ES2549171B2 - Aislador compuesto con aletas con cámara espiral - Google Patents
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Abstract
Un aislador compuesto con aletas con cámara espiral (1) que consta de:#a. una anilla (01) que es un herraje terminal para fijar la correspondiente grapa;#b. una anilla revirada (02) que es un herraje terminal para fijar el conjunto al armado de un apoyo;#c. un núcleo formado por una varilla de resina (03) reforzada con fibra de vidrio cuya función es soportar las cargas mecánicas transmitidas por un cable y que presenta un revestimiento aislante (04), de goma de silicona u otro material polimérico, para dotar de características aislantes eléctricas;#d. una pluralidad de aletas aislantes con cámara espiral (15), de goma silicona u otro material polimérico, con un diseño innovador que presenta una elevada línea de fuga (Lfa1) para generar en conjunto la línea de fuga del aislador (Lf1).
Description
DESCRIPCION
Aislador compuesto con aletas con camara espiral.
5 Obieto v sector de la tecnica al aue se refiere la invenci6n
La presente invencion se refiere a un aislador compuesto con aletas con camara espiral para lineas aereas de alta tension tanto de corriente altema (HVAC) como de corriente continua (HVDC). Puede emplearse tanto para funcidn de amarre como para funcion de 10 suspension.
La invencion se situa en el ambito de ingenierfa mecanico-electrica, en el campo de los tendidos de lineas para transporte y distribution de energia electrica.
15 Generalidades v estado de la tfonica anterior m&s proximo
Los aisladores son dispositivos destinados a aislar electricamente y soportar mecanicamente los conductores, normalmente desnudos, de las crucetas de los apoyos que los sujetan. Se dimensionan en funcion de la tension nominal de la linea y de la 2 0 linea de fuga requerida, en funcion de la zona por donde discurra. Los aisladores convencionales para lineas aereas se han confeccionado normalmente de vidrio, formando cadenas de amarre y de suspension.
Los aisladores modemos denominados "compuestos" se introdujeron a finales de los
2 5 anos sesenta, aunque en Espana no se han llevado a la practica hasta la decada de los
anos 2000-2010. Son de tipo recto o de baston. Los componentes de un aislador compuesto son: un nucleo formado por una varilla de resina reforzada con fibra de vidrio, un revestimiento de goma de silicona u otro material polimerico, y un par de herrajes terminales. La varilla de resina reforzada con fibra de vidrio absorbe las cargas
3 0 mecanicas, que pueden ser tension, flexion o compresion. El revestimiento fija las
caracteristicas aisladoras, siendo los materiales para el revestimiento muy diversos, aunque el mas habitual es la goma de silicona, empleandose tambien otros materiales polimericos. Normalmente el proceso de elaboration del revestimiento es por moldeo por inyeccion a alta presion o por inyeccion automatica continua. Los herrajes 35 terminales suelen ser de metal, acero fundido, acero foijado o fundicion de aluminio. Los herrajes de aisladores estan muy estandarizados, para garantizar un fdcil intercambio entre diferentes tipos de aisladores, tanto convencionales como modemos. Normalmente los herrajes terminales se fijan a la varilla mediante engarce a presion.
4 0 La selection y dimensionamiento de los aisladores compuestos se realiza mediante la
norma intemacional IEC 60 815-3: “Selection and dimensioning of high-voltage insulators in-tended for use in polluted conditions. Part 3: Polymer insulators for a.c. systems”.
45 La caracteristica electrica mas importante de un aislador es la linea de fuga, y se establece para los aisladores compuestos segun la citada IEC 60 815-3, en base a
considerar los siguientes valores unitarios por kV, de las tensiones mas fase-tierra (Um/V3), correspondientes a las tensiones nominales fijadas
66, 132, 220 (230) y 380 (400) kV:
elevadas entre de 20, 30, 45,
5 - Nivel “c” (polucion media) = 34,7 mm/kV - Nivel “e” (polucion muy fuerte) = 53,7 mm/kV
La definicion de linea de fuga es la distancia mas corta entre partes conductoras sobre una superficie aislante.
