AISLADORES

AISLADORES• Los aisladores constituyen el punto mecánico de soporte de los conductores en las

estructuras, cumpliendo además con la función de proporcionar el aislamiento requerido entre conductores y estructura; proporcionando para esto, la distancia dieléctrica en aire.

• Normalmente, los aisladores para la líneas o redes de distribución aéreas son de vidrio, porcelana o poliméricos.

• Las principales características que influyen en la selección de los aisladores, para una aplicación especifica, son:

• Geométricas: Son básicamente su diámetro, altura o paso y distancia de línea de fuga.

• Eléctricas: Las características geométricas fijadas, deben ser suficientes para garantizar el comportamiento esperado de las cadenas de aisladores, a las sobretensiones que se presentan en las instalación; ya sea por rayo, a la frecuencia del sistema o por maniobras de interruptores.

• Mecánicas: Como los aisladores son el elemento mecánico de soporte, la confiabilidad de las mismas depende en buena medida del buen funcionamiento mecánico de sus aisladores y herrajes

AISLADORES• Los principales factores a considerar para especificar un aislador, son:

• El tipo de acoplamiento (bola y rotula)

• Carga electromecánica en kg o libras

• Carga de prueba a tensión (kg)

• Prueba de carga – tiempo (kg)

De acuerdo con las características principales de los aisladores descritas, se establecen los aspectos mas relevantes que deben aparecer en las especificaciones; que son los que aparecen a continuación.

Características Mecánicas

Resistencia Combinada Electromecanica:

Este concepto esta limitado a los aisladores de suspensión, y se define como el esfuerzo de tracción axial, que aplicado al aislador y sometido al mismo tiempo a una tensión eléctrica a la frecuencia industrial del 90% de la tensión critica de iniciación del arco en seco; determina la peroración eléctrica y la rotura mecánica del aislador.

Resistencia de Carga Sostenida-Tiempo

Limitada a los aisladores de suspensión, se define como el máximo esfuerzo de tensión axial que el elemento o la cadena puede soportar durante 24 horas consecutivas, sin romperse ni perforarse en una prueba eléctrica; en la que los aisladores se ven sometidos durante cinco minutos a una tensión a la frecuencia industrial, no inferior al 95% del valor, que determina las descargas superficiales.

Resistencia a la Tensión

Se define como el esfuerzo necesario que determina la rotura del aislador. Para los aisladores de suspensión, se considera una solicitación a la tracción axial; en cambio, para los aisladores rígidos (PIN), es una solicitación a la flexión, producida por un esfuerzo normal al eje del aislador.

AISLADORESCARACTERÍSTICAS ELECTRICAS

TENSIÓN DE FLAMEO EN SECO O EN HÚMEDO, A BAJA FRECUENCIA.

TENSION DE PRUEBA A BAJA FRECUENCIA:

• TENSIÓN DE PERFORACIÓN A BAJA FRECUENCIA.

SE DEFINE COMO LA TENSIÓN A LA FRECUENCIA INDUSTRIAL, QUE ES NECESARIO APLICAR A UN AISLADOR COMPLETAMENTE SUMERGIDO EN ACEITE, PARA PROVOCAR LA PERFORACIÓN.

• TENSIÓN DE FLAMEO AL IMPULSO (V50%)

• SE DEFINE COMO LA TENSIÓN AL IMPULSO –CON ONDA DE TENSIÓN POSITIVA O NEGATIVA, DE 1.2/50 MICROSEGUNDOS-, QUE APLICADA A UN AISLADOR O A LA CADENA DE AISLADORES, DETERMINA LA INICIACIÓN DEL ARCO EN EL 50% DE LOS IMPULSOS APLICADOS.

TENSION MÁXIMA DE RADIO INTERFERENCIA A 1000 KHZ EXPRESADA EN MICRO VOLTS.

• RADIO INTERFERENCIA

• LAS PERTURBACIONES RADIOELÉCTRICAS, PRODUCIDAS POR EL EFECTO CORONA, TIENEN INTERÉS PARA SU ESTUDIO,, EN TENSIONES SUPERIORES A LOS 220KV. AL PROBLEMA DE LAS PERTURBACIONES RADIOELÉCTRICAS, SE LE DEBE DAR PARTICULAR ATENCIÓN EN LAS ZONAS DENSAMENTE POBLADAS; YA QUE LA CALIDAD DE RECEPCIÓN ESTA VINCULADA CON LA RELACIÓN SEÑAL / RUIDO. ESTAS PERTURBACIONES, SE EXPRESA GENERALMENTE EN DECIBELES (DB), Y QUE PUEDE CALCULAR DE ACUERDO A LA EXPRESIÓN.

