Numero de Aisladores y Consulta

TEMA:

NUMERO DE AISLADORES EN LAS TORRES

DE LAS LINEAS DE TRANSMISION

OBJETIVOS:

GENERAL

Investigar el número de aisladores que tiene una torre de transmisión de 69, 138 y 230 kv, mediante un recorriendo por los lugares accesibles a las torres para el registro de datos.

ESPECIFICOS:

Realizar un conteo del número de aisladores por fase y numero general con que cuenta un poste ya sea de suspensión, retención o angulares de 69 kv.

Contabilizar del número de aisladores por fase y numero general con que cuenta un poste ya sea de suspensión, retención de 138 kv.

Registrar el número de aisladores por fase y numero general con que cuenta un poste ya sea de suspensión, retención de 230 kv.

Definir los conceptos sobre los aisladores vistos en clases

MARCO TEORICO

LINEAS DE TRANSMISION

En Ecuador, el segmento de transmisión está a cargo de la Empresa Nacional de Transmisión Transelectric S.A.

Para el transporte de la energía dentro del Sistema Nacional de Transmisión SNT, Transelectric dispone de alrededor de 3 200 km de líneas de transmisión (2006), funcionando a 230 KV (1532,20 km), a 138 KV (1 435,92 km), y, a 69 KV (214,50 km).

AISLADORESCondiciones generalesLos conductores empleados en líneas aéreas, en la mayor parte de los casos, son desnudos; por lo tanto, se necesita aislarlos de los soportes por medio de aisladores, fabricados generalmente con porcelana, cerámica o vidrio. La sujeción del aislador al poste se realiza por medio de herrajes. Pero además, un aislador debe tener las características mecánicas necesarias para soportar los esfuerzos a los que está sometido.

Teniendo en cuenta lo anteriormente expuesto, las cualidades específicas que deben cumplir los aisladores son:

Rigidez dieléctrica suficiente para que la tensión de perforación sea lo más elevada posible.

Esta rigidez depende de la calidad del vidrio, de la porcelana o del material compuesto que lo conforman y del grueso del aislador. La tensión de perforación es la tensión a la cual se ceba el arco a través de la masa del aislador.

Disposición adecuada, de forma que la tensión de contorneamiento presenta valores elevados y por consiguiente no se produzcan descargas de contorno entre los conductores y el apoyo a través de los aisladores. La tensión de contorneamiento es la tensión a la que se ceba un arco a través del aire siguiendo la mínima distancia entre fase y tierra, es decir, el contorno del aislador. Esta distancia se llama línea de fuga.

Resistencia mecánica adecuada para soportar los esfuerzos demandados por el conductor, por lo que la carga de rotura de un aislador debe ser cuanto menos igual a la del conductor que tenga que soportar.

Resistencia a las variaciones de temperatura.

Ausencia de envejecimiento.

Materiales empleados en los aisladores

Aisladores de porcelanaSu estructura debe ser homogénea y, para dificultar las adherencias de la humedad y polvo, la superficie exterior está recubierta por una capa de esmalte. Están fabricados con caolín y cuarzo de primera calidad. La temperatura de cocción en el horno es de 1400º C.En alta tensión, los aisladores son de dos, tres o más piezas unidas con yeso. Esto se debe a que solamente se consigue una cocción buena cuando su espesor no excede de 3 cm.

Aisladores de vidrioEstán fabricados por una mezcla de arena silícea y de arena calcárea, fundida con una sal de sodio a una temperatura de 1300 ºC, obteniéndose por moldeo. Su color es verde oscuro. El material es ás barato que la porcelana, pero tienen un coeficiente de dilatación muy alto, que limita su aplicación en lugares con cambios grandes de temperatura; la resistencia al choque es menor que en la porcelana. Sin embargo, debido a que el coste es más reducido y su transparencia facilita el control visual, hacen que sustituyan en muchos casos a los de porcelana.

Aisladores de esteatita y resinas epoxiSe emplean cuando han de soportar grandes esfuerzos mecánicos, debido a que su resistencia mecánica es aproximadamente el doble que la de la porcelana, y sus propiedades aislantes también son superiores; sin embargo, el inconveniente que tienen es el de ser más caros.

Aisladores de porcelana de suspensión

Aisladores de porcelana de suspensión se utiliza en alta tensión y media tensión para líenas

aéreas. Los aisladores de suspensión están fabricados de materiales cerámicos y de

componentes metálicos ensamblados con cemento alta tensión.