10
Por ejemplo, la linea de fuga necesaria de un aislador compuesto para 400 kV es:
15
400kV
■34,1 mm I kV = 8.014 mm
Para un aislador compuesto recto o de baston, la linea de fuga necesaria de 8.014 mm se consigue con un aislador de 3.060 mm de longitud aislante (La), que presenta una linea de fuga normalizada de 8.400 mm, segun p.ej. figura en la Norma Iberdrola NI_48.08.01, de septiembre de 2011, ed 6a que tiene por titulo: Aisladores compuestos
2 0 para cadenas de lineas eldctricas de alta tension / Composite insulators for high voltage overhead power lines chains. Un aislador compuesto como el que preconiza la invencion presenta el triple de linea de fuga que un aislador compuesto cualquiera del estado de la tdcnica, por lo que requiere de un tercio de longitud aislante (La), tal como se justifica a continuacion.
25
Linea de fuga (LfO) en un aislador compuesto (0)
La linea de fuga de una aleta (LfaO), ver Fig.6A, puede aproximarse por la correspondiente a una seccion con perfil prismatico, que viene definida por: 3 0 LfaO~(0re -0„); para valores habituates 0w « 0re, tendremos que LfaO~(0re). La linea de fuga de una aislador (LfO) que disponga de un numero (n) de aletas (05) separadas por una distancia, denominada paso axial (Pa), viene dada por: LfO ~ [n-0re + (« - l)\Pa)]; como es habitual que entre la ultima aleta (05) y la anilla revirada dispongan de una distancia aislante similar al paso axial (Pa), tendremos 35 finalmente: LfO ~n-(0re+ Pa).
Linea de fuga (Lfl) en un aislador compuesto con aletas con camara espiral (1)
La linea de fuga de una aleta (Lfal), ver Fig.6B, es el doble de la longitud de la espiral, 4 0 ya que la corriente el6ctrica tiene que recorrer la parte interior y volver por la exterior. En funcion del numero de vueltas de la espiral (ne), varia su longitud aumentando con el numero de las mismas, pero hay que tener en cuenta que como cada vez son mas pequenas, los incrementos de longitud tambien lo seran. Se ha representado en la figura camaras espirales con ne = 2 y se ha determinado la longitud de la espiral graficamente 45 por CAD para una construccion preferente, resultando: Lfa\~3-(0re -0„). Para una
construction preferente se ha llegado a la conclusion de que ne = 2 es optimo constructivamente, pudiendose para otras geometrias de aisladores emplearse un ne de cualquier valor. Adoptando las mismas consideraciones que en el paso anterior, tendremos que la linea de fuga de un aislador con aletas con camara espiral (Lfl) viene 5 dada por: Lfl ~n-( 3-0re + Pa).
Relation de Longitudes aislantes para una misma linea de fuga Viene dada por:
10
Lfl _ »'( 3 0re + Pa) _ 3'0re + Pa Lf0~ n-(0re+Pa) " 0re+Pa
para aisladores donde 0re» Pa tendremos
Lf 0
por lo que despreciando los extremos de los aisladores, es decir, los herrajes y la linea de transition que une los herrajes a los cuerpos de los aisladores, equivalentemente, el aislador compuesto con aletas con camara espiral (1) requiere 3 veces menos longitud a 2 0 igualdad de diametros de ambos aisladores, por lo que para una misma tension nominal el aislador compuesto con aletas con camara espiral (1) requiere un numero de aletas (n) 3 veces inferior.
En el estado de la tecnica mas cercana tenemos los siguientes documentos, entre
2 5 muchos otros:
En el documento de patente denominado D01 con numero de publication US 6831232 B2 y fecha de presentation 16.06.2002 y titulado literalmente: "Composite insulator", se describe un aislador compuesto que comprende: (i) un cuerpo compuesto que tiene al
3 0 menos dos conectores, en el que el cuerpo compuesto estd acoplado a un conductor; y
(ii) un alojamiento, en el que la carcasa es una carcasa de una sola pieza y el cuerpo compuesto se encuentra dentro de la carcasa.
En el documento de patente denominado D02 con numero de publication ES 0134872 35 U y fecha de redaction 21.12.1967 y titulado literalmente: "Dispositivo de revestimiento para aisladores de fibra de vidrio", se describe un dispositivo de revestimiento para aisladores de fibra de vidrio, de forma tubular con salientes radiales.
