Cuando nos sentamos a conceptualizar la integridad estructural y el rendimiento electromecánico de una instalación eléctrica de 330 kV torre de la línea de transmisión, No estamos simplemente ante un esqueleto de acero galvanizado.; bastante, Estamos comprometidos con una solución arquitectónica de alto riesgo para el problema de la ruptura dieléctrica atmosférica y la atracción implacable de las cargas gravitacionales y ambientales.. El umbral de 330kV es un fascinante punto intermedio en la Extra Alta Tensión (EHV) espectro, a menudo sirve como columna vertebral de interconexiones regionales donde 500 kV puede ser excesivo pero 220 kV carece de la densidad de potencia necesaria para superar el problema. $I^{2}R$ Pérdidas inherentes a la transferencia de energía masiva a larga distancia.. Para analizar verdaderamente este producto, Primero hay que obsesionarse con la geometría de la red y cómo la selección de acero de alta resistencia Q355B o Q420 dicta las relaciones de esbeltez de los miembros de las patas.. Comenzamos mirando la torre como una viga vertical en voladizo., sometido a un complejo cóctel de fuerzas que incluye el peso estático del ACSR (Conductor de aluminio reforzado con acero) paquetes, las oscilaciones dinámicas inducidas por el desprendimiento del vórtice de Karman, y las enormes fuerzas de tracción longitudinal que se producen durante un escenario de alambre roto.

La filosofía estructural: Optimización de celosía y carga de viento

El diseño de una torre de 330kV comienza con la elección fundamental del “Cintura” y “Jaula” dimensiones. En una configuración típica de celosía autoportante, El ancho de la base de la torre está matemáticamente ligado al momento de vuelco.. Si nos estrechamos demasiado para ahorrar en la huella o en los costos de adquisición de terrenos, aumentamos las tensiones de compresión y tracción en los trozos de cimentación, Requiriendo enormes pilares de hormigón que podrían compensar los ahorros de acero.. Debemos considerar el Coeficiente de Arrastre ($C_{d}$) de los miembros individuales del ángulo. A 330kV, La altura de la torre a menudo oscila entre 30 a 50 metros, Colocar las crucetas superiores directamente en el camino de los vientos laminares de mayor velocidad.. Utilizamos la Ley de Potencia o Ley Logarítmica para extrapolar las velocidades del viento desde la altura de referencia estándar de 10 metros a la altura real de los accesorios del conductor.. La intensidad de la turbulencia a estas alturas crea un ciclo de fatiga que la mayoría de los diseñadores subestiman.; Cada ráfaga provoca una desviación microscópica en las uniones de la red., Hacer que la elección de pernos de alta resistencia M16 a M24 y sus especificaciones de torque posteriores sea una cuestión de supervivencia estructural a largo plazo en lugar de un simple ensamblaje..

Profundizando en la maleza técnica, tenemos que abordar el “Efecto paquete.” A 330kV, casi siempre vemos una configuración de conductores de doble haz. No se trata sólo de la capacidad de carga actual; se trata de gestionar el gradiente de tensión superficial. Si la intensidad del campo eléctrico en la superficie del conductor excede el “voltaje inicial” del aire circundante, obtenemos una descarga de corona, ese zumbido característico que representa pérdida de ingresos e interferencia electromagnética.. El travesaño de la torre debe diseñarse con un “Ventana” lo suficientemente grande como para mantener el espacio de aire mínimo (despeje) incluso cuando la cuerda del aislador oscila 45 grados o más debido a vientos cruzados. Aquí es donde entra en juego el efecto P-Delta; mientras la torre se inclina ligeramente bajo la presión del viento, El peso vertical de los conductores crea un momento excéntrico adicional que el software de análisis estructural debe iterar hasta la convergencia.. Básicamente, estamos diseñando una estructura que debe permanecer elástica bajo tormentas con períodos de retorno de 50 años, al tiempo que anticipamos el período inelástico. “pandeo” comportamiento del arriostramiento diagonal si “estallido” o “microrráfaga” El evento excede el límite de diseño..