Aisladores de porcelana de suspensión está acoplado uno por uno para adaptarse a diferentes tensiones. El diseño de cadena de aisladores es de acuerdo a la tensión aplicada.

Características de aisladores de porcelana de suspensión:Material: cerámico, porcelana con alto contenido de aluminaNorma de fabricacion: IEC60383, ANSI C29.1, ANSI C29.2Norma a que responde los acomplamientos a rótula: IEC60120Modelo o clase de aisladores de porcelana de suspensión: ANSI 52-1, ANSI 52-2, ANSI 52-3, ANSI52-4, ANSI52-5, ANSI 52-6, ANSI52-7, ANSI 52-8,ANSI52-9Marca: Orient PowerColor de aislador: marron y grisTipo de acoplamiento del aisladores de porcelana de suspensión: bala-zócalo tipo, retención tipo Datos del embalaje: cajón o caja de madera con jergónDiámetro del acoplamiento metálico: 16mm, 20mm, 24mmDistancia de fuga: 279mm, 292mm, 300mm, 320mmDistancia de fuga de aislador anticontaminación: 445mm, 550mmCarga electromecánica de rotura: 44KN, 70KN, 111KN, 120KN, 160KN, 210KN, 300KNTensión de aplicación: 11kv, 15kv, 24kv, 25kv, 33kv/36kv, 66kv/69kv, 110kv, 132kv, 145kv, 161kv, 220kv, 245kv, 400kv, 500kv

MAPA DE INFRAESTURCTURA ELECTRICA

SEGÚN EL NIVEL DE VOLTAJE Y TIPO DE TOESTRUCTURA

LINEAS DE 69 KV

POSTE DE SUSPENSIÓN

CORREDENADA DEL PUNTO TOMADO

Coordenadas UTM (m)

UTM Este X 76608

UTM Norte Y 9904553

Huso 17

ANEXO 1y 2

NÚMERO Y MATERIA DE AISLADORES

Número de aisladores por fase: 6

Número total de aisladores en el poste: 18

MATERIAL: PORCELANA

POSTE RETENCION


Coordenadas UTM (m)

UTM Este X 765914

UTM Norte Y 9906006

Huso 17

ANEXO 3 Y 4




MATERIAL: PORCELANA

POSTE ANGULAR


Coordenadas UTM (m)

UTM Este X 766188

UTM Norte Y 9905833

Huso 17

ANEXO 5 y 6




MATERIAL: PORCELANA

LINEAS DE TRANSMISION DE 138 KV TRAMO PUCARA - MULALO

DESCRIPCION DE LA LINEA

La línea de transmisión Pucará – Mulaló se encuentra conformada por torres autosoportantes extremadamente pesadas de tronco piramidal y están diseñadas para soportar un voltaje de 138 kV. Actualmente las torres de la línea de transmisión soportan a tres conductores (1 terna) de tipo ASCR 477 MCM “Flicker” y un cable de guarda de acero galvanizado de tipo 3/8” Ф “H.S”

DESCRIPCION DE LA RUTA

La línea de transmisión Pucará – Mulaló, se encuentra en la zona 2, parte desde la subestación Pucará hasta la subestación Mulaló; ambas subestaciones de propiedad de CELEC EP – TRANSELECTRIC. Esta línea se encuentra en la Cordillera Oriental de los Andes y atraviesa parte de la cadena montañosa Andina del país, siguiendo una ruta que cruza regiones de páramo y sectores que se dedican a labores agrícolas y ganaderas.

DISTANCIA AL SUELO

La distancia desde el punto de amarre de la cruceta inferior hasta el suelo es de 18,45 metros, siendo 9,11 metros el valor de la flecha en estado caliente y 6, 99 metros la distancia de seguridad al suelo.

MATERIALES

Las torres están formadas por perfiles de acero galvanizado en caliente por inmersión en baño de zinc fundido con elementos sueltos y perforados. Los perfiles utilizados en las torres son de:

Acero de alta resistencia ASTM A242-55 Acero normal ASTM 7-56 T

TIPOS DE TORRES

La línea de transmisión está conformada por 5 tipos de torres entre las cuales se encuentran:

a) Torre tipo N: estructura de suspensión en alineación (tangente).b) Torre tipo R: estructura reforzada para suspensión en alineación y para anclajes. c) Torre tipo T: estructura de retención utilizada para anclaje mecánico de la línea para tramos

aproximados de 3 km. d) Torre tipo A estructura de anclaje para ángulos de hasta 30 grados de deflexión. e) Torre tipo C: estructura para anclaje y terminales. Se usan estas torres para cruces

extremadamente largos o muy desnivelados.