Probiema tecnico planteado
Los sistemas del estado de la tecnica anterior presentan una problematica que se centra fundamentalmente en los siguientes aspectos:
10
15
20
X Requieren una gran longitud de aislamiento (La), por tener una linea de fuga reducida;
% Requieren, para aisladores de suspension, unas sobredimensionadas crucetas para poder recoger la gran longitud requerida por el aislador;
X Requieren, para aisladores de suspension, unos apoyos de mayor altura o unas crucetas de mayor altura, para compensar la perdida de altura libre de los conductores respecto al terreno;
X Requieren, para aisladores de suspension, unos apoyos de mayor esfiterzo, al necesitarse crucetas de mayor altura;
Ventaia tecnica due aporta la invencion
S El aislador compuesto con aletas con camara espiral (1) que la invencion preconiza resuelve de forma plenamente satisfactoria la problematica anteriormente expuesta, en todos y cada uno de los diferentes aspectos comentados.
Breve descripcion de las figuras
Para complementar la descripcion y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracteristicas de la invencion, se acompafia como parte integrante de dicha 25 descripcion, un juego de figuras con caracter ilustrativo y no limitativo.
Glosario de referencias
(0) Aislador compuesto, cualquiera del estado de la tecnica anterior;
3 0 (0A) Aislador compuesto de la fase "A";
(OB) Aislador compuesto de la fase "B";
(OC) Aislador compuesto de la fase "C";
(01) Anilla;
(02) Anilla revirada;
35 (03) Varilla de resina;
(04) Revestimiento aislante;
(05) Aleta aislante;
(L) Aislador compuesto con aletas con camara espiral, objeto de la invencidn;
(15) Aleta aislante con camara espiral;
40 (100) Apoyo;
(101) Cruceta boveda;
Glosario de simbolos
45 Parametros de la cruceta boveda (101) empleando aisladores compuestos (0): (L0) Longitud aislador compuesto;
(DOl) Distancia interior a mantener desde el cable a la cruceta;
(D02) Distancia interior a mantener desde el cable a la cabeza del apoyo;
(D03) Distancia exterior a mantener desde el cable a la cruceta;
5 Parametros de la cruceta boveda (101) empleando aisladores compuestos con aletas con camara espiral (1):
(LI) Longitud aislador compuesto;
(Dll) Distancia interior a mantener desde el cable a la cruceta;
(D12) Distancia interior a mantener desde el cable a la cabeza del apoyo;
10 (D13) Distancia exterior a mantener desde el cable a la cruceta;
Parametros geometricos de un aislador compuesto (0):
(LfaO) Lfnea de fuga de una aleta aislante;
(LfO) Linea de fuga del aislador;
15
Parametros geometricos de un aislador compuesto con aletas con c&mara espiral (1):
(0 re) Diametro exterior;
(0 ri) Diametro interior;
(La) Longitud de aislamiento;
2 0 (L) Longitud total;
(Lfal) Linea de fuga de una aleta aislante con camara espiral;
(Lfl) Linea de fuga del aislador;
Figura 1 (Fig.l).- muestra una vista en alzado de un aislador compuesto (0), cualquiera
2 5 del estado de la tecnica.
Figura 2 (Fig.2).- muestra una vista en alzado de un aislador compuesto con aletas con camara espiral (1), objeto de la invention.
3 0 Figura 3 (Fig.3).- muestra una vista en alzado de un apoyo (100) dotado de un armado
con cruceta boveda (101); en Fig.3 A en la que se han dispuesto aisladores compuestos (0); en Fig.3B en la que se han dispuesto aisladores compuestos con aletas con camara espiral (1).
35 Figura 4 (Fig.4).- muestra una vista en alzado de un aislador compuesto con aletas con camara espiral (1) con sus parametros geometricos mas destacables.
Figura 5 (Fig.5).- muestra una vista de un corte radial; en Fig.5A de una aleta aislante (05); en Fig.5B de una aleta aislante con camara espiral (15).
40
Figura 6 (Fig.6).- muestra una vista esquematica; en Fig.6A de la linea de fuga (LfaO) de una aleta aislante (05); en Fig.6B de la linea de fuga (Lfal) de una aleta aislante con camara espiral (15).
4 5 Figura 7 (Fig.7).- muestra una vista esquematica de la linea de fuga del aislador (LfO)
de un aislador compuesto (0).
Figura 8 (Fig.8).- muestra una vista esquematica de la linea de fuga del aislador (Lfl) de un aislador compuesto con aletas con camara espiral (1).
