ES2385538A1 - Dispositivo aislador compuesto helicoidal - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un dispositivo aislador compuesto helicoidal empleado para el aislamiento eléctrico y soporte mecánico de los cables de los tendidos eléctricos de alta tensión, que está ideado para ser colocado en las crucetas de los apoyos en montaje vertical, es decir en montaje denominado de suspensión, presentando una longitud aproximadamente pi ({pi}) veces inferior a un aislador compuesto recto o de bastón para una misma línea de fuga, al disponer su revestimiento aislante, normalmente de material polimérico, sobre una varilla, normalmente de resina reforzada con fibra de vidrio, que presenta forma helicoidal.
Description
Objeto y campo de la invención
5 La presente invención se refiere a un aislador compuesto helicoidal para líneas aéreas de alta tensión tanto de corriente alterna como de corriente continua.
La invención se sitúa en el ámbito de ingeniería eléctrica, en el campo de los tendidos de líneas para transporte y distribución de energía eléctrica. 10 Antecedentes de la invención
Los aisladores son dispositivos destinados a aislar eléctricamente y soportar mecánicamente los conductores, normalmente desnudos, de las crucetas de los apoyos 15 que los sujetan.
Los aisladores se dimensionan en función de la tensión nominal de la línea y de la línea de fuga requerida, en función de la zona por donde discurra.
2 O Los aisladores convencionales para líneas aéreas se han confeccionado normalmente de vidrio, formando cadenas de amarre y de suspensión.
Los aisladores modernos denominados compuestos se introdujeron a finales de los años sesenta, aunque en España no se han llevado a la práctica hasta la década de los
25 años 2000-2010. Son de tipo recto o de bastón. Los componentes de un aislador compuesto son: un núcleo formado por una varilla de resina reforzada con fibra de vidrio, un revestimiento de goma silicona u otro material polimérico, y un par de herrajes terminales.
3 O La varilla de resina reforzada con fibra de vidrio absorbe las cargas mecánicas que pueden ser tensión, flexión o compresión.
El revestimiento fija las características aisladoras, siendo los materiales para el revestimiento muy diversos, aunque el más habitual es la goma de silicona 35 empleándose también otros materiales poliméricos. Normalmente el proceso de
elaboración del revestimiento es por moldeo por inyección a alta presión o por inyección automática continua.
Los herrajes terminales suelen ser de metal, acero fundido, acero forjado o fundición
5 de aluminio. Los herrajes de aisladores están muy estandarizados, para garantizar un fácil intercambio entre diferentes tipos de aisladores, tanto convencionales como modernos. Normalmente los herrajes terminales se fijan a la varilla mediante engarce a presión.
10 Pueden observarse diferentes tipos de sistemas en los documentos ES-0134872 U; US6831232 B2; entre otros.
Estos sistemas presentan una problemática que se centra fundamentalmente en los siguientes aspectos:
- 15
- 2 O
- Requieren una gran longitud, denominada La, de aislamiento. Requieren, para aisladores de suspensión, unas sobredimensionadas crucetas para poder recoger la gran longitud requerida, La. Requieren, para aisladores de suspensión, unos apoyos de mayor altura o de unas crucetas de mayor altura, para compensar la pérdida de altura libre de los conductores al terreno.
- Requieren, para aisladores de suspensión, unos apoyos de mayor esfuerzo al necesitarse crucetas de mayor altura. No absorben las oscilaciones debidas a la influencia del viento en los
- 2 5
- conductores, que están contenidas en un plano vertical, es decir hacen oscilar al conductor con movimientos ascendentes y descendentes.
Descripción de la invención
3 O El aislador compuesto helicoidal, que la invención propone. resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, en todos y cada uno de los diferentes aspectos comentados.
Además de la característica principal de aislamiento, la invención absorbe las 3 5 vibraciones de los conductores debido al efecto resorte y que son producidas en los conductores de los tendidos eléctricos debido principalmente a la presión que ejerce el viento en ellos. Se comprueba que se producen en los cables movimientos verticales, de ascenso y descenso, es decir oscilaciones verticales, que dan lugar a fatiga mecánica de los diferentes elementos que están en contacto con los cables. La invención, debido
5 al efecto resorte o muelle, al estar en disposición vertical, absorbe las oscilaciones.