• DONDE: V0 TENSION DE REFERENCIA, APROX. 1 MICROVOLT.

dB

(2) ADAPTADOR HORQUILLA BOLA

AISLADORES SUSPENSIÓN POLIMÉRICOS

(3) AISLADOR POLIMÉRICO DE SUSPENSIÓN

(4) CASQUILLO OJO

(5) GRAPA DE SUSPENSIÓN

AISLADOR PORCELANA TIPO PIN

AISLADOR PIN PORCELANA

ESPIGA FOGO

AISLADORES

HERRAJESLOS HERRAJES SON LOS ELEMNTOS DE UNION DE LOS CONDUCTORES CON LOS AISLADORES Y DE ESTOS CON LA ESTRUCTURA O TORRE. LA CONFIABILIDAD DE ESTOS ELEMNTOS E PARTE IMPORTANTE DE LA CONFIABILIDAD DE LA LINEA ELECTRICA EN SU CONJUNTO, ESPECIALEMNTE EN LINEAS ELECTRICA LARGAS CON VANOS DE GRAN LONGITUD.

LAS CARACTERISTICAS MECANICAS DE LOS HERRAJES SE REFIEREN A LA CARGA MINIMA DE RUPTURA A LA TRACCION DEL CONDUCTOR.

LOS MATERIALES DE LOS HERRAJES DEBEN SER RESISTENTES A LA CORROSION PROVOCADA POR LOS AGENTES ATMOSFERICOS, LO CUAL SE LOGRA POR MEDIO DE UN TRATAMIENTO SUPERFICIAL, CON RECUBRIMIENTO DE ZINC, CROMADO, ANODIZADO, RECUBRIMIENTO CON CADMIO, ETC.

HERRAJES PARA UNION DE CABLES

DEBERÁN CUMPLIR BÁSICAMENTE CON UNA DOBLE FUNCIÓN, ES LA DE ASEGURAR UNA BUENA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA, CUANDO MENOS A LA DEL CONDUCTOR A UNIR; Y ADEMÁS UNA BUENA RESISTENCIA MECÁNICA CONTRA EL “DESHILAMIENTO” Y EL “DESLIZAMIENTO”, ENTRE LAS DOS CAPAS QUE LA UNIÓN DEBE CONECTAR.

SE DISPONEN BÁSICAMENTE DE DOS TIPOS:

1.- EMPALMES A COMPRESIÓN. 2.- CONECTORES VÍAS

PARALELAS.

AMORTIGUADORES• LOS CONDUCTORES DE UNA LINEA ELECTRICA AEREA, SE ENCUENTRAN

BAJO LA ACCION DEL VIENTO, QUE SOPLA EN SENTIDO NORMAL A LA LINEA. PARA UNA LINEA EQUIPADA CON AISLADORES DE SUSPENSION, COMO SE MUESTAR EN LA FIGURA SIGUIENTE, LA ACCION DEL VIENTO ES MOTIVO DE PREOCUPACION , YA QUE PRODUCEN PEQUEÑAS VIBRACIONES DE FRECUENCIA ELEVADA EN LOS CONDUCTORES.

• LA AMPLITUD DE ESTE MOVIMIENTO VIBRATORIO, PUEDE ALCANZAR VALORES TALES QUE PRODUZCAN FATIGA EN LOS CONDUCTORES, EN LA CERCANIA DE LOS AMARRES Y PUNTO DE SUJECION, CON PELIGRO DE ROTURA.

• PARA PREVENIR ESTA OSCILACIONES EN LA S LINEAS ELECTRICAS AEREAS, SE ADOPTAN:

HERRAJES LIGEROS ATORNILLADOS O ANTIVIBRATORIOS.

