Tipos de Aisladores Utilizados en Líneas de Transmisión (Aéreas)

Definición de Tipos de Aisladores

Existen cinco tipos principales de aisladores utilizados en líneas de transmisión: Pin, Suspensión, Tensión, Sostén y Grillete.

• Aislador de pin

• Aislador de suspensión

• Aislador de tensión

• Aislador de sostén

• Aislador de grillete

Los aisladores de pin, suspensión y tensión se utilizan en sistemas de media a alta tensión. Mientras que los aisladores de sostén y grillete se utilizan principalmente en aplicaciones de baja tensión.

Aislador de pin

Los aisladores de pin son el primer tipo de aisladores aéreos desarrollados y aún se utilizan ampliamente en redes de energía hasta 33 kV. Pueden fabricarse en una, dos o tres partes según la tensión.

En un sistema de 11 kV, generalmente usamos un aislador de una pieza, hecho de una sola pieza de porcelana o vidrio.

Dado que la ruta de fuga de un aislador es a lo largo de su superficie, aumentar la longitud vertical del área de superficie ayuda a extender la ruta de fuga. Proporcionamos uno, dos o más protectores contra la lluvia o volantes en el cuerpo del aislador para obtener una larga ruta de fuga.

Además, los protectores contra la lluvia o volantes en un aislador tienen otro propósito. Diseñamos estos protectores contra la lluvia o volantes de tal manera que, mientras llueve, la superficie exterior del protector contra la lluvia se moja, pero la superficie interior permanece seca y no conductiva. Por lo tanto, habrá discontinuidades en la ruta de conducción a través de la superficie húmeda del aislador de pin.

En sistemas de mayor tensión, como 33 kV y 66 kV, la fabricación de un aislador de pin de porcelana de una pieza se vuelve más difícil. Cuanto mayor sea la tensión, más grueso debe ser el aislador para proporcionar un aislamiento suficiente. Un aislador de porcelana de una pieza muy grueso no es práctico de fabricar.

En este caso, usamos un aislador de pin de múltiples partes, donde algunas cáscaras de porcelana debidamente diseñadas se fijan juntas con cemento Portland para formar una unidad de aislador completa. Generalmente, usamos aisladores de pin de dos partes para 33 kV y aisladores de pin de tres partes para sistemas de 66 kV.

Consideraciones de diseño del aislador eléctrico

El conductor vivo se fija en la parte superior del aislador de pin, que lleva el potencial vivo. La parte inferior del aislador está fijada a la estructura de soporte a potencial de tierra. El aislador debe resistir las tensiones de potencial entre el conductor y la tierra. La distancia más corta entre el conductor y la tierra, alrededor del cuerpo del aislador, a lo largo de la cual puede producirse un descarga eléctrica a través del aire, se conoce como distancia de flashover.

Cuando el aislador está mojado, su superficie exterior se vuelve casi conductora. Por lo tanto, la distancia de flashover del aislador disminuye. El diseño de un aislador eléctrico debe ser tal que la disminución de la distancia de flashover sea mínima cuando el aislador está mojado. Por eso, el volante superior de un aislador de pin tiene un diseño tipo paraguas para proteger la parte inferior del aislador de la lluvia. La superficie superior del volante superior está inclinada lo menos posible para mantener el voltaje de flashover máximo durante la lluvia.

Los protectores contra la lluvia están hechos de tal manera que no perturben la distribución de voltaje. Están diseñados de manera que su superficie subyacente esté en ángulo recto con las líneas de fuerza electromagnéticas.

Aislador de poste

Los aisladores de poste son similares a los aisladores de pin, pero los aisladores de poste son más adecuados para aplicaciones de mayor tensión.

Los aisladores de poste tienen un número mayor de volantes y una altura mayor en comparación con los aisladores de pin. Este tipo de aislador se puede montar en la estructura de soporte tanto horizontal como verticalmente. El aislador está hecho de una pieza de porcelana y tiene un dispositivo de sujeción en ambos extremos, superior e inferior, para fijarlo.

Las principales diferencias entre el aislador de pin y el aislador de poste son:

Aislador de suspensión

En tensiones superiores a 33 kV, resulta poco económico usar aisladores de pin debido a su tamaño y peso. El manejo y reemplazo de aisladores de una sola unidad de gran tamaño es una tarea bastante difícil. Para superar estas dificultades, se desarrolló el aislador de suspensión.

En el aislador de suspensión, varios aisladores se conectan en serie para formar una cadena y el conductor de línea se sostiene por el aislador más bajo. Cada aislador de una cadena de suspensión se llama aislador de disco debido a su forma de disco.

Ventajas del aislador de suspensión

• Cada disco de suspensión está diseñado para una tensión nominal de 11 kV (tensión nominal superior de 15 kV), por lo que, utilizando diferentes números de discos, una cadena de suspensión puede adaptarse a cualquier nivel de tensión.

• Si alguno de los aisladores de disco en una cadena de suspensión se daña, se puede reemplazar mucho más fácilmente.

• Las tensiones mecánicas en el aislador de suspensión son menores ya que la línea cuelga de una cadena de suspensión flexible.

• Como los conductores que transportan corriente están suspendidos de la estructura de soporte mediante la cadena de suspensión, la altura de la posición del conductor siempre es menor que la altura total de la estructura de soporte. Por lo tanto, los conductores pueden estar seguros de los rayos.

Desventajas del aislador de suspensión

• La cadena de aislador de suspensión es más costosa que los aisladores de pin y poste.

• La cadena de suspensión requiere una altura mayor de la estructura de soporte que la necesaria para los aisladores de pin o poste para mantener la misma distancia al suelo del conductor.

• La amplitud del balanceo libre de los conductores es mayor en el sistema de aislador de suspensión, por lo tanto, se debe proporcionar un mayor espacio entre los conductores.

Aislador de tensión

Una cadena de suspensión utilizada para manejar cargas de tracción significativas se llama aislador de tensión. Se utiliza donde hay un final muerto o una esquina aguda en la línea de transmisión, requiriendo que la línea soporte una carga de tracción pesada. Un aislador de tensión debe tener considerable resistencia mecánica, así como las propiedades aislantes eléctricas necesarias.

Aislador de sostén

Para líneas de baja tensión, los sostenes deben estar aislados del suelo a una altura. El aislador utilizado en el cable de sostén se llama aislador de sostén y suele ser de porcelana, y está diseñado de tal manera que, en caso de rotura del aislador, el cable de sostén no caerá al suelo.

Aislador de grillete

El aislador de grillete (también conocido como aislador de carrete) se usa generalmente en redes de distribución de baja tensión. Puede usarse tanto en posiciones horizontales como verticales. El uso de este tipo de aislador ha disminuido recientemente después del aumento del uso de cables subterráneos para fines de distribución.

El orificio cónico del aislador de carrete distribuye la carga de manera más uniforme y minimiza la posibilidad de rotura cuando está fuertemente cargado. El conductor en la ranura del aislador de grillete se fija con la ayuda de un alambre de sujeción suave.