5 Descripcion detallada de la invencion v exposicion detallada de un modo de realizacidn preferente de la invencion
Se describe detalladamente una realization preferente de la invencion, de entre las distintas altemativas posibles, mediante enumeration de sus componentes, asi como de 10 su relation funcional en base a referencias a las figuras, que se han incluido, a titulo ilustrativo y no limitativo, segun los principios de las reivindicaciones.
Figura 1 (Fig.l).- muestra una vista en alzado de un aislador compuesto (0), cualquiera del estado de la tecnica.
15
Se pueden apreciar los siguientes componentes:
a. una anilla (01) que es un herraje terminal para fijar la correspondiente grapa;
20 b. una anilla revirada (02) que es un herraje terminal para fijar el conjunto al armado de un apoyo;
c. un nucleo formado por una varilla de resina (03) reforzada con fibra de vidrio cuya funcion es soportar las cargas mecanicas transmitidas por un cable y que presenta un
25 revestimiento aislante (04), de goma de silicona u otro material polimerico, para dotar de caracteristicas aislantes electricas;
d. una pluralidad de aletas aislantes (05), de goma de silicona u otro material polimerico, con una linea de fuga (LfaO) para generar en conjunto la linea de fuga del
30 aislador (LfO).
Figura 2 (Fig.2).- muestra una vista en alzado de un aislador compuesto con aletas con camara espiral (1), objeto de la invencion.
35 Los elementos de los que se compone un aislador compuesto con aletas con cdmara espiral (1) son:
a. una anilla (01) que es un herraje terminal para fijar la correspondiente grapa;
4 0 b. una anilla revirada (02) que es un herraje terminal para fijar el conjunto al armado de un apoyo;
c. un nucleo formado por una varilla de resina (03) reforzada con fibra de vidrio, cuya funcion es soportar las cargas mecanicas transmitidas por un cable, y que presenta un 4 5 revestimiento aislante (04), de goma de silicona u otro material polimerico, para dotar de caracteristicas aislantes electricas;
d. una pluralidad de aletas aislantes con camara espiral (15), de goma silicona u otro 5 material polimerico, con un diseno innovador que presenta una elevada llnea de fuga (Lfal) para generar en conjunto la llnea de fuga del aislador (Lfl).
Figura 3 (Fig.3).- muestra una vista en alzado de un apoyo (100) dotado de un armado con cruceta boveda (101); en Fig.3A en la que se han dispuesto aisladores compuestos 10 (0); en Fig.3B en la que se han dispuesto aisladores compuestos con aletas con camara espiral (1).
En Fig.3A se pueden observar los parametros de la cruceta boveda (101), mas caracteristicos, empleando aisladores compuestos (0):
15
- Longitud aislador compuesto (L0);
- Distancia interior a mantener desde el cable a la cruceta (D01);
- Distancia interior a mantener desde el cable a la cabeza del apoyo (D02);
- Distancia exterior a mantener desde el cable a la cruceta (D03);
20
En Fig.3B se pueden observar los parametros de la cruceta boveda (101), mas caracteristicos, empleando aisladores compuestos con aletas con camara espiral (1):
- Longitud aislador compuesto (LI);
25 - Distancia interior a mantener desde el cable a la cruceta (Dll);
- Distancia interior a mantener desde el cable a la cabeza del apoyo (D12);
- Distancia exterior a mantener desde el cable a la cruceta (D13);
Las distancias (D01,D03,D11,D13) se originan por el desplazamiento de los 3 0 conductores del tendido electrico debido al empuje del viento, que tambien desplazara al aislador. Son distancias necesarias a mantener para evitar que se produzca un cortocircuito entre fase y tierra. Las distancias (D02,D12) se originan por dos causas: la primera es que hay que mantener una distancia de aislamiento, y la segunda que hay que mantener una distancia para la protection de la avifauna. Observese que las distancias 35 empleando un aislador compuesto con aletas con camara espiral (1) son mayores o mucho mayores que empleando un aislador compuesto (0).
Figura 4 (Fig.4).- muestra una vista en alzado de un aislador compuesto con aletas con camara espiral (1) con sus parametros geometricos mas destacables.
