Cuando el voltaje se aplica a través de la cadena de aisladores de suspensión, se distribuye de manera desigual a través de la unidad individual. El disco cerca del conductor de línea está extremadamente estresado y toma el voltaje máximo en ausencia de tensión. La distribución de tensión en la cadena de aisladores determina la tensión de descarga disruptiva y la tensión a la que se produce la corona y la interferencia de radio localizadas.
El material aislante entre dos pines metálicos forma un capacitor de capacitancia C llamado autocapacitancia. Además, el aire entre cada pin y la torre forma el otro conjunto de condensadores. Estas capacitancias se denominan capacitancias a tierra.
Sea V el voltaje a través de la cadena y v1, v2,…..,vn las caídas de voltaje a través de las unidades. 1,2,3…,n, partiendo de la cruceta hacia el conductor de línea. El vn es el voltaje a través de las ‘n’ unidades del brazo.
Aplicando KCL en el nodo P.
Las ecuaciones 1 y 2 se usan para encontrar el voltaje a través de la cadena. La tensión cerca del conductor de línea es máxima y está muy solicitada. El voltaje continúa disminuyendo hasta que se alcanza el brazo cruzado.
La unidad cercana al conductor de línea se estresa eléctricamente a su valor de funcionamiento seguro y todas las demás unidades de la cadena permanecerán estresadas eléctricamente.
La eficiencia de la cadena se define como la relación entre el voltaje a través de la cadena y el producto del número de cadenas y el voltaje a través de la unidad de cadena adyacente.
Donde, V = voltaje en toda la cadena
n = número de discos aislantes en la cadena
v1 = tensión en la unidad más baja conectada al conductor de línea.
Si la unidad del conductor de línea está a punto de sufrir un flameo, entonces toda la cadena está a punto de sufrir un flameo. En esta condición, la eficiencia de la cadena se expresa como
La eficiencia de la cadena disminuye a medida que aumenta el número de unidades. El voltaje a través de la cadena es igual al voltaje de fase, es decir, el voltaje entre la línea y tierra.
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Métodos para mejorar la eficiencia de la cadena
Para el desempeño adecuado de la línea de transmisión, es esencial que la distribución de voltaje a través de la línea sea uniforme. Se han intentado diferentes métodos para obtener una distribución uniforme del voltaje a lo largo de los aisladores para aprovechar al máximo su fuerza. Los siguientes métodos se explican a continuación.
Uso del brazo cruzado largo
La falta de uniformidad en la distribución potencial se debe a la capacitancia parásita entre las líneas y el suelo. Esto se puede reducir utilizando el brazo transversal largo. El brazo transversal largo aumenta la distancia entre conductores y la caída de tensión de la reactancia inductiva. Pero la economía no permite el uso de brazos cruzados muy largos.
Grados de capacitancia o grado de la unidad
En este método, los aisladores tienen diferentes dimensiones y cada aislador tiene diferentes capacitancias. La unidad de final de línea tiene la mayor capacitancia, mientras que la unidad superior tiene la menor. Seleccionando correctamente la capacitancia de las unidades, la distribución de voltaje puede hacerse uniforme. La siguiente figura muestra la cadena de aisladores de suspensión y las diversas capacitancias.
Sea v = voltaje en cada unidad de la cadena.
Cx = autocapacitancia de x la unidad desde arriba.
Cx+1 = autocapacitancias de (x+1) la unidad desde arriba.
Este método plantea las dificultades en la selección de la unidad para cadena larga y solo se utiliza para líneas de alta tensión.
Usos de anillos de clasificación o blindaje estático
El método de uso del anillo de clasificación o de protección ha demostrado ser muy efectivo al igualar la distribución de voltaje. La siguiente figura muestra la disposición del anillo de protección. El anillo o las pantallas se colocan en el hardware del aislador inferior o en la abrazadera y se conectan a la línea.
El anillo de clasificación aumenta la capacitancia parásita a la línea de las unidades de extremo de línea y disminuye la capacitancia parásita a tierra y, por lo tanto, ayuda a que la distribución de voltaje sea uniforme. Considere el enlace de ruta P desde la parte superior. Sea C
Considere el enlace de ruta P desde la parte superior. Sea Cp la capacitancia del blindaje del p-ésimo enlace. Aplicando KCL en P.
Pero desde,
El anillo de clasificación tiene forma circular u ovalada y está hecho de tubo o tubería galvanizada. La combinación de una bocina de arco en la parte superior y un anillo de clasificación en la parte inferior proporciona una muy buena protección para la cadena contra la frecuencia de la red y descargas disruptivas de rayos.
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