La invención sirve para líneas aéreas de alta tensión tanto de corriente alterna, que tradicionalmente son las utilizadas hasta ahora, como para corriente continua, que son las que modernamente se empiezan a construir.
10 La selección y dimensionamiento de los aisladores compuestos se realiza mediante la norma internacional lEC 60 815-3: "Selection and dimensioning of high-voltage insulators in-tended for use in polluted conditions. Part 3: Polymer insulators for a.c. systems".
15 La característica eléctrica más importante de un aislador es la línea de fuga, y se establece para los aisladores compuestos según la citada lEC 60 815-3, en base a considerar los siguientes valores unitarios por kV, de las tensiones más elevadas entre fase-tierra (Um/~3), correspondientes a las tensiones nominales fijadas de 20, 30, 45,
-Nivel "e" (polución media)= 34,7 mm/kV
-Nivel "e" (polución muy fuerte)= 53,7 mm/kV
2 5 La definición de línea de fuga es la distancia más corta entre partes conductoras sobre una superficie aislante.
Por ejemplo, la línea de fuga necesaria de un aislador compuesto para 400 kV es:
400kV
30 J3 ·34,7mm/kV~8.014mm
Para un aislador compuesto recto o de bastón, la línea de fuga necesaria de 8.014 mm se consigue con un aislador de 3.060 mm de longitud aislante, que presenta una línea de fuga normalizada de 8.400 mm, según figura en la Norma lberdrola NI_ 48.08.01, 3 5 de septiembre de 2011, ed 63 que tiene por título: "Aisladores compuestos para cadenas
de líneas eléctricas de alta tensión", "Composite insulators for high voltage overhead power fines chains". La longitud aislante, La, de un aislador compuesto recto o de bastón, se refleja en la figura 3. Sin embargo, para un aislador compuesto como el que preconiza la invención, es necesario aproximadamente La 1:r, es decir 974 mm, según
5 se refleja en la figura 4. Se indica a continuación la explicación de la reducción a aproximadamente Lal:r para una misma línea de fuga (así como la expresión exacta de la reducción).
Línea de fuga en un aislador compuesto recto o de bastón
1 O La línea de fuga por paso axial, ver figura 5a, puede aproximarse por la correspondiente a una sección con perfil prismático, que viene definida por: L~a =(0re -0ri) + Pa, que denominando 0 re =0 queda: 4a =(0-0 ri) + Pa. Para valores habituales Pa << 0 y 0ri << 0 con lo que la ecuación anterior puede simplificarse en L~a =0
15 Línea de fuga en el aislador compuesto helicoidal La línea de fuga por paso axial, ver figura 5b, viene definida por: L~a =)en· 0 11Y+ Pa2 , que denominando 0"; =0 queda L~a = ~(:r·0)2 + Pa 2 • Para valores habituales (:r·0)2 >> Pa 2 con lo que la ecuación anterior puede
2 o simplificarse en L~a =n ·0
Relación de Longitudes aislantes para una misma línea de fuga De las ecuaciones anteriores y las consideraciones realizadas se desprende que la línea de fuga por paso axial del aislador compuesto helicoidal es pi veces mayor que la línea
2 5 de fuga por paso axial del aislador compuesto recto, a igualdad de diámetros (externo de aislador compuesto recto e interno del aislador compuesto helicoidal), despreciando los efectos de aislamiento en los extremos de los aisladores (es decir, en los herrajes y la línea de transición que une los herrajes a los cuerpos de los aisladores). O equivalentemente, el aislador compuesto helicoidal requiere pi veces menos longitud a
3 O igualdad de diámetros de ambos aisladores. La relación exacta será la siguiente (representando por h los parámetros correspondientes al aislador helicoidal y por r los del aislador recto): Esa ecuación, para los casos mencionados en los que Par << 0r , 0ri << 0r y (Jr·0h)2 >> Pa~, da la relación de pi entre las líneas de fuga porpaso axial de ambos tipos de aisladores, a igualdad de diámetros representativos de cada aislador
(0/¡ ~ 0r):
Adicionalmente, es constructivamente más sencillo y economtco aumentar 0h que aumentar 0r, por lo que esa relación puede ser aún mayor a igualdad de coste de
1 O producción.
Se describe la invención con todo detalle en los dos apartados siguientes.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
15 La figura 1 es una infografia de una realización del dispositivo aislador compuesto helicoidal 1 .
La figura 2 es una vista, en alzado, de un apoyo 201 cualquiera en el que se han
2 O dispuesto en una cruceta bóveda de suspensión 202, unos correspondientes aisladores genéricos de suspensión 200A, 200B, 200C, y se puede observar la longitud L de los aisladores y las distancias D 1, D2 y D3 que son necesarias mantener a la citada cruceta.
