prefiere proteger parte de la estación con pararrayos de puntas.

Una vez definidas las ubicaciones de cables de guarda, pararrayos de puntas, elementos (cables y equipos) a proteger, se puede poner a prueba el blindaje diseñado.

Los modelos electrogeométricos y la técnica de Montecarlo basados en la bibliografía relacionan:

- distribuciones estadísticas de rayos (intensidad, dirección, ubicación).

- representación tridimensional de la estación.

- propagación en modo escalonado (distancia de salto, función de la corriente, de su distribución, y de la distribución de ángulos).

- estadística de puntos alcanzados.

Esta tarea, representa en alguna forma, el "ensayo" del diseño propuesto con métodos simples.

La conclusión que puede lograrse con este "ensayo" es la eventual conveniencia de reubicar algunos dispositivos de protección modificando el diseño, o quitar otros dispositivos y controlar cuanto se desmejora la protección, justificando así o no la protección lograda.

El modelo electrogeométrico, se basa en determinar el lugar geométrico de los puntos equidistantes del elemento protector y protegido, y los puntos equidistantes del elemento protector y la tierra.

El rayo avanza a saltos cuya longitud esta ligada al valor de la corriente, y se orienta al azar, salvo que a distancia muy próxima se encuentre un punto donde descargarse.

Con el modelo electrogeométrico queda definida una zona en la cual si el rayo penetra, es probable que alcance el elemento protegido, pero solo podrá penetrar a ella si su corriente no supera cierto valor (es decir si la longitud de su salto no es muy grande).

Cuando un rayo impacta en el cable de guardia o en una torre de una línea, el cable de guarda asume un potencial elevado pudiendo considerarse que los conductores se encuentran conectados a tierra, las cadenas de aisladores pueden no soportar esta tensión y se produce una descarga que se conoce con este nombre (contorneo inverso - pensando que es una descarga que va en sentido contrario a lo que se consideraría normal).

La descarga atmosférica alcanza entonces la estación conducida por los cables de la línea, y para proteger de los efectos de ésta, o de descargas que impacten directamente los conductores cuando falla el blindaje se instalan los descargadores.

A través de los conductores de la línea pueden llegar sobretensiones que en los puntos de discontinuidad se reflejan en parte.

La onda de sobretensión avanza por la línea a 300000 km./s, o sea 300 m/microsegundo, tratándose de una onda de 1 microsegundo de frente este es de 300 m, y si 50 microsegundos corresponden al 50% de la amplitud se trata de 15 km.

La amplitud de la sobretensión esta fijada por la tensión soportada por los aisladores de la línea, y el efecto corona que presenta el conductor sometido a alta tensión.

Para las aislaciones en aire, se admite la falla de la aislación, esta se autoregenera, el criterio de protección es probabilístico.

En cambio en las aislaciones sólidas, los transformadores por ejemplo, no puede admitirse una falla, el criterio es determinístico.

La línea entrante, puede no tener descargadores, o solo tener cuernos, mientras que el transformador siempre tendrá en su proximidad un descargador.

El edificio (de comando) contiene los equipos de comando y control, medición y protecciones, servicios auxiliares, y de allí salen los cables que llevan y traen de la playa (campo) las distintas funciones.

Se deben realizar canalizaciones que van desde las bases de los distintos equipos de campo al edificio.

El tamaño de estas canalizaciones va en aumento a medida que nos acercamos al edificio, la estructura topológica de estas canalizaciones es arborescente.

En grandes instalaciones se llega a construir un túnel de cables, aunque si se estudia adecuadamente la solución económica es realizar varios canales amplios pero superficiales.

Frecuentemente se realizan canales de hormigón con tapas también de hormigón, quizás prefabricadas, y en ellos se tienden los cables.

Otros prefieren tender caños, y por ellos tender los cables, esto frecuentemente se hace para los tramos de canalización próximos a los equipos, cuando la cantidad de cables no es muy grande.

Si se adopta el tendido en caños en las zonas de alta concentración de cables es necesario prever cámaras (pozos) de tiro con amplitud suficiente para el trabajo, y la solución pierde conveniencia económica.

Un problema que requiere cuidadoso análisis de la solución es el cruce de calles, o caminos de circulación para mantenimiento, el canal con tapas fácilmente se rompería.

Lógicamente como la función de los canales es recibir el tendido de cables, el criterio con que se los adopta está estrictamente ligado a el criterio de cableado.

La red de cables tiene estructura arborescente, se la puede realizar con distintos conceptos.

