14 Distribucion de Tension en El to Externo

5/14/2018 14 Distribucion de Tension en El to Externo - slidepdf.com

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Distribución de tensión en cadenas deaisladores. Corrosión de las partes metálicas del

aislamiento externo.

CONTENIDO



DISTRIBUCIÓN DE TENSIÓN EN CADENAS DISTRIBUCIÓN DE TENSIÓN EN CADENAS DE AISLADORES DE AISLADORES



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?



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.



C i

C i

C1

C3

C2

C 'i

C 'i

C4

Distribución de capacitancias parásitas en una cadena

de aisladores.



Esquema aproximado de distribución de las

capacitancias parásitas.

C i

I1 E1

E2

It1

It2

It3

I2

E3

C i

C i

I3

E4It4

C i

I4

I5E5

C i

Et2

Et1

Et3

Et4

Ct

Ct

Ct

Ct



Esquema aproximado de distribución de lascapacitancias parásitas.

C i

I1 E1

E2

It1

It2

It3

I2

E3

C i

C i

I3

E4It4

C i

I4

I5E5

C i

Et2

Et1

Et3

Et4

Ct

Ct

Ct

Ct

11 EiCI !

11

E

tCIt !

112 ItII !

¹

¹

º

¸

©

©

ª

¨!

i

i12

C

Ct1CEI

Por tanto:

Si se sustituye la relación por 1/MCi

Ct

¹ º ¸©

ª¨ !

M

11CEIi12

2i2E

CI !

¼½

»¬-

«! M

E E 1

112

Como:

Se tiene que:



11E E !

¼½

»¬-

«!M

11EE

12

¹ º ¸©

ª¨ !

213M

1

M

31EE

¹ º

¸©ª

¨!

3214M

1

M

5

M

61EE

¹ º

¸©ª

¨! 43215M

1

M

7

M

15

M

101EE

¹ º

¸©ª

¨!

543216

M

1

M

9

M

28

M

35

M

151EE

¹

º

¸©

ª

¨!

6543217

M

1

M

11

M

45

M

84

M

70

M

211EE

¹ º

¸©ª

¨!

76543218

M

1

M

13

M

66

M

165

M

210

M

126

M

281EE

Ecuaciones para el cálculo de la distribución de

tensión en cadenas de hasta ocho aisladores



¿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 ?



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.



11E E !

¼½

»¬-

«!M

11EE

12

¹ º ¸©

ª¨ !

213M

1

M

31EE

¹ º

¸©ª

¨!

3214M

1

M

5

M

61EE

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¨! 43215M

1

M

7

M

15

M

10

1EE

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¨!

543216

M

1

M

9

M

28

M

35

M

151EE

¹

º

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ª

¨!

6543217

M

1

M

11

M

45

M

84

M

70

M

211EE

¹ º

¸©ª

¨!

76543218

M

1

M

13

M

66

M

165

M

210

M

126

M

281EE

Ecuaciones para el cálculo de la distribución de

tensión en cadenas de hasta ocho aisladores



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



DISTRIBUCIÓN DE TENSIÓN EN CADENAS DE

AISLADORES NO UNIFORMES



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



Cadena con tres aisladores diferentes



Cadena con un aislador diferente



Cadena con sólo dos aisladores sanos



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 !



11E E !

¼½

»¬-

«!M

11EE

12

¹ º

¸©ª

¨! 213M

1

M

31EE

¹ º

¸©ª

¨!

3214M

1

M

5

M

61EE

¹

º

¸©

ª

¨!

43215

M

1

M

7

M

15

M

101EE

¹ º

¸©ª

¨!

543216

M

1

M

9

M

28

M

35

M

151EE

¹ º

¸©ª

¨!

6543217

M

1

M

11

M

45

M

84

M

70

M

211EE

Ecuaciones para el cálculo de la distribución de tensión en cadenas dehasta ocho aisladores con el octavo aislador diferente

¹ º

¸©ª

¨!

7654321

18

M

1

M

13

M

66

M

165

M

210

M

126

M

281

A

EE



11E E !

¼½

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«!M

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12

¹ º

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1

M

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M

1

M

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M

28

M

35

M

151EE

Ecuaciones para el cálculo de la distribución de tensión en cadenas dehasta ocho aisladores con el septimo aislador diferente

¹ º

¸©ª

¨!

654321

17

111458470211

M M M M M M A

E E

¹ º

¸©ª

¨¹

º

¸©ª

¨!

765432

1

6543218

111458470211

22181140105271

M M M M M M A

E

M M M M M M E E



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



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.



MEDICIÓN EXPERIMENTAL DE LA DISTRIBUCIÓN DETENSIÓN EN UN LABORATORIO



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



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



MEDICIÓN EXPERIMENTAL DE LA DISTRIBUCIÓN DETENSIÓN EN TRABAJOS DE CAMPO



MÉTODOS PARA MEJORAR LA DISTRIBUCIÓNDE TENSIÓN



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



Haciendo las cadenas de aisladores asimétricasNo es económico hacerlo



El empleo de aisladores con capa semiconductora



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.



El empleo de pantallas compensadoras



CORROSIÓN EN LAS PARTES METÁLICASDEL AISLAMIENTO EXTERNO



¿CUÁLES SON LOS TIPOS DE CORROSIÓN QUE

SE PRESENTAN EN LAS PARTES METÁLICAS DEL

AISLAMIENTO EXTERNO?



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.



CORROSION ATMOSFÉRICA



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



Aisladores corroído debido a la corrosión atmosférica



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.



¿CÓMO SE PUEDE COMBATIR LA CORROSIONATMOSFÉRICA?



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



CORROSION ELECTROLÍTICA



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



(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



Aislador es con el pin corroído debido a la

corrosión electrolítica



¿CÓMO SE PUEDE COMBATIR LA CORROSIÓNELECTROLÍTICA?



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.



Aislador con un electrodo de sacrificio.Protección mediante el empleo de electrodos desacrificio



Protección mediante el empleo de electrodos desacrificio en un aislador polimérico



FIN

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