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Distribución de tensión en cadenas deaisladores. Corrosión de las partes metálicas del
aislamiento externo.
CONTENIDO
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DISTRIBUCIÓN DE TENSIÓN EN CADENAS DISTRIBUCIÓN DE TENSIÓN EN CADENAS DE AISLADORES DE AISLADORES
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SI LA CADENA DE AISLADORES SE PUEDE
CONSIDERAR UNA CADENA DE CAPACITORES
IGUALES CONECTADO EN SERIE:
¿ POR QUÉ LA DISTRIBUCIÓN DE
TENSIÓN EN ELLOS NO ES LINEAL?
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Las experiencias prácticas y los cálculos teóricos han
demostrado que la distribución de las tensiones no es
uniforme y que en este fenómeno intervienen varios
factores como son:
El efecto del conductor La distancia a la estructura de soporte
La estructura
La distancia a tierra (altura)
Configuración y dimensiones de la unidad aislanteEtc.
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C i
C i
C1
C3
C2
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C 'i
C4
Distribución de capacitancias parásitas en una cadena
de aisladores.
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Esquema aproximado de distribución de las
capacitancias parásitas.
C i
I1 E1
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Ct
Ct
Ct
Ct
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Esquema aproximado de distribución de lascapacitancias parásitas.
C i
I1 E1
E2
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Si se sustituye la relación por 1/MCi
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Se tiene que:
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M
210
M
126
M
281EE
Ecuaciones para el cálculo de la distribución de
tensión en cadenas de hasta ocho aisladores
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¿CÓMO AFECTA EL VALOR DE ¿CÓMO AFECTA EL VALOR DE ³ M´ LALADISTRIBUCIÓN DE TENSIÓN EN CADENAS DE DISTRIBUCIÓN DE TENSIÓN EN CADENAS DE
AISLADORES AISLADORES ?
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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1008
7
6
5
4
3
2
1
0
A i s l a d o r
Caída de tensión en %
M=1
M=5
M=10
M=20
Distribución de tensión en una cadena de aisladores
al variar la relación M.
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M
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M
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M
210
M
126
M
281EE
Ecuaciones para el cálculo de la distribución de
tensión en cadenas de hasta ocho aisladores
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19,8116,6114,0812,0810,599,528,828,4825
21,5017,3714,3011,9510,2018,9518,1617,7720
23,5618,4614,6011,7119,6018,1317,206,7515
25,5919,3914,8011,459,057,416,395,9012
27,4320,1814,9411,198,576,805,715,1910
31,5121,7315,0510,517,495,534,363,827
E8
%E7
%E6
%E5
%E4
%E3
%E2
%E1
%M
Distribución de tensión en una cadena de aisladores
al variar M
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DISTRIBUCIÓN DE TENSIÓN EN CADENAS DE
AISLADORES NO UNIFORMES
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En una cadena de aisladores se pueden presentar dos
causas que alteren la uniformidad de la misma:
1. Un aislador fallado.
2. Uno o varios aisladores diferentes
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Cadena con tres aisladores diferentes
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Cadena con un aislador diferente
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Cadena con sólo dos aisladores sanos
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Efecto de un aislador diferente en la cadena
La linealidad de la curva de distribución de tensión en una cadena deaisladores varía con el parámetro M, y este depende del tipo de aislador,
por lo que si en una cadena se usan aisladores de diferentes dimensiones
o de distintos materiales, harán que la cadena tenga elementos no
simétricos, y ello alterará la distribución de tensión. Para analizar el
comportamiento de una cadena de aisladores con algún aislador diferentese define el parámetro A como la relación que existe entre el aislador
diferente y el normal de la ristra (Cd/Ci), lo que implica que la capacitancia
del aislador diferente es:
Donde:Cd - Capacitancia propia del aislador diferente.Ci - Capacitancia propia de los aisladores iguales.A - Relación de proporcionalidad.
id CAC !
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Ecuaciones para el cálculo de la distribución de tensión en cadenas dehasta ocho aisladores con el octavo aislador diferente
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281
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M
1
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Ecuaciones para el cálculo de la distribución de tensión en cadenas dehasta ocho aisladores con el septimo aislador diferente
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654321
17
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M M M M M M A
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22181140105271
M M M M M M A
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M M M M M M E E
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M E1
% E2
% E3
% E4
% E5
% E6
% E7
% E8
%
15 6,75 7,20 8,13 9,60 11,71 14,60 18,46 23,56
20 7,77 8,16 8,95 10,20 11,95 14,30 17,37 21,56
15 8,82 9,41 10,62 12,54 15,30 19,16 24,14 0
20 9,87 10,36 11,38 12,95 15,19 18,17 22.07 0
15 11,63 12,40 14,00 20,17 20,17 25,25 0 0
20 12,66 13,30 14,60 19,48 19,48 23,32 0 0
15 15,55 16,59 18,73 26,98 26,98 0 0 0
20 16,52 17,35 19,04 25,41 25,41 0 0 0
Comparación de distribución de tensión para una cadena de ochoaisladores para dos valores de M diferentes y con aisladores fallados
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M A E1
% E2
% E3
% E4
% E5
% E6
% E7
%
5 0,5 3,32 3,99 5,45 16,01 13,76 22,26 35,22
5 0,2 2,11 2,51 3,45 25,37 11,74 20,90 34,00
5 0,1 1,31 1,57 2,15 31,49 10,43 19,85 33,21
10 0,5 5,98 6,58 7,84 19.75 13,93 19,29 26,63
10 0,2 4,02 4,42 5,26 33,16 11,35 17,13 14,67
10 0,1 2,60 2,86 3,40 42,86 9,47 15,57 23,25
Distribución de tensión de tensión en una cadena de 7 aisladores paradiferentes valores de M con un aislador diferente en la cuarta posición
con diferentes valores de A.