2 5 La figura 3, es una vista, en alzado, de un aislador compuesto genérico recto o de bastón 200, en la que se puede apreciar la longitud total del aislador L, el diámetro interior del aislador recto 0 ri ' el diámetro exterior del aislador recto 0 re ' la longitud de aislamiento La, la varilla de resina 303, el revestimiento 304, y los herrajes terminales 301, 302.
30 La figura 4, es una vista, en alzado, de una realización del dispositivo 1, en la que se puede apreciar la longitud total del aislador L, el diámetro interior del aislador helicoidal 0 hi , el diámetro exterior del aislador helicoidal 0 he, la longitud de aislamiento La, la varilla de resina 403, el revestimiento 404, y los herrajes terminales
La figura 5, es una vista esquemática, a) de la línea de fuga de un aislador compuesto recto cualquiera, b) de la línea de fuga de un aislador compuesto helicoidal, de una realización del dispositivo l.
5 La figura 6, presenta un esquema de una vista de una hélice a, de una realización del dispositivo 1, en la cual se muestra el desarrollo b, mediante el cual se puede calcular la longitud de una hélice.
1 O La figura 7, es una vista, en alzado, de una realización del dispositivo 1, en la cual se puede apreciar la varilla de resina 403, el revestimiento 404, y los herrajes terminales 401, 402.
La figura 8, es una vista, en perfil, de una realización del dispositivo 1, en la que 15 puede apreciarse la varilla de resina 403, el revestimiento 404, y el herraje terminal
402.
DECRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE
2 O En la figura 1, que es una infografia, puede verse una de las posibles realizaciones del dispositivo objeto de la invención 1, y que es aquélla en que se presenta un aislador compuesto en forma helicoidal.
En la figura 2, que es una vista en alzado, de un apoyo 201 cualquiera en el que se han
2 5 dispuesto en una cruceta bóveda de suspensión 202, unos correspondientes aisladores genéricos de suspensión 200A, 200B, 200C, y se puede observar la longitud L de los aisladores y las distancias D 1, D2 y D3 que son necesarias mantener a la citada cruceta. La distanciaD 1 y D3 se originan por el desplazamiento de los conductores del tendido eléctrico debido al empuje del viento, que también desplazaría al aislador. Son
3 O distancias necesarias a mantener para evitar que se produzca un cortocircuito entre fase y tierra. La distancia D2 se origina por dos causas, la primera es que hay que mantener una distancia de aislamiento, y la segunda que hay que mantener una distancia para la protección de la avifauna.
En la figura 3, que es una vista en alzado, de un aislador compuesto genérico recto o de bastón 200, en la que se puede apreciar la longitud total del aislador, el diámetro interior del aislador recto 0 ri , el diámetro exterior del aislador recto 0 re , la longitud de aislamiento La, la varilla de resina 303, el revestimiento 304, y los herrajes
5 terminales 301, 302. La línea de fuga es la distancia más corta entre partes conductoras, es decir entre los herrajes terminales 301, 302. sobre la superficie aislante, es decir sobre el revestimiento 304.
En la figura 4, que es una vista en alzado, de una realización del dispositivo 1, en la
1 O que se puede apreciar la longitud total del aislador L, el diámetro interior del aislador helicoidal 0 hi , el diámetro exterior del aislador helicoidal 0 he , la longitud de aislamiento La, la varilla de resina 403, el revestimiento 404, y los herrajes terminales 401, 402. La línea de fuga es la distancia más corta entre partes conductoras, es decir entre los herrajes terminales 401, 402, sobre la superficie aislante, es decir sobre el
15 revestimiento 404.
