CONFIGURACIONES DE LOS AISLA DORES EN LAS LÍNEAS DE TRANSMISION COMPACTAS

Los aisladores normalmente consisten de un cuerpo aislante con uno o más equipamientos. Los cuerpos aislantes tradicionalmente se han hecho de porcelana o vidrio templado, pero con el desarrollo de los aisladores compuestos, el cuerpo aislante también pueden consistir en una barra de plástico reforzado con fibra (FRP) que está cubierto por una carcasa de caucho para proporcionar la distancia de fuga necesaria y para proteger la varilla del medio ambiente.

La IEC nombra a los aisladores de acuerdo al material del que está fabricado el cuerpo aislante (véase la figura 4.11). Los criterios se producen, ya sea para el vidrio y la cerámica, o para aisladores poliméricos. Los aisladores poliméricos otra vez se pueden subdividir en resina y en los diferentes tipos de aisladores compuestos.

Todas las líneas de transmisión con aisladores poliméricos se pueden clasificar de acuerdo a la IEC (IEC 2005). Sin embargo, otro tipo de aisladores se utilizan a menudo en la industria, tales como aisladores no cerámicos (NCI).

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La figura 4.11 muestra algunos tipos de aisladores para cada familia de aislante. Cabe señalar que la convención de nomenclatura varía entre las diferentes autoridades estándares.

Figura 4.11 Tipos de aisladores utilizados en las líneas de transmisión aéreas. Las aplicaciones típicas de los aisladores en las líneas de transmisión se muestran en la figura 4.12:

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Los aisladores I-suspensión, V-suspensión y Tensado al final de la línea generalmente están diseñados para eliminar eficazmente la carga de torsión de los aisladores en las barras largas en posiciones de tensión. Las barras largas tienen una baja resistencia a la torsión, y se requiere relativamente poca rotación para romper las fibras exteriores de la barra de fibra de vidrio.

Los aisladores poste de línea (Figure 4.12e), compuestos de porcelana, pueden soportar cargas de compresión en cierta medida, incluso las cargas de tensión. Los tamaños de las barras son, por lo tanto, más grandes que los de los aisladores utilizados en el mismo nivel de tensión. Estos aisladores normalmente pueden utilizarse con una tensión del sistema de 230 kV. Por encima de este nivel, es necesario el uso de aisladores V-horizontales (Figura 4.12f), para obtener una estructura mecánica más rígidas y así poder soportar los conductores.

Las barras largas también se utilizan en aplicaciones de los aisladores separador de fase (Figura 4.12d). Estas aplicaciones necesitan una consideración especial, ya que los aisladores pueden estar sujetos a fuerzas de compresión debido al movimiento del conductor.

Los aspectos eléctricos pertinentes que influyen en la elección de los aisladores y los conjuntos de aisladores utilizados en las líneas compactas son:

 El movimiento del conductor se limita a la torre para obtener distancias de aislamiento bien definidas mediante la utilización de conjuntos de aisladores rígidos como los V-suspensión o los postes de línea.

 El uso de conjuntos de aisladores inclinados u horizontales mejora el rendimiento de la contaminación y el hielo en la línea.

 La selección de aisladores con propiedades superficiales pueden reducir el riesgo de flameos contaminantes.

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4.6.1 AISLADOR DE POSTE

Los aisladores de poste se utilizan normalmente en los sistemas de voltaje de 230 kV o menos.

Los aspectos especiales relacionados con este tipo de estructuras son:

 Los campos eléctricos a lo largo de estos aisladores son relativamente bajos. Estos aisladores por lo general no requieren anillos adicionales para las

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tensiones del sistema menores de 230 kV. En las líneas compactas la separación de las fases son muy ajustadas, y por ello los anillos pueden ser requeridos en tensiones del sistema tan bajos como 161 kV.

 En algunas configuraciones las torres que utilizan aisladores cortos pueden ser propensas a fallas relacionadas con las aves.

 Las configuraciones que utilizan postes verticales pueden ser propensas a rupturas por hielo.

 Los postes verticales pueden tener un rendimiento de contaminación bajo en comparación con las horizontales.

 Los aisladores horizontales pueden mostrar cierta curvatura debido a las fuerzas mecánicas.

4.6.2 AISLADOR V-HORIZONTAL

Los aisladores V-Horizontal se utilizan normalmente en los sistemas de tensiones superiores a 230 kV.

Los aspectos especiales relacionados con los aisladores V-Horizontal son:

 Existen algunas configuraciones de torres que utilizan aisladores cortos y están propensos a fallas relacionadas con las aves

 Los campos eléctricos a lo largo del aislador son relativamente bajos debido a que los accesorios metálicos de los extremos de estas unidades son normalmente grandes debido a los requisitos de resistencia mecánica. Los aisladores por lo general no requieren anillos adicionales sobre las tensiones del sistema menores de 230 kV.

 La distancia más corta es a menudo desde el anillo a la torre. La longitud del aislante puede tener que ser ajustada para asegurar que el rayo mínimo y los requisitos de espacio se cumplen. También este dispositivo debe ser diseñado para ser capaz de soportar arcos de energía.

93 | P á g i n a 4.6.3 AISLADOR SEPARADOR DE FASE A FASE

La experiencia operativa con los aisladores separadores de fase a fase está limitada, y los diseños no dependen de un amplio uso de tales espaciadores. Sin embargo, los separadores de fase a fase pueden requerirse en largos tramos de las líneas convencionales o líneas compactas para controlar el movimiento del conductor o para limitar el movimiento del conductor debido a las fallas directas. Los separadores aplicados a una línea compacta están sujetos a un esfuerzo eléctrico más alto y a fuerzas generalmente más altas en condiciones de falla.

Para el diseño de los aisladores separadores de fase, las siguientes pautas generales pueden ser:

 El rendimiento de Contaminación: La misma distancia de fuga específica unificada puede ser utilizada como para el aislamiento de fase a tierra. Esto significa que la distancia real de la línea de fuga será más larga que la del aislamiento de fase a tierra por un factor de la raíz cuadrada de tres.

 El campo eléctrico: El campo eléctrico a lo largo del aislante debe ser evaluado cuidadosamente para asegurarse de que cae dentro de los valores recomendados.

Finalmente además de las alternativas tradicionales de porcelana, que tienden a ser muy pesada para la aplicación de separadores, un número de opciones de aisladores compuestos están disponibles comercialmente.

Tabla 4.1 Comparación de la distancia de fuga específica y la distancia de fuga especifica unificada.

Clase de contaminación de acuerdo a la severidad

Distancia especifica de fuga [mm/kV fase-fase]

Distancia especifica de fuga unificada [mm/kV fase-tierra] 0. Muy Ligero 12 21 1. Ligero 16 28 2. Medio 20 35 3. Fuerte 25 44 4. Muy Fuerte 31 55

94 | P á g i n a 4.7 RENDIMIENTO DE LOS AISLADORES

El rendimiento de los aisladores con respecto a la contaminación es el aspecto más importante en el diseño del aislamiento de frecuencia de la energía. Esto se vuelve aún más importante en las líneas compactas que requieren los aisladores más cortos que los normales.

Los factores importantes que influyen en el rendimiento de los aisladores con respecto a la contaminación son:

 El tipo de condiciones contaminantes.  La longitud del aislador.

 La distancia de fuga del aislador.  La gravedad de la contaminación.

 Las propiedades de la superficie del material aislante.