Cómo la altitud afecta el aislamiento y el aumento de temperatura en equipos de alta tensión

A medida que aumenta la altitud, la densidad del aire, la temperatura y la presión atmosférica disminuyen en consecuencia, lo que lleva a una reducción de la resistencia dieléctrica de los espacios aéreos y del rendimiento de aislamiento externo de los componentes de porcelana. Esto resulta en un deterioro del rendimiento de aislamiento externo para el equipo eléctrico de alta tensión. Dado que la mayoría del equipo de alta tensión está diseñado para instalarse a altitudes inferiores a 1,000 metros, el uso de dicho equipo a elevaciones superiores a 1,000 metros puede comprometer el rendimiento confiable de aislamiento. Por lo tanto, la resistencia de aislamiento externo de los interruptores de alta tensión utilizados en zonas de alta montaña debe ser reforzada.

Para regiones de alta montaña superiores a 1,000 metros (hasta 4,000 metros), generalmente se requiere que, por cada 100 metros adicionales de elevación, el voltaje de prueba de aislamiento externo se incremente en un 1% durante la selección y prueba del equipo.

Para equipos de alta tensión que operan a altitudes entre 2,000 y 3,000 metros con tensiones de hasta 110kV, la resistencia de aislamiento externo se refuerza típicamente seleccionando equipos con un nivel de aislamiento superior—esto aumenta las tensiones de resistencia a impulsos y de frecuencia de red aproximadamente en un 30%.

Para métodos de corrección y cálculos relacionados con el aislamiento externo en altas montañas, consulte IEC 62271-1, GB 11022 y Q/GDW 13001-2014 Especificación Técnica para la Configuración de Aislamiento Externo en Áreas de Alta Montaña.

Además del impacto de la altitud en el aislamiento externo, según las normas IEC, si la prueba de elevación de temperatura del equipo de alta tensión se realiza a una altitud inferior a 2,000 metros, el rendimiento de elevación de temperatura debe reevaluarse cuando el equipo se despliegue a altitudes entre 2,000 y 4,000 metros. Esto se debe a que el aire más tenue reduce la eficacia del enfriamiento por convección natural.

Bajo condiciones de prueba normales, la elevación de temperatura medida no debe exceder los valores especificados en la Tabla 3 de IEC 62271-1. Cuando el equipo se instala a altitudes superiores a 2,000 metros, el límite máximo de temperatura permitido debe reducirse en un 1% por cada 100 metros adicionales de elevación. Sin embargo, en la práctica, generalmente no es necesario imponer límites especiales de elevación de temperatura basados únicamente en el aumento de la altitud. Esto se debe a que las altitudes más altas se asocian con temperaturas ambientales de subestación más bajas. Incluso si la elevación de temperatura es mayor, la temperatura final de operación del equipo permanece dentro de límites aceptables (es la temperatura final, no la elevación de temperatura, lo que afecta el rendimiento del equipo). Diferentes altitudes corresponden a diferentes temperaturas máximas del aire ambiente, como se muestra en la tabla siguiente.

Tabla 1: Temperatura Máxima del Aire Ambiente Correspondiente a Diferentes Altitudes

Además de afectar el aislamiento externo de las partes primarias (de alta tensión) del equipo eléctrico de alta tensión, la alta altitud también impacta en los dispositivos de control. Los gabinetes de control pueden contener componentes secundarios como motores, interruptores, contactores y relés, la mayoría de los cuales dependen del aislamiento por aire. Por lo tanto, su rendimiento de aislamiento también se degrada en altas montañas. Este factor debe considerarse durante la selección del equipo.