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MEDICIÓN EXPERIMENTAL DE LA DISTRIBUCIÓN DETENSIÓN EN UN LABORATORIO
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Se sitúa una cadena de aisladores en su posición de trabajo, colocándoseentrehierros esféricos en paralelo con el primer aislador y se comienza a
aumentar la tensión hasta que se produzca la ruptura en las esferas,registrándose la tensión aplicada a la cadena de aisladores.
Después se sitúan las esferas en el segundo aislador y serepite el proceso, y así hasta el ultimo aislador
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Método de las esferas
Al finalizar se conoce la tensión en por ciento aplicada a la cadena para
cada posición de las esferas, pudiéndose determinar el por ciento detensión aplicada a cada aislador, si se conoce la tensión de ruptura de las
esferas, mediante la siguiente relación:
Total
esfera
n U
100xU%U !
Si se conoce la tensión de ruptura de las esferas es necesario plantear que:
%100%U,,,,,%U%U n21 !
Sustituyendo Un(%) de cada aislador se tiene que:
%100100
2
100
1
100!
nTotal U
xesferaU
Total U
xesferaU
Total U
xesferaU
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MEDICIÓN EXPERIMENTAL DE LA DISTRIBUCIÓN DETENSIÓN EN TRABAJOS DE CAMPO
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MÉTODOS PARA MEJORAR LA DISTRIBUCIÓNDE TENSIÓN
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La distribución de tensión puede mejorarse de las
siguientes formas:
1. Haciendo las cadenas de aisladores
asimétricas2. El empleo de aisladores con capa
semiconductora
3. El empleo de pantallas compensadoras
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Haciendo las cadenas de aisladores asimétricasNo es económico hacerlo
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El empleo de aisladores con capa semiconductora
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18,7926,516
18,5019,005
15,9015,004
15,9011,95315,0011,052
15,0010,381
(Caída en %)(Caída en %)#
Capa
semiconductoraPorcelanaAislador
Distribución de tensión en cadenas de aisladores similares
de porcelana con capa semiconductora y sin ella.
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El empleo de pantallas compensadoras
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CORROSIÓN EN LAS PARTES METÁLICASDEL AISLAMIENTO EXTERNO
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¿CUÁLES SON LOS TIPOS DE CORROSIÓN QUE
SE PRESENTAN EN LAS PARTES METÁLICAS DEL
AISLAMIENTO EXTERNO?
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Los tipos de corrosión que afectan las partes
metálicas del aislamiento externo son:
1. La corrosión atmosférica directa
2. La corrosión electrolítica, debido a la
acción de la corriente de filtración.
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CORROSION ATMOSFÉRICA
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Entre los diferentes tipos de corrosión que afectan a los
metales es la corrosión atmosférica la más importante,
siendo la causante principal de la destrucción de metales y
aleaciones. Se ha demostrado que su acción estadirectamente relacionada con el tiempo de humectación de
la superficie metálica, ya que su mecanismo de acción es
en esencia electroquímico y la capa de humedad es su
electrolito
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Aisladores corroído debido a la corrosión atmosférica
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La experiencia acumulada y los experimentosrealizados han demostrado que este tipo de
corrosión no es la causante principal de los
problemas de corrosión que se presentan en el pinde los aisladores en las zonas de alta
contaminación, siendo la corrosión electrolítica,
debido a la acción de la corriente de filtración, laprincipal responsable.
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¿CÓMO SE PUEDE COMBATIR LA CORROSIONATMOSFÉRICA?
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Para la protección contra este tipo de corrosión, por
estar el aislador energizado, no es posible aplicar
los métodos tradicionales de protección,limitándose ésta a darle al metal un recubrimiento
inicial, galvanizado, adecuado para la agresividad
que tiene, desde el punto de vista de la corrosión, la
región donde se ha de instalar
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CORROSION ELECTROLÍTICA
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Corrosión electrolíticaLa corrosión electrolítica es la causa principal del
debilitamiento mecánico que se presenta en el pin de los
aisladores en regiones de alta contaminación y que puede
llegar a producir su ruptura y la caída de los conductores de
la línea. La corrosión electrolítica es motivada por el
transporte de masa a través de un medio electrolíticocuando por el circula corriente directa
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(a) (b)
ElectrolitomA
mA
0,1 seg
Circuito equivalente para la corrosión electrolítica en un
aislador.
a - Corriente directa .
b - Corriente alterna.
Efecto rectificador por la contaminación por la diferencias entre la
corriente que circula en el semiciclo positivo y el negativo
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Aislador es con el pin corroído debido a la
corrosión electrolítica
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¿CÓMO SE PUEDE COMBATIR LA CORROSIÓNELECTROLÍTICA?
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Los métodos que se pueden emplear contra la
corrosión electrolítica son:
1. La eliminación de la corriente de filtración,
2. El uso de materiales resistentes a la
corrosión,
3. Los recubrimientos no metálicos
4. El empleo de electrodos de sacrificio.
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Aislador con un electrodo de sacrificio.Protección mediante el empleo de electrodos desacrificio
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Protección mediante el empleo de electrodos desacrificio en un aislador polimérico
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FIN