TORRES DE SUSPENSIÓN


Coordenadas UTM (m)

UTM Este X 766283

UTM Norte Y 9906452

Huso 17

ANEXO 7 y 8



Número total de aisladores en la torre: 39

MATERIAL: PORCELANA

TORRES DE RETENCION


Coordenadas UTM (m)

UTM Este X 766283

UTM Norte Y 9906452

Huso 17

ANEXO 9 y 10




MATERIAL: PORCELANA

LINEA DE TRANSMISION DE 230 KV TOTORAS – SANTA ROSA

DESCRIPCION DE LA LINEA

La línea de transmisión Santa Rosa – Totoras forma parte del anillo de transmisión del Sistema Nacional Interconectado operando a 230 kV, en un tramo de 109.8 km, a una altura promedio de 2900 msnm. Se extiende a lo largo de una zona mayoritariamente de tipo de suelo de arcilla arenosa húmeda, con nivel ceráunico de 10 días de tormenta por año. En este trabajo se considera que está formada por vanos uniformes de 463 m de longitud, que es el valor promedio de los vanos reales.

La línea de transmisión Santa Rosa – Totoras está formada por 238 estructuras, de las cuales 16 son de retención y 222 de suspensión. La estructura que más se repite a lo largo de la línea es la estructura de suspensión SL2, la cual ha sido tomada como referencia para la geometría de la torre con la que se trabajará en este estudio.

Posee dos hilos de guarda, uno de acero de 3/8” de diámetro y el otro de aleación de aluminio con fibra óptica. Los conductores de las fases son ACSR Bluejay.

TORRE DE SUSPENSIÓN

COORDENADAS DEL PUNTO

Coordenadas UTM (m)

UTM Este X 763693

UTM Norte Y 9896231

Huso 17

ANEXO 11, 12 y 13



Número de circuitos: 2


MATERIAL: PORCELANA

TORRE DE RETENCION


Coordenadas UTM (m)

UTM Este X 773791

UTM Norte Y 9959591

Huso 17

ANEXO 14





MATERIAL: PORCELANA

TORRE ANGULAR


Coordenadas UTM (m)

UTM Este X 773827

UTM Norte Y 9959569

Huso 17

ANEXO 15





MATERIAL: PORCELANA

DEFINICIONES:

TENSION DE CONTORNEO

Tensión de contorneo critico.- Valor de cresta de la onda de impulso que, bajo ciertas condiciones, causa contorneo a través del medio que rodea el aislador

Tensión de impulso critica de contorneo.- Valor de cresta de la onda de impulso que, bajo ciertas condiciones, causa contorneo en un 50% de las aplicaciones.

TENSION DE UN MININO A FRECUENCIA INDUSTRIAL

Es el valor especificado de tensión a la frecuencia industrial que un equipo debe soportar en condiciones de ensayo especificadas y durante un periodo de tiempo generalmente no superior a (1) un minuto.

50% BAJO ONDA DE CHOQUE

La onda generada no es la normalizada, que corresponde a 1,2/50 microsegundos, presentada. En esta se distingue el tiempo de frente (TI) que está definido como 1,67 veces el intervalo de tiempo (t) cuando el impulso está entre el 30% y 90% del valor pico y el tiempo de cola (Te). definido como el intervalo de tiempo entre el origen del impulso y el instante en el cual la amplitud de la onda cae al 50% de su valor pico

CALCULO DE VANO CRITICO

Vano crítico.

Un conductor tiene una solicitación mecánica mayor cuanto menor sea la temperatura y mayores sean las sobrecargas del viento y/o hielo, debiendo quedar tensionado en el soporte con una tensión inferior a la especificada como máxima admisible en las condiciones más desfavorables.

