Nivel de Aislamiento en Líneas Eléctricas
El nivel de aislamiento se refiere a la relación entre la longitud de la línea de fuga de un aislador (o cadena de aisladores) y la tensión más elevada de la red. La longitud de la línea de fuga se mide sobre la superficie del aislador, y en una cadena, es la longitud de un solo aislador multiplicada por el número de aisladores que la componen. La selección del tipo de aislador y la longitud de la cadena debe considerar el nivel de contaminación de la zona.
Para que sea válida, la tensión de contorneamiento de la línea debe ser menor que la tensión soportada por la cadena de aisladores. Esta tensión se obtiene en tablas y depende del número de elementos. Existen dos tensiones: dry (seco) y wet (mojado). La tensión de contorneamiento de la línea debe ser menor que ambas tensiones.
Ejemplo de Cable
AL-RH-Z1: Aluminio – aislamiento de XLPE y campo radial – cubierta exterior de poliolefina libre de halógenos.
1) Elección por Límite Térmico
seleccionamos cable
2) Ajuste de Pérdidas de Potencia
∆P = 3RI2·L P0 = P + ∆P
3) Ajuste de Pérdidas de Voltaje
| U0 = Uf + ∆U
4) Ajuste de Cortocircuito
|
Transporte
Potencia Característica
para elegir el conductor se multiplicó por 2 (dúplex) y 4 (doble dúplex), ahora se divide tanto R como X.
Pérdidas en Líneas Eléctricas
Conductancia de Aislamiento
Puesto que el aislamiento de las líneas no es perfecto, aparece una corriente entre los conductores y el apoyo. Esta corriente puede circular por la superficie de los aisladores o a través de su masa, dando lugar a pérdidas por conductancia. Se trata de un parámetro transversal.
El valor de conductancia puede variar mucho según el grado de humedad atmosférica. En una línea bien aislada y con tiempo seco es prácticamente nula. La conductancia kilométrica por fase (debida a aisladores) será: Para el estudio de las pérdidas por conductancia debida a aisladores se estimarán unos valores de 1 a 3 W para tiempo seco y de 5 a 20 W para tiempo húmedo.
Efecto Corona
El efecto corona consiste en la ionización de las zonas cercanas a los conductores de una línea eléctrica aérea cuando en el campo externo existen gradientes de potencial suficientemente elevados que superan el valor de la rigidez dieléctrica del aire. Esto produce corrientes de fuga y pérdidas de potencia. Para que exista efecto corona, la tensión crítica disruptiva debe ser menor que la tensión de línea.
Fórmulas
1. Tensión crítica disruptiva (fórmula de Peak):
2. Pérdidas de potencia por efecto corona:
3. Conductancia por efecto corona:
Pérdidas Dieléctricas en Cables
En los cables eléctricos se originan pérdidas eléctricas debidas al fenómeno de histéresis dieléctrica cuando fluyen corrientes alternas. En un condensador ideal, la corriente reactiva está desfasada 90º con respecto a la tensión. En realidad, la corriente que circula a través de un dieléctrico estaría desfasada con respecto a la tensión un determinado ángulo llamado ángulo de pérdidas.
Protecciones Externas de Cables
Las protecciones externas de los conductores aislados estarán compuestas por una armadura y una cubierta exterior. Si la pantalla y la armadura están construidas de diferentes materiales, deberán estar separadas por una cubierta estanca extruida.
Armadura: construida generalmente por flejes o alambres metálicos dispuestos sobre un asiento apropiado y bajo cubierta exterior para quedar protegida de las corrosiones. Las armaduras de alambres se sujetan mediante una contraespira.
Funciones:
- Refuerzo mecánico
- Pantalla eléctrica antiaccidentística
- Barrera de protección contra roedores, insectos, etc.
Cubierta exterior: tiene como objeto la protección del cable contra efectos mecánicos, químicos, de humedad y de temperatura. Los materiales utilizados son derivados de los termoplásticos: poliolefina termoplástica (Z1) VEMEX, PVC, AFUMEX y FLAMEX DMZ2.
Cálculo de Cortocircuito
La siguiente expresión se utiliza para verificar si la sección elegida es suficiente para soportar la corriente de cortocircuito:
Donde:
- K = Coeficiente que depende de la naturaleza del conductor y de sus temperaturas al principio y al final del cortocircuito.
- S = Sección del conductor en mm2.
La condición se determina en función de la ecuación de equilibrio térmico, donde la energía radiada es igual a la energía disipada. Solo es válida para tiempos de actuación del disipador entre 0,1 y 5 segundos.