Distribucin de lneas de campo elctrico en aisladores.

En el diseo del aislamiento en sistemas de alta tensin, tanto por razones de economa como de seguridad, es necesario conocer la distribucin del campo elctrico y del potencial en el elemento dominante, cosa que ha tomado vital importancia con la tendencia y la necesidad actual de utilizar cada vez mayores tensiones en la transmisin de energa. Se observar que la distribucin de potencial y de campo elctrico en una cadena de aisladores no es lineal, esto quiere decir que cada aislador o unidad est sometida a un valor diferente de tensin, dependiendo de su ubicacin en la mencionada cadena, presentndoselos mayores gradientes en las unidades ms cercanas a la lnea. Un aislador puede representarse elctricamente por un condensador formado a su vez por otros en serie y cuyos dielctricos son la porcelana o el vidrio. Tal condensador imperfecto, y la corriente que lo atraviesa tienen una componente activa debido a varios tipos de prdidas y otra componente en cuadratura con la anterior, producida por la capacidad. Cuando los aisladores se encuentran a la intemperie, por efectos de la contaminacin, la superficie conductora aumenta y con esta la capacidad, aumentando de manera simultnea la corriente de prdidas por la reduccin de la distancia de flameo, resultando as una disminucin en la tensin deformacin del arco, en comparacin con la de un aislador limpio y seco. Circuito Equivalente:

Intensidad de campo elctrico y desplazamiento

Supongamos un capacitor conectado a una tensin alterna como se indica en la figura el sentido de la tensin se invierte 120 veces por segundo, la carga Q del capacitor se desplaza 120 veces por segundo a travs de la superficie de rea A del dielctrico. Se denomina a esta carga que fluye a travs del dielctrico como corriente de desplazamiento Q. Ella es igual a la carga del capacitor y est medida en Coulombs (C). La corriente de desplazamiento dividida por el rea A, es el desplazamiento elctrico D cuya unidad es C/m2.

Tenemos:

Entre el desplazamiento y la intensidad de campo elctrico E, existe la relacin:

Donde e es la constante dielctrica del material aislante (dielctrico). Est dada en kV/cm. D y E son vectores y tienen por lo tanto mdulo, direccin y sentido.

Aisladores para transformadores

De acuerdo con sus funciones pueden clasificarse en:

Aisladores de lnea Aisladores de neutro Aisladores de terciario

Los aisladores para transformadores y reactores tienen una extremidad destinada a funcionar en aire y la otra inmersa en el aceite aislante.

Los aisladores de lnea son de papel impregnado en aceite, con reparticin capacitiva, y estn provistas de una derivacin para ensayos.

Los aisladores de neutro pueden ser de papel impregnado con aceite, papel impregnado con resina, papel aglutinado con resina, moldeadas, de cermica, etc., con o sin reparticin capacitiva.

En los aisladores capacitivos se tienen cilindros conductores concntricos, como se indica en la figura abajo, para formar superficies equipotenciales y mejorar la distribucin de tensin.

Lneas de campo para aislador de transformador y tipo pin.

Lneas de campo para un aislador de suspensin.

La derivacin de ensayo se utiliza como capacitor de acoplamiento para realizar mediciones de descargas parciales.

Los aisladores tienen un tubo central, de cobre o aluminio, que puede ser conductor o permitir el paso de un conductor rgido o flexible. En los aisladores para bajas tensiones y altas corrientes, el conductor est constituido por un cilindro central macizo.

La porcelana, adems de sus funciones aislantes, ofrece proteccin contra los agentes externos. La parte expuesta est formada por polleras, que proporcionan una distancia de fuga adecuada para las condiciones de polucin existentes en el lugar de utilizacin.

En las especificaciones de aisladores para transformadores y reactores deben considerarse los siguientes aspectos:

Tensin nominal del equipamiento Corriente nominal Nivel de aislamiento del equipamiento Sobretensiones Nivel de cortocircuito Caractersticas ambientales

Aisladores soportes

Cumplen la funcin de mantener separados de tierra las partes en tensin de las construcciones.

Los materiales que se utilizan son porcelana y materiales sintticos.

La porcelana contrariamente a lo que se piensa es muy slida y resiste en modo excelente las solicitaciones que se presentan.

Actualmente los aisladores de soporte han tomado forma de cilindro aleteado para resistir la contaminacin como muestra a continuacin.

En los extremos se cementan piezas metlicas con el objeto de fijar el aislador al resto del equipo, o a la estructura.

Para la aplicacin son de importancia sus caractersticas mecnicas, ya que los aisladores estn exigidos por:

Esfuerzos de cortocircuito Esfuerzos ssmicos Presin del viento Cargas de operacin (cuando usados en equipos con movimientos)

Estas cargas presentan valores normales, valores excepcionales, y en algunos casos se deben considerar compuestas.

Con una intensidad de campo elctrico suficiente para aumentar la movilidad de las partculas subatmicas del medio ste se ioniza. Esta ionizacin da origen a fenmenos luminosos y sonoros que son poco apreciables en condiciones normales, siendo el efecto corona el que ms se manifiesta. Utilizando tcnicas fotogrficas de exposicin prolongada se obtiene una imagen del campo, que proporciona una idea general aunque no muy bien definida. Como cada aislador se encuentra sometido a cierto valor de tensin, si las fotografas muestran igual Luminosidad en cada unidad, la distribucin de potencial ser lineal, si por el contrario sta es diferente los aisladores ms iluminados estarn soportando mayor tensin (no-linealidad). Esto permiti demostrar que los mayores gradientes de tensin ocurren en los aisladores ms cercanos a la lnea.