40
Se pueden apreciar los siguientes parametros geometricos:
- Diametro exterior (0 re);
- Diametro interior (0 ri);
45 - Longitud de aislamiento (La);
- Longitud total (L);
- Linea de fuga (LF1);
Figura 5 (Fig.5).- muestra una vista de un corte radial; en Fig.SA de una aleta aislante (05); en Fig.5B de una aleta aislante con camara espiral (15).
En Fig.SA puede observarse que una aleta aislante (05), cualquiera del estado de la tecnica, presenta un interior macizo, y aun en el caso de que fuese hueco, con una unica pared exterior continua.
10 En Fig.SB puede apreciarse una aleta aislante con camara espiral (15) con forma geometrica de cuerpo de revolution cuyo volumen se genera haciendo rotar una espiral, cuyo ancho de la espiral es el espesor de la pared de la aleta, alrededor de un eje de rotacion dispuesto fuera del recinto ocupado por la espiral, obteniendose un volumen con una camara laberintica cerrada en un piano perpendicular al eje de rotacion y abierta 15 en otro piano paralelo al anterior. Presenta una elevada linea de fuga (Lfal) comparada con una aleta aislante (05) recta.
Figura 6 (Fig.6).- muestra una vista esquematica; en Fig.6A de la linea de fuga (LfaO) de una aleta aislante (05); en Fig.6B de la linea de fuga (Lfal) de una aleta aislante con 2 0 camara espiral (15).
Observese que en una aleta aislante cualquiera la linea de fuga esta formada por la intersection formada por la superficie exterior de la aleta y un piano cualquiera que contenga al eje de rotacion; en Fig.6A puede observarse la linea de fuga de una aleta 2 5 aislante (LfaO) y en Fig.6B puede observarse la linea de fuga de una aleta aislante con camara espiral (Lfal).
Figura 7 (Fig.7).- muestra una vista esquematica de la linea de fuga del aislador (LfO) de un aislador compuesto (0).
30
La linea de fuga (LfO) del aislador compuesto (0) viene dada por la siguiente ecuacion: LfO ~n-(0re + Pa), siendo: n el numero de aletas, 0re el diametro extemo del aislador y Pa la longitud de paso axial.
35 Figura 8 (Fig.8).- muestra una vista esquematica de la linea de fuga del aislador (Lfl) de un aislador compuesto con aletas con camara espiral (1).
La linea de fuga (Lfl) del aislador compuesto con aletas con c&mara espiral (1) viene dada por la siguiente ecuacion: Lfl ~n-( 3-0re + Pa), siendo: n el numero de aletas,
4 0 0re el diametro extemo del aislador y Pa la longitud de paso axial.
Claims (3)
- ES 2 549 171 A1REIVINDICACIONES1. Aislador compuesto con aletas con camara espiral (1), del tipo de los que se emplean para aislar electricamente y soportar mecanicamente los conductores de un tendido5 electrico y del tipo de los que incorporan en cada extremo un herraje terminal (01,02) asi como un nucleo formado por una varilla de resina (03) reforzada con fibra de vidrio que absorbe las cargas mecanicas transmitidas por un cable y que presenta un revestimiento aislante (04), de goma silicona u otro material polimerico, para dotar de caracteristicas aislantes electricas, que se caracteriza porque comprende:10a. una pluralidad de aletas aislantes con camara espiral (15) con forma geometrica de cuerpo de revolution cuyo volumen se genera haciendo rotar una espiral, cuyo ancho de la espiral es el espesor de la pared de la aleta, alrededor de un eje de rotacion dispuesto fuera del recinto ocupado por la espiral, obteniendose un volumen con una15 camara laberintica cerrada en un piano perpendicular al eje de rotacion y abierta en otro piano paralelo al anterior.
- 2. Aislador compuesto con aletas con camara espiral (1), segun reivindicacion 1, que se caracteriza por el hecho de que se puede emplear indistintamente tanto en lineas2 0 electricas de alta tension de corriente altema como de corriente continua.
- 3. Aislador compuesto con aletas con camara espiral (1), segun reivindicacion 1, que se caracteriza por el hecho de que se puede emplear indistintamente para funcion de amarre o para funcion de suspension.25
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES201500398A ES2549171B2 (es) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Aislador compuesto con aletas con cámara espiral |
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| ES201500398A ES2549171B2 (es) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Aislador compuesto con aletas con cámara espiral |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2549171A1 ES2549171A1 (es) | 2015-10-23 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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2015
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