En la figura 5, que es una vista esquemática, a) de la línea de fuga de un aislador compuesto recto cualquiera, en la que se puede apreciar el diámetro interior del aislador recto 0 ri , el diámetro exterior del aislador recto 0 re , el paso axial Pa y la
2 O longitud de aislamiento La, b) de la línea de fuga de un aislador compuesto helicoidal, de una realización del dispositivo 1, en el que se puede apreciar el diámetro interior del aislador helicoidal 0 hi , y el paso axial Pa y la longitud de aislamiento La.
En la figura 6, presenta un esquema de una vista de una hélice a, de una realización
2 5 del dispositivo 1, en la cual se muestra el desarrollo b, mediante el cual se puede calcular la longitud de una hélice. Calculada la longitud de la hélice, obtendremos la longitud de la helicoidal multiplicando el valor anterior por el número de hélices. De esta manera obtendremos la línea de fuga.
3 O La figura 7, es una vista en alzado, de una realización del dispositivo 1, en la cual se puede apreciar la varilla de resina 403, el revestimiento 404, y los herrajes terminales 401, 402. Puede apreciarse en esta vista el aspecto general del aislador compuesto helicoidal.
La figura 8, que es una vista en perfil, de una realización del dispositivo 1, en la que puede apreciarse la varilla de resina 403, el revestimiento 404, y el herraje terminal
402. Puede apreciarse en esta vista el aspecto general del aislador compuesto helicoidal.
Claims (4)
- REIVINDICACIONES
- 1.
- Dispositivo aislador compuesto helicoidal 1, empleado para el aislamiento
- eléctrico y soporte mecánico de los cables de los tendidos eléctricos de alta
- 5
- tensión caracterizado porque está ideado para ser colocado en una cruceta
- cualquiera 202, de un apoyo cualquiera 201, en montaje vertical, es decir en
- montaje denominado de suspensión, y que presenta una longitud TI veces
- inferior a un aislador compuesto recto o de bastón cualquiera 200, pero
- manteniendo la misma línea de fuga, y por disponer de un revestimiento
- 10
- aislante 404, normalmente de material polimérico como puede ser goma de
- silicona, dispuesto sobre una varilla 403, normalmente de resina reforzada con
- fibra de vidrio, que presenta forma helicoidal.
-
- 2.
- Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque requiere una
- 15
- cruceta cualquiera 202 de menor tamaño, ya que la distancia de aproximación
- del aislador de suspensión interior 200B al interior de la cruceta DI, la
- distancia vertical del extremo del aislador de suspensión interior 200B a la
- cabeza de un apoyo cualquiera D2 y la distancia de aproximación del aislador
- de suspensión exterior 200A, 200C al exterior de la cruceta D3, serán TI veces
- 2 O
- menores que las necesarias empleando aisladores de compuestos rectos o de
- bastón 200, a igualdad de condiciones de aislamiento.
-
- 3.
- Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dispone de un
- revestimiento aislante 404, que en su forma más sencilla adopta la forma
- 25
- cilíndrica de la varilla helicoidal 403 que recubre y que en su forma más
- compleja adopta la forma de una aleta alrededor del eje de revolución de la
- varilla helicoidal 403 que recubre y que en ésta última forma, el agua de lluvia,
- provoca el lavado y limpieza del aislador de forma natural.
- 3 O
- 4. Dispositivo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
- absorbe las vibraciones de los conductores debido al efecto resorte y que son
- producidas en los conductores de los tendidos eléctricos debido principalmente
- a la presión que ejerce el viento en ellos.
- 5. Dispositivo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se puede emplear indistintamente tanto en líneas de alta tensión de corriente alterna como de corriente continua.
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|---|---|---|---|
| ES201200288A ES2385538A1 (es) | 2012-03-12 | 2012-03-12 | Dispositivo aislador compuesto helicoidal |
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|---|---|
| ES (1) | ES2385538A1 (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2549171A1 (es) * | 2015-05-21 | 2015-10-23 | Universidad De La Rioja | Aislador compuesto con aletas con cámara espiral |
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-
2012
- 2012-03-12 ES ES201200288A patent/ES2385538A1/es active Pending
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|---|---|---|---|
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