Dispositivos de protección

El daño recibido por los aisladores en caso de arco es un serio problema de mantenimiento, y se han ideado diferentes dispositivos para conseguir que en caso de saltar el arco, se mantenga apartado de la cadena de aisladores. Tales dispositivos han resultado útiles, pero los adelantos en los métodos de protección de líneas aéreas mediante cable a tierra y el uso limitado, pero relativamente afortunado, de los tubos de expulsión, no solo han reducido los daños en los aisladores, sino que han mejorado el comportamiento del conjunto de la línea.

La primera medida de precaución consistió en pequeños cuernos o antenas fijados a la grapa. Se encontró, sin embargo, que para obtener resultados eficaces era necesario disponer de antenas bien abiertas, no solo en la grapa, sino también en la parte superior del aislador (Fig. 4). Bajo tensiones de choque o descargas atmosféricas, especialmente, el arco tiende a saltar en cascada en la cadena de aisladores, y las pruebas demostraron que la separación entre los cuernos debía ser considerablemente inferior a la longitud de la cadena de aisladores. Por ello, la protección con cuernos o antenas produce una reducción de la tensión de arco o exige un aumento del número de unidades y de la longitud de la cadena de aisladores.

Figura 4. Cadena de aisladores de suspensión con antenas o cuernos de protección

Los anillos de protección, pantalla reguladora del gradiente de potencial mostrados en la figura 5, resultan mas eficaces. Los ensayos con tensión de choque o impulso demuestran que si el diámetro de los anillos guarda la debida proporción con la longitud de la cadena, puede evitarse la descarga en cascada sobre los aisladores, incluso con ondas de frente muy recto o escarpado. La eficacia de estos anillos consiste en que tienden a igualar el gradiente a lo largo del aislador y a producir un campo mas uniforme. Con ello la protección conseguida no se limita simplemente a ofrecer una distancia explosiva mas corta para el arco, como en el caso de las antenas. Los anillos eficaces son de diámetro mas bien ancho, y, tratándose de cadenas de suspensión, debe comprobarse que la distancia a las torres o estructuras sea por lo menos igual que al distancia entre anillos.^[5]

Figura 5. Anillos de protección, reguladores de gradiente de potencial, en una cadena de aisladores de suspensión

Una variante del sistema anterior en la que el anillo superior esta sustituido por un juego de dos a cuatro tubos con fusible. La distancia entre los tubos y el anillo inferior puede reducirse, porque en general el arco se apaga en dos o tres periodos de la corriente sin dar lugar a que se dispare el disyuntor de la línea. Es decir, este sistema no solo constituye una protección del aislador, sino que constituye a evitar los disparos o interrupciones de la línea. El inconveniente que limita el uso de este sistema es la necesidad de reponer los fusibles

En general la aislación de una línea se logra por medio de los aisladores simples, o por medio de cadenas de aisladores. En los primeros, el conductor se apoya y fija sobre el mismo aislador, empleándose este modelo para tensiones bajas y medias. Pero en los sistemas de alta tensión, es necesario hacer una cadena con aisladores campana. Se compone de una pieza de porcelana o vidrio templado, con adecuadas piezas metálicas que permiten el empalme. Para 132kv y suspensión simple, es suficiente armar una cadena de 9 aisladores, para 33 kv. alcanza una cadena de 3 aisladores. Para tensiones muy altas, de 500 kv. vemos cadenas de hasta 25 aisladores. Esta cantidad depende de si la cadena es de suspensión o de retención y otros detalles. Las dimensiones y forma del aislador, dependen de la tensión limite que puede soportar, sin que se forme un arco en su superficie, alcanzando ambos extremos. Como estos elementos están expuestos a los agentes atmosféricos, las prescripciones indican la llamada tensión de flameo, la que provoca el salto de chispa bajo condiciones normalizadas de lluvia, humedad, precio o nieve, que se pueden reproducir en laboratorio.

La morseteria a que hemos aludido antes, son los accesorios que sirven para fijar las cadenas de aisladores a las torres y los conductores a la cadena de aisladores. En este ultimo uso, la morseteria esta sometida a la tensión de ejercicio, que trae aparejada una serie de fenómenos relativos al campo eléctrico. Los tornillos, tuercas, pernos y demás piezas componentes, tiene bordes que pueden ser agudos y por lo que se estudia en la teoría del campo eléctrico, en esos puntos, el gradiente de potencial es elevado. Esto produce una serie de fenómenos indeseables, que es necesario eliminar. Por otra parte, el citado gradiente de potencial afecta también al conductor, que cuanto menor es su diámetro, mas se acentúa (Integración con física II – campo eléctrico).

Nivel de aislamiento de las líneas

El nivel de aislamiento se define por las tensiones soportadas bajo lluvia, a 50 Hz, durante un minuto y con onda de impulso de 1.2/50 microsegundos, según Normas de la Comisión Electrotecnica Internacional.

Los niveles de aislamiento mínimos correspondiente a la tensión mas elevada de la línea, serán mostrados en la tabla siguiente

Categoría de la línea	Tensión mas elevada KV eficaces	Tensión de ensayo al choque KV cresta		Tensión de ensayo a frecuencia industrial KV eficaces.
3ª	3.6 7.2 12 17.5 24	45 60 75 95 125		16 22 28 38 50
2ª	36 52 72.5	170 250 325		70 95 140
1ª		Neutro a tierra	Neutro aislado	Neutro a tierra	Neutro aislado
	100 123 145 170 245 420	380 450 550 650 900 1550	450 550 650 750 1050 --	150 185 230 275 395 680	185 230 275 325 460 --

 

Grado de aislamiento de las líneas

Se llama grado de aislamiento a la relación entre la longitud de la línea de fuga de un aislador (o la total de la cadena) y la tensión entre fases de la línea.

La longitud de la línea de fuga de un aislador se mide sobre la superficie del mismo.

La de una cadena de aisladores, es la de un solo aislador multiplicada por el número de los que la componen.

Como tensión entre fases de la línea, se tomara el valor de la “tensión más elevada” de la tabla de tensiones.

Los grados de aislamiento recomendados, según las zonas que atraviesen las líneas, son los siguientes:^[6]

Zonas	Grados de aislamiento
Forestales y agrícolas	De 1.7 a 2 cm/KV
Industriales y próximas al mar	De 2.2 a 2.5 cm/KV
Idem y muy próximas al mar	De 2.6 a 3.2 cm/KV
Idem, íd., con fabricas de productos químicos, centrales térmicas, etc.	Mas de 3.2 cm/KV