Análisis del Manejo de Accidentes en Líneas de Transmisión

Análisis del Manejo de Fallas en Líneas de Transmisión

Como un componente fundamental de la red eléctrica, las líneas de transmisión están ampliamente distribuidas y son numerosas, a menudo expuestas a diversas condiciones geográficas y climáticas, lo que las hace altamente susceptibles a fallas. Las causas comunes incluyen sobretensión, flashover por contaminación, daño aislante, intrusión de árboles y daños externos. El salto de línea es una de las fallas más frecuentes en la operación de plantas de energía y subestaciones, con tipos de falla que incluyen fuga a tierra monofásica, cortocircuito trifásico, cortocircuito bifásico y cortocircuito trifásico. Entre estas, las fallas monofásicas a tierra son las más comunes, representando más del 95% de todas las fallas de línea.

1. Análisis de Fallas en Líneas de Transmisión

Las fallas pueden clasificarse como transitorias o permanentes:

• Las fallas permanentes generalmente se deben a defectos en el equipo o a aisladores rotos, donde la falla persiste hasta que se repare.

• Las fallas transitorias surgen de flashovers en aisladores, descargas superficiales debido a niebla o nieve, desechos arrastrados por el viento, ramas de árboles o contacto con animales, que pueden desaparecer por sí solas después de un breve tiempo.
  Las estadísticas muestran que las fallas transitorias representan el 70%–80% de todas las fallas de línea, siendo las más frecuentes.

1.1 Causas Principales del Salto de Línea

(1) Colapso de Torre: Generalmente ocurre durante mal tiempo severo, como tormentas o vientos similares a tornados, donde los vientos fuertes causan fallos estructurales o colapso de las torres de transmisión.

(2) Salto Inducido por Rayos: Durante tormentas eléctricas, los rayos directos o sobretensiones inducidas pueden causar flashovers en las líneas, una de las causas principales de salto.

(3) Daño Externo: Incluye construcción ilegal, apilamiento de materiales, excavación, canteras, plantación de árboles, anexos no autorizados y robo de instalaciones de energía dentro del derecho de paso, todos los cuales amenazan la seguridad de la línea.

(4) Helado de Conductores y Cable de Tierra: En invierno, la acumulación de hielo aumenta la carga mecánica, alterando la flecha del conductor. Un helado severo puede dañar el hardware, romper cadenas de aisladores o incluso causar el colapso de la torre o la ruptura del conductor, lo que lleva al salto.

(5) Galope de Conductores: Cuando los vientos horizontales soplan sobre conductores que se han vuelto no circulares debido al hielo, las fuerzas aerodinámicas pueden inducir oscilaciones autogeneradas de baja frecuencia y alta amplitud, conocidas como galope. El galope puede causar cortocircuitos bifásicos, especialmente en líneas dispuestas verticalmente.

(6) Flashovers Relacionados con Aves: En áreas con alta población de aves, las bandadas que se posan en los brazos de las torres pueden depositar excrementos en las cadenas de aisladores, reduciendo la resistencia aislante. Bajo condiciones húmedas (lluvia, niebla), esto puede llevar a flashovers y fallas monofásicas a tierra.

(7) Flashover por Contaminación: Los residuos industriales y los gases de escape se depositan en las superficies de los aisladores, degradando el rendimiento aislante. En condiciones húmedas (niebla, lluvia, rocío), esto puede desencadenar flashovers y saltos de línea.

1.2 Análisis de Incidentes de Salto de Línea

(1) Fallas Permanentes: Si la protección de relés cumple con los cuatro requisitos clave (selectividad, velocidad, sensibilidad y confiabilidad) y los interruptores tienen suficiente capacidad de interrupción, la estabilidad del sistema generalmente no se ve severamente afectada. En tales casos, se puede intentar una reenergización forzada (envío fuerte), esperando que los sistemas de protección aíslen correctamente la línea con falla. La experiencia operativa de años ha demostrado que no hay casos en los que los envíos fuertes fallidos hayan llevado a cortes en cascada o incidentes ampliados.

(2) Contacto con Objetos Externos: A menudo resulta en la ruptura de filamentos del conductor. Si solo se rompen unos pocos filamentos, la línea generalmente puede continuar operando por un período bajo carga controlada.