AMORTIGUADORES STOCKBRIDGE

LOS PARAMETROS ELECTRICOS DE LAS LINEAS

DE TRANSMISION Y REDES DE DISTRIBUCION

LOS PARAMETROS ELECTRICOS DE LAS LINEAS DE TRANSMISION Y REDES DE DISTRIBUCION

• INTRODUCCION

• LOS PARAMETROS DE UNA LINEA DE TRANSMISION O DE UNA RED DE DISTRIBUCION QUE INFLUYEN SOBRE LOS VALORES DE LA TENSION Y DE LA CORRIENTE, AL PRINCIPIO Y AL FINAL DE LA PROPIA LINEA, Y EN PARTE DE LA RED EN LA CUAL SE ENCUENTRADOS CONECTADOS, SON:

• LA RESISTENCIA “R” Y LA REACTANCIA “X” DE LOS CONDUCTORES POR LOS QUE CIRCULA LA CORRIENTE, QUE DETERMINA LA CAIDA DE TENSIÓN, DE MANERA QUE LA TENSIÓN VARIA DE UN PUNTO A OTRO DE LA LINEA, CONSTITUYEN LO QUE SE CONOCE COMO IMPEDANCIA SERIE DE LA LINEA: Z = R + JX.

• LA CONDUCTANCIA “G” Y LA SUSCEPTANCIA “B” EN DERIVACION ENTRE LOS CONDUCTORES DE LA LINEA, QUE BAJO LA ACCION DE LA TENSION EXISTENTE ENTRE LOS CONDUCTORES MISMOS ABSORBEN UNA CORRIENTE TRANSVERSAL, DE MANERA QUE LA CORRIENTE PRINCIPAL EN LOS CONDUCTORES VARIA DE UN PUNTO A OTRO DE LA LINEA; CONSTITUYEN LO QUE SE CONOCE COMO LA ADMITANCIA TRANSVERSAL DE LA LINEA: = G + JB

• ESTOS PARAMETROS SE ENCUENTRAN UNIFORMENTEMENTE DISTRIBUIDOS A LO LARGO DE LA LINEA. LOS VALORES DE ESTOS PARAMETROS SE REFIEREN, POR LO GENERAL, A 1 km DE LA LINEA Y SE LES DENOMINA: “CONSTANTES FUNDAMENTALES DE LA LINEA”, Y SON APLICBLES A LOS ALIMENTADORES PRIMARIOS DE LAS REDES DE DISTRIBUCION.

REPRESENTACION ESQUEMATICA DE UNA LINEA DE TRANSMISION

R

C G

LR

C G

LR

C G

LR

C G

L R

C G

LR

C G

L R

C G

LR

C G

L

RESISTENCIA

• LA RESISTENCIA POR KILOMETRO DE UN CONDUCTOR, SE INDICA POR LA RESISTIVIDAD EN OHM-mm²/km DEL MATERIAL DEL CONDUCTOR Y POR AMPERIOS. SU SECCION EN mm² ESTA DADA PARA EL CASO DE CONDUCTORES CILINDRICOSPOR MEDIO DE LA EXPRESION:

• PARA LOS CONDUCTORES “CABLEADOS”, FORMADOS POR VARIOS HILOS, LA RESISTENCIA POR km, SE EXPRESA COMO:

• DONDE K: COEFICIENTE, QUE VARIA DE 1.01 A 1.04

𝑟=𝜌𝑆h𝑜 𝑚𝑠 /𝑘𝑚

𝑟=𝐾𝜌𝑆h𝑜 𝑚𝑠/𝑘𝑚

CALIBREN° HILOS

DIAMETRO HILO

CONDUCTOR PESO

RESISTENCIA ELECTRICA

CARGA ROTURA

CAPACIDAD

CORRIENTE20 °C 80 °C

mm² mm mm Kg/Km Ohm/Km Ohm/Km Kg A(*)