Los cables de los equipos pueden ir directamente a la sala de comando, a veces se realizan en el campo armarios concentradores (marshaling kiosk) en los cuales se reúnen los cables de los equipos de playa, también en estos armarios se pueden instalar algunos relés auxiliares.

De los concentradores, cables con muchos conductores llevan las señales al edificio de comando.

Puede ser conveniente en el edificio realizar otro armario concentrador de bornes, donde llegan todos los cables de playa, y de él se llega a todos los tableros del edificio que realizan las distintas funciones.

En algunas instalaciones, en particular cuando las distancias son muy grandes, en el campo se realizan edificios (los kioscos de relés) en los que se instalan los equipos de protección, y entonces la comunicación entre kioscos y edificio se puede hacer con los conceptos de telecomando, transmitiendo señales por cables telefónicos (menos costosos), quizás se pueda ya pensar en transmisión por fibras ópticas, ahorrando gran cantidad de cables.

Los cables en los canales están sometidos a una gran interferencia electromagnética, ésta debe poderse evaluar a fin de conocer el posible comportamiento y descartar las soluciones que implican funcionamientos anormales, o soluciones que obligan a enormes costos inútiles.

En los canales, los cables de tierra se tienden para lograr cierto apantallamiento, además los cables mismos pueden ser simples, o quizás sean necesarios apantallados, con pantalla simple o dobles pantallas.

Lógicamente según la función del cable (potencia, señal) es necesario mejor apantallamiento, ligado a la relación señal ruido.

En la estación conviven tres circuitos de distintas funciones y distinta potencia, en particular:

- circuitos de potencia, de alta, o altísima tensión, en el que además se presentan corrientes elevadas.

- circuitos de medición, que en los transformadores de medición tienen una proximidad física muy grande con la alta tensión, y además recorren la playa.

- circuitos auxiliares de corriente continua y alterna, que recorren la playa.

Los circuitos de menor potencia están sometidos a perturbaciones que se originan por acción de los de mayor potencia y tensión.

Las perturbaciones se presentan por acoplamiento entre un conductor, sede de un transitorio (generador de perturbación) y conductores conectados a equipos eléctricos sensibles.

Se puede presentar acoplamiento capacitivo, que resulta proporcional al campo eléctrico, a la tensión (transitoria máxima a tierra), pueden llegar a algunos kV.

Acoplamiento inductivo, particularmente por paralelismo importante entre conductor inductor y conductores sensibles, se nota en fenómenos con elevadas corrientes, o fenómenos de frecuencias muy elevadas (maniobras de circuitos capacitivos).

Acoplamiento resistivo, en el elemento común de resistencia, generalmente cables de puesta a tierra.

Las perturbaciones implican tensiones en modo común, donde el disturbio esta representado por una elevación de tensión de todos los conductores afectados, que pueden crear problemas de aislación o de seguridad (por la tensión elevada), tensiones diferenciales, presentándose diferencia de tensión entre conductores afectados y que afectan el funcionamiento de equipos.

Los fenómenos aparecen como una excitación mas frecuencias propias del circuito afectado, las principales influencias son en general atribuibles a reductores de medida y transformadores de potencia, se transmite una parte de la alta frecuencia del primario.

El control de estos efectos exige:

- reducir niveles de sobretensiones inducidas

- reducir valores de intensidad. y frecuencia inductora

- reducir caídas de tensión en circuitos de tierra

- disminuir la influencia con pantallas electrostáticas

Las medidas prácticas son:

- buena puesta a tierra, la puesta a tierra debe estar mejorada localmente cerca de los reductores de medición, en los transformadores de potencia (si hay protección de cuba, el cable de conexión a tierra debe ser corto).

- apantallamiento, la primera norma es que la red de puesta a tierra acompañe los cables, aumentando la capacitancia a tierra, y reduciendo la inductancia mutua con el inductor.

- canalizaciones metálicas enterradas, conectadas a la red de tierra producen buen blindaje, pero por otras razones en las estaciones frecuentemente se prefieren canales abiertos.

- se hacen necesarios cables blindados, blindaje sistemático, puesto a tierra. El blindaje de resistividad nula (homogénea) elimina el campo eléctrico interno.

La mutua inductancia es igual para pantalla y conductores interiores, no hay perturbaciones diferenciales, con corriente en la pantalla no se presenta campo magnético interno.

Las distancias de reductores a transformadores deben ser pequeñas para que no se presenten influencias por diferencias de tensión de propagación.

Los circuitos secundarios de los reductores deben estar a tierra por seguridad, y esta conexión debe hacerse en la proximidad del reductor.

. Red de tierra - criterios - verificaciones

. Cableado - criterios

. Duplicación de sistemas