En algunos países las normas fijan las condiciones más desfavorables para cada zona geográfica, calculándose el tendido de forma que para ese estado la tensión del conductor no supere el máximo admisible. En nuestro país, las normas consideran dos estados por cada zona geográfica en los que puede darse la máxima solicitación mecánica del conductor y establecen que para la condición más desfavorable de los dos, el coeficiente de seguridad debe ser superior a un determinado valor. En este caso, al fijarse dos estados debe determinarse cual de ellos produce la máxima solicitación mecánica.

En la ecuación de estado puede observarse que fijado el tipo de conductor, la única variable es la longitud del vano dado que los otros parámetros están fijados por las normas o son características del conductor. Supongamos dos estados diferentes definidos por los subíndices 1 y 2 en los que se puede producir la máxima solicitación mecánica.

Estado 1 → θ1 , γ1

Estado 2 → θ2 , γ 2

Interesa determinar si existe una longitud de vano para la cual la tensión del conductor en los soportes resulta igual para ambos estados.

σ 23+σ 2

2[E .α . (θ2−θ1)−σ 1+a2 . E . γ1

2

24 .σ12 ]=a2 .E . γ 2

2

24

Dividiendo por

σ 22

resulta:

σ 2+E .α (θ2−θ1)−σ1+a2 .E . γ 1

2

24 .σ12

=a2 . E . γ2

2

24 .σ22

Suponiendo existir un vano al que denominaremos vano crítico (ac), para el cual las tensiones de los dos estados son iguales al máximo admisible, se cumple que:

a=ac σ1=σ 2=σm

σm+Eα (θ2−θ1)−σm+ac

2Eγ12

24σm2

=ac

2Eγ22

24 σm2

α (θ2−θ1)=ac

2

24 σm2 (γ2

2−γ 12)

ac=σm√24 α (θ2−θ1)γ2

2−γ 12

(51 )

Observando la ecuación, se deduce que la existencia del vano crítico está ligado a la existencia de un subradical positivo para lo cual un estado debe tener menor temperatura y

el otro estado mayor sobrecarga o viceversa. O sea que si θ1 < θ2 debe ser

γ 1 < γ 2

.

El vano crítico permite determinar cual de los dos estados produce mayor solicitación mecánica al conductor, según sea el vano en estudio mayor o menor que el vano crítico.

σ 2+Eα (θ2−θ1 )−σ1+a2Eγ1

2

24 σ12

=a2Eγ2

2

24 σ22

σ 2−σ1=a2E24 (γ 2

2

σ 22−γ1

2

σ12 )⏟

A

−Eα (θ2−θ1)⏟B

σ 2−σ1=A−B

Suponiendo que el estado 1 es el de menor temperatura y menos sobrecarga, resulta

(θ1<θ2 y γ 1<γ2 ):

1) Si a = ac,

→ σ 1=σ2=σm → A−B=0 → A=B

2) Si a > ac, el término A aumenta mientras que B no varía

→σ2−σ 1>0→

σ 2>σ 1

o sea que el estado más desfavorable es el 2, el de mayor sobrecarga

3) Si a < ac, el término A disminuye mientras que B no varía

→σ2−σ 1<0→

σ 2<σ 1

o sea que el estado más desfavorable es el 1, el de menor temperatura.

Finalmente se concluye que si el vano en estudio tiene mayor longitud que el vano crítico, el estado más desfavorable es el de mayor sobrecarga; en cambio si el vano en estudio es menor, el estado más desfavorable es el de menor temperatura.

BIBLIOGRAFIA:

1.- Aisladroes:http://www.orientaisladores.com/aisladores-de-porcelana/aisladores-de-suspension.html

2.- González, J. A. (s.f.). Estudio para Repotenciación de la Línea de Transmisión Pucará – Mulaló a 138 kV . Obtenido de http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/4902/1/Estudio%20para%20Repotenciaci%C3%B3n%20de%20la%20L%C3%ADne.pdf

3.- Yugcha, I. L.-I. (s.f.). Cálculo del Comportamiento de una Línea de Transmisión frente al Flameo Inverso basado en el Método Montecarlo. Obtenido de

http://www.orientaisladores.com/aisladores-de-porcelana/aisladores-de-suspension.html

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http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/4874/1/C%C3%A1lculo%20del%20comportamiento.pdf

4.-

BRAVI, J. (205). GENERACION DE IMPULSOS DE ALTA TENSION PARA DICERSAS APLICAACIONES. Obtenido de http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5967/1/T2421.pdf

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