16 7 1,70 5,1 43 2,09 2,54 452,6 100

25 7 2,15 6,5 70 1,31 1,59 723,9 125

35 7 2,52 7,6 96 0,952 0,16 994,5 160

50 7 3,02 9,1 137 0,663 0,806 1428 195

70 19 2,15 10,8 190 0,484 0,558 1965 235

95 19 2,52 12,6 260 0,352 0,428 2699 300

120 19 2,85 14,3 335 0,275 0,334 3453 340

150 37 2,25 15,8 405 0,227 0,276 7191 395

185 37 2,52 17,7 510 0,181 0,22 5257 455

240 37 2,85 20,0 650 0,142 0,176 6724 545

300 61 2,52 22,7 840 0,11 0,138 8666 625

400 61 2,85 25,7 1070 0,0862 0,109 11085 755

ESPECIFICACIONES DE CABLES DE ALEACIÓN DE ALUMINIO (AAAC) - mm²

CALIBREN° HILOS

DIAMETRO HILO

D. CONDUCT

ORPESO

RECOCIDO DURO

CAPACIDAD DE

CORRIENTE

R.ELÉCTRICA

R. TRACCIO

N

R.ELÉCTRICA

mm² mm mm Kg/Km Ohm/Km KN Ohm/Km A(*)

6 7 1,04 3,1 54 3,08 2,5 3,14 7710 7 1,35 4,1 91 1,83 4,0 1,87 10616 7 1,70 5,1 144 1,15 6,4 1,17 14125 7 2,14 6,4 228 0,727 10,0 0,741 18835 7 2,52 7,6 317 0,524 13,6 0,534 22950 19 1,78 8,9 429 0,387 18,9 0,395 27770 19 2,14 10,7 620 0,268 27,0 0,273 34895 19 2,52 12,6 859 0,193 37,1 0,197 425

120 37 2,03 14,2 1086 0,153 47,9 0,156 495150 37 2,25 15,8 1334 0,124 58,1 0,126 558185 37 2,52 17,6 1673 0,0991 72,2 0,101 642240 61 2,25 20,3 2199 0,0754 95,8 0,0769 760300 61 2,52 22,7 2759 0,0601 119,0 0,0613 874400 61 2,85 25,7 3529 0,0470 150,2 0,0479 1018500 61 3,20 28,8 4449 0,0366 189,4 0,0373 1175

ESPECIFICACIONES DE CABLES DE COBRE DESNUDO - mm²

CALIBRE FORMACIÓN

PESO

RESISTENCIA

ELECTRICA CARGA

ROTURA

CAPACIDAD

CORRIENTE

AL/ACN° HILOS

D. HILON° HILOS D. HILO

80 °C

mm² mm Kg/Km Ohm/Km Kg A(*)

16/2,5 6 1,80 1 1,80 62 2,54 595 10025/4 6 2,25 1 2,25 97 1,59 920 13035/6 6 2,70 1 2,70 140 0,16 1265 16050/8 6 3,20 1 3,20 195 0,806 1710 19570/12 26 1,85 7 1,44 285 0,588 2680 25595/15 26 2,15 7 1,67 385 0,428 3575 305120/20 26 2,44 7 1,90 490 0,334 4565 365150/25 26 2,70 7 2,70 600 0,276 5525 415185/30 26 3,00 7 3,00 740 0,22 6620 475240/40 26 3,45 7 3,45 980 0,176 8640 565300/50 26 3,86 7 3,86 1230 0,138 10700 650490/65 54 3,40 7 3,40 1860 0,109 15310 805

ESPECIFICACIONES DE CABLES DE ALUMINIO REFORZADO CON ACERO - mm²

• EL VALOR DE LA RESISTENCIA SE DA COMO REFERENCIA EN CC, Y SE VA AFECTANDO POR LOS SIGUIENTES FACTORES:

• A) EFECTO SUPERFICIAL POR LA CORRIENTE ALTERNA

• ESTO ES DEBIDO A QUE CUANDO LOS CONDUCTORES OPERAN EN C.A., SE PRESENTA EL FENOMENO DE AUTOINDUCCION SUPERFICIAL QUE DEPENDE DE LA SECCION DE CONDUCTOR Y DEL MATERIAL. ESTO HACE QUE UN CONDUCTOR DE HASTA 25mm² PUEDA INCREMENTAR SU VALOR HASTA EN UN 8%.

• B) EFECTO DE RUGOSIDAD E IRREGULARIDAD

• DEBIDO A QUE LOS CONDUCTORES NO SON CILINDRICOS, AL ESTAR FORMADO POR CABLES (VARIOS HILOS), SE PRESENTA EL PROBLEMA DE IRREGULARIDAD, Y POR TAL RAZON, SE INTRODUCE EL FACTOR “K”, QUE EN REALIDAD REPRESENTA UN INCREMENTO EN LA RESISTENCIA QUE VA DESDE EL 1 AL 4 %.