(3) Impactos de Rayos: A veces, debido a un tiempo prolongado de recuperación del aislamiento, el retardo de recierre puede no ser suficiente, lo que lleva a un recierre fallido. Sin embargo, la experiencia operativa y las estadísticas indican que el daño por rayos suele ser menor, y la tasa de éxito de la reenergización forzada sigue siendo alta.

(4) Recierre Fallido después de un Salto en Cascada: La causa se puede identificar a través de registros de acciones de protección y análisis técnico. Una vez confirmado, el interruptor que falló en abrirse (falla en la acción de protecciones) se puede abrir manualmente, seguido de una reenergización forzada de la línea.

2. Procedimientos Generales para el Manejo de Fallas en Líneas

(1) Si ocurre una falla transitoria y el interruptor salta y recierre exitosamente, el personal operativo debe registrar la hora, verificar y documentar la operación de la protección de la línea y los registradores de fallas, confirmar que no hay daños en equipos internos, e informar a la central de despacho.

(2) Para líneas equipadas con dispositivos de sincronización, si un interruptor salta y se confirma tensión en la línea bajo condiciones de sincronización aceptables, el personal en sitio puede realizar la sincronización y reconexión sin esperar órdenes de despacho, luego informar a la central de despacho.

(3) Si un salto en cascada se produce debido a un fallo de interruptor o protección, el personal operativo debe identificar e aislar el punto de falla antes de reenergizar. El recierre está estrictamente prohibido hasta que se identifique la causa y se aísle la falla, para prevenir una escalada adicional.

(4) Si un interruptor salta durante el mantenimiento de la protección (con la línea energizada), sin registro de falla y sin salto en el lado opuesto, todo el trabajo en circuitos secundarios debe detenerse inmediatamente. Se debe investigar la causa, informar a la central de despacho, y después de tomar medidas apropiadas, se puede intentar un recierre de prueba (posiblemente debido a canales de protección no removidos o contacto accidental).

(5) Después del manejo de la falla, el personal debe registrar un registro detallado del incidente, contar los saltos del interruptor, y compilar un informe completo en el sitio basado en registros de salto, acciones de protección y dispositivos automáticos, registros de eventos, grabaciones de fallas y salidas de protección de microprocesador.

(6) Al producirse un salto de línea, el personal debe determinar inmediatamente:

• Qué protecciones o dispositivos automáticos actuaron;

• Si el interruptor recerró exitosamente;

• Si fue un salto monofásico o multifásico, y qué fase;

• Si aún hay tensión en la línea;

• Si hay grabación de falla disponible;

• Si las impresiones de eventos, señales centrales e indicaciones del panel de protección son correctas;

• Si la protección de microprocesador generó un informe;

• Inspección en el sitio de la posición real del interruptor y todo el equipo lateral de la línea para signos de cortocircuitos, aterramiento, flashovers, conductores rotos, porcelana rota, explosiones o proyección de aceite, independientemente de si ocurrió un recierre.

(7) Si una falla causa un salto de interruptor y el recierre falla, el personal operativo debe registrar la hora, restablecer las alarmas, verificar y documentar las acciones de protección y los registradores de fallas, confirmar que no hay daños en el equipo de la planta, poner el interruptor en la posición "después del salto" y registrar el número de saltos. Las acciones posteriores pueden incluir:

• Para líneas críticas o períodos especiales (por ejemplo, garantía de suministro de energía importante), después de una inspección visual del interruptor que no revela anomalías, deshabilitar el recierre e intentar una reenergización forzada;

• En condiciones normales, la unidad de mantenimiento de la línea debe inspeccionar secciones clave (por ejemplo, cruces sobre carreteras, ferrocarriles, puentes, ríos, zonas residenciales) para confirmar que no hay anomalías. Después de deshabilitar el recierre, intentar un recierre de prueba. Si la reenergización forzada falla, se puede aplicar un escalonamiento de voltaje si las condiciones lo permiten;

• Si la falla se acompaña de signos evidentes (por ejemplo, incendio, explosión), la reenergización forzada inmediata está prohibida. Se debe inspeccionar primero el equipo. Después de una reenergización exitosa, se debe controlar la corriente de la línea y notificar inmediatamente a la unidad de mantenimiento para inspeccionar la línea y obtener datos de falla de manera oportuna;

• Para líneas de carga de una sola fuente, si ocurre un salto y el recierre falla, el personal en sitio puede intentar inmediatamente una reenergización forzada sin esperar órdenes de despacho, luego informar a la central de despacho.