Desafíos de seguridad y medidas correctivas para torres de transmisión y cadenas de aisladores en condiciones de lluvia y nieve
01 Mecanismos de seguridad de las torres de transmisión de alta tensión
**▍ Riesgo de descarga eléctrica y medidas de aislamiento**
Las torres de transmisión de alta tensión se alzan firmes ante el viento y la lluvia, llevando a cabo la tarea vital de la transmisión de energía, portando la advertencia "Alta Tensión - Peligro". Esto plantea naturalmente la pregunta: ¿si tocas estas torres, realmente recibirás una descarga eléctrica? Especialmente bajo condiciones meteorológicas adversas como la lluvia o la nieve, ¿qué ocurre?
En realidad, podemos comenzar con el fenómeno de las "torres de transmisión de alta tensión" para profundizar en los mecanismos de seguridad que hay detrás. Las líneas de alta tensión utilizan conductores desnudos, y la combinación de estructuras de soporte (torres/postes) y cadenas de aisladores aísla el riesgo de descarga eléctrica, garantizando la seguridad. Como se discutió anteriormente, las líneas de alta tensión suelen transmitir energía utilizando conductores desnudos. Como conductores activos, estos presentan un peligro de descarga eléctrica. Para asegurar la seguridad, se emplea un enfoque combinado que utiliza estructuras de soporte y cadenas de aisladores. Las torres elevan los conductores por encima del suelo, mientras que las cadenas de aisladores proporcionan un aislamiento eléctrico efectivo entre los conductores y las torres metálicas, aislando así este potencial riesgo de descarga.
**▍ Impacto de la lluvia y la nieve**
Sin embargo, cuando se enfrentan a la lluvia o la nieve, la situación cambia. En este punto, debemos considerar que la precipitación puede degradar el rendimiento aislante de las cadenas de aisladores, posiblemente formando rutas conductoras e incrementando el riesgo. Durante la operación a largo plazo en exteriores, las cadenas de aisladores acumulan inevitablemente diversos contaminantes. Bajo el efecto humectante de la lluvia, estos contaminantes pueden formar gradualmente rutas conductoras. Una vez que la ruta aislante se rompe (flashover), la torre puede energizarse, creando un peligro de seguridad. Para mitigar este riesgo, los diseñadores configuran meticulosamente las cadenas de aisladores en las torres para minimizar la formación de tales rutas conductoras de lluvia y contaminantes.
02 Diseño de aisladores y desafíos
**▍ Diseño de aislamiento y riesgos**
Incluso con un diseño preciso de las cadenas de aisladores, como se indica por la línea roja en la figura anterior, formar una ruta conductora continua no es fácil – requiere una geometría intrincada y una colocación precisa. Sin embargo, incluso esto es insuficiente. Con habilidad, finalmente, bajo condiciones meteorológicas severas, el puente de hielo o nieve puede cortocircuitar los aisladores, deteriorando significativamente el rendimiento del aislamiento. Esto es especialmente cierto durante los períodos de descongelación o bajo lluvia helada. Porque en el proceso de formar una ruta conductora continua, la ausencia o interrupción de cualquier parte puede hacer que toda la ruta falle. Imagina un invierno gélido donde una gruesa capa de hielo y nieve cubre las cadenas de aisladores de la línea. ¿Te preocuparía que el hielo/nieve mismo pudiera conducir electricidad? Esta posibilidad existe. Durante la acumulación severa de hielo (acumulación intensa), el puente de hielo a través de la superficie de la cadena de aisladores puede causar cortocircuitos, reduciendo drásticamente la resistencia eléctrica. Especialmente durante el descongelamiento o la lluvia helada, la formación de una película de agua en la superficie del aislador puede llevar a flashovers, amenazando aún más la integridad de la ruta conductora (y causando fallos).
**▍ Estrategias de prevención**
Para prevenir los flashovers inducidos por el hielo, generalmente se emplean dos estrategias principales de diseño de cadenas de aisladores, con el objetivo de interrumpir la formación de hielo continuo:
- Configuración de cadena en "V": Disponer las cadenas de aisladores en forma de "V" reduce significativamente la inclinación vertical. Este diseño inclinado no solo dificulta la formación continua de mangas de hielo, previniendo eficazmente el puente de hielo, sino que también mejora la capacidad de autolimpieza de las cadenas. El viento y la gravedad son más propensos a eliminar contaminantes ligeros o acumulaciones pequeñas.
Usar la configuración en "V" y la alternancia de tamaños de discos ("estrategia de intercalación") para mejorar la resistencia al hielo, aunque puede ocurrir un fallo en casos extremos
- Alternancia de tamaños de discos ("estrategia de intercalación"): Incorporar discos de aislador de gran diámetro o salientes de gran diámetro en intervalos específicos dentro de la cadena. Estas superficies más grandes guían eficazmente el agua de fusión durante el descongelamiento, creando interrupciones en el perfil de hielo y previniendo la formación de un puente de hielo continuo o una ruta conductora de película de agua a lo largo de toda la cadena. Esta estrategia aumenta significativamente la resistencia al hielo de la cadena de aisladores, previniendo proactivamente los flashovers antes de que ocurran.
No obstante, durante eventos de acumulación de hielo extremadamente severos, donde la cadena de aisladores queda completamente encapsulada, depender únicamente de la estrategia de alternancia de discos puede no ser suficiente para resolver completamente el problema. Pueden ser necesarias medidas adicionales como el deshielo.