• C) EFECTO DE TEMPERATURA

• LA RESISTENCIA DE LOS CONDUCTORES SE REFIERE NORMALMENTE A UNA TEMPERATURA DE 20°C POR LO QUE SE DEBE CORREGIR A LA TEMPERATURA EFECTIVA DE FUNCIONAMIENTO “t” (DETERMINADA POR LA TEMPERATURA AMBIENTE Y POR EL SOBRECALENTAMIENTO DEBIDO A LA CARGA). EL VALOR DE ESTA RESISTENCIA SE CORRIGE POR EFECTO DE TEMPERATURA, CON L EXPRESION:

Donde: α = 0.0039 para el cobre

0.040 para el aluminio

0.037 para el ACSR

REACTANCIA INDUCTIVA• LA REACTANCIA INDUCTIVA “X” DE UN CIRCUITO ELECTRICO, SE PUEDE DEFINIR COMO EL VOLTAJE O

FUERZA ELECTROMOTRIZ DE AUTOINDUCCIÓN , QUE SE GENERA EN EL CIRCUITO CUANDO CIRCULA UNA CORRIENTE UNITARIA.

• EL VALOR DE ESTA INDUCTANCIA SE CALCULA COMO: Henry/m

• DONDE: DMG DISTANCIA MEDIA GEOMETRICA

• EL VALOR DE LA DMG SE CALCULA COMO SE INDICA A CONTINUACION: DMG=𝑛√𝐷12𝐷13𝐷23

• DONDE: n numero de conductores de la línea, D12 D13 D23 las distancias entre conductores

• RMG SE CONOCE COMO EL RADIO MEDIO GEOMETRICO DEL CONDUCTOR, Y ES APLICABLE A LOS CONDUCTORES ELECTRICOS POR VARIOS HILOS TRENZADOS; Y POR LO MISMO, NO SON PERFECTAMENTE CILINDRICOS, POR LO EL RADIO DEL CONDUCTOR NO ES EXACTO.

RMG: PARA CONDUCTOR DE UN SOLO MATERIAL

7 hilos 0.776 r

19 hilos 0.758 r

37 hilos 0.768 r

61 hilos 0.772 r

RMG: PARA CONDUCTOR ACSR

30 hilos (2 Capas) 0.826 r

26 hilos (2 capas) 0.809 r

54 hilos (3 capas) 0.810 r

• LA REACTANCIA INDUCTIVA DE LA LINEA SE CALCULA A PARTIR DE LA EXPRESION GENERAL, PARA LOS CIRCUITOS ELECTRICOS

𝑋𝐿=2𝑥𝑥 𝑓 𝑥 𝐿

• CUANDO POR ALGUNA RAZON NO SE DISPONE DEL VALOR DEL RMG, SE PUEDE TOMAR EN SU LUGAR EL RADIO r DEL CONDUCTOR.

𝑋𝐿=0.00289𝑥 𝑓 𝑥 𝑙𝑜𝑔𝐷𝑀𝐺𝑅𝑀𝐺

h𝑜 𝑚𝑠 /𝑘𝑚

𝑋𝐿=0.1736 𝑥𝑙𝑜𝑔𝐷𝑀𝐺𝑅𝑀𝐺

h𝑜 𝑚𝑠/𝑘𝑚• PARA UNA FRECUENCIA DE 60 HZ:

• EJEMPLO:

• CALCULAR LA IMPEDANCIA SERIE DE UNA LINEA DE TRANSMISION DE 230 Kv, 300 KM DE LONGITUD, QUE USA UN CONDUCTOR POR FASE DE 900 KCM DE LAS SIGUIENTES CARACTERISTICAS:

• DIAMETRO EXTERNO: 29.5 mm, ACSR 65/7 RESISTENCIA A 60 HZ Y 50°C , r = 0.073 Ω / km, RMG = 1.21 cm

SOLUCIÓN EJEMPLO:

• R = r x l = 0.073 x 300 = 21.9 Ω

• LA REACTANCIA INDUCTIVA SE CALCULA COMO:

• XL = 0.1736 LOG

• XL = 0.1736 LOG

• Para l=300km

• XL = 0.497 x 300 = 149.09 Ω