Espacios libres eléctricos y dinámica de aisladores

El corazón eléctrico de la torre de 330kV es el diagrama de espacio libre. Debemos tener en cuenta tres condiciones distintas.: el voltaje de frecuencia industrial (operación estándar), la sobretensión de conmutación (transitorios internos), y el impulso del rayo (transitorios externos). Para un sistema de 330 kV, el “Brecha mínima” suele estar en el barrio de 2.2 a 2.8 metros dependiendo de la altitud. sin embargo, también tenemos que pensar en el “Galopando” de conductores: aquellos de baja frecuencia, Oscilaciones de alta amplitud causadas por la acumulación asimétrica de hielo en los cables.. Si la torre no está diseñada con suficiente espacio vertical entre las fases (el “Fase a Fase” despeje), una ráfaga de viento podría provocar una descarga eléctrica a mitad del tramo, tropezar con toda la línea. Los propios aisladores, ya sea vidrio templado o caucho de silicona compuesto, Actuar como interfaz mecánica entre el cable vivo y el acero puesto a tierra.. La configuración de cadena en V o I elegida para la torre afecta la “Ángulo de giro.” Una cuerda en V sujeta al conductor con mayor rigidez, permitiendo derechos de paso más estrechos y ventanas de torre más pequeñas, pero duplica el costo del aislador y aumenta la carga vertical en las puntas de los brazos transversales..

El sistema de puesta a tierra. (Toma de tierra) es el héroe anónimo de la torre de 330kV. Una torre es un pararrayos gigante.. Cuando un rayo cae sobre el cable protector aéreo (OPGW o hilo de acero), la corriente corre por el cuerpo de la torre. si el “Resistencia de la zapata de la torre” es demasiado alto, digamos, encima 10 a 15 Ohmios: el voltaje en la parte superior de la torre aumentará tanto que “retrocede” al conductor. Este es un “Flashover de espalda.” Para evitar esto, Empleamos una sofisticada matriz de puesta a tierra radial o electrodos profundos., Asegurar que la impedancia de sobretensión de la torre permanezca lo suficientemente baja como para desviar kiloamperios de corriente hacia la tierra sin destruir las cadenas de aisladores.. También tenemos que considerar el “Ángulo de blindaje.” La ubicación de los cables de tierra en la cima de la torre se calcula utilizando el modelo electrogeométrico. (EGM) para asegurar que los conductores caigan dentro de la “sombra” de los cables de blindaje, protegiéndolos de los rayos directos.

Ciencia de los materiales y resistencia ambiental

Desde una perspectiva metalúrgica, la torre de 330kV es una clase magistral de resistencia a la corrosión atmosférica. Debido a que se espera que estas torres representen 50 años en entornos que van desde llanuras costeras húmedas hasta desiertos áridos de gran altitud, El proceso de galvanización en caliente es fundamental.. No solo estamos pintando el acero.; Estamos creando una unión metalúrgica donde las capas de aleación de zinc y hierro brindan protección sacrificial.. El espesor de este recubrimiento, a menudo se mide en micras (normalmente de 85 μm a 100 μm para estos voltajes), Está dictado por el contenido de silicio en el acero., que controla el “El efecto sandelín.” Si el contenido de silicio está en el “equivocado” rango, el recubrimiento de zinc se vuelve quebradizo y gris, descascarándose y dejando el acero estructural vulnerable a la oxidación. También debemos considerar la “Fractura frágil” del acero en temperaturas bajo cero. En regiones frías, nosotros especificamos “Impacto probado” acero (por ejemplo, Q355D o E) para garantizar que la celosía no se rompa como el cristal cuando la golpee una repentina ráfaga de viento en una noche de -40°C.

La precisión de fabricación requerida para estas torres es inmensa. Cada orificio para los pernos se perfora o perfora con precisión CNC porque, en una estructura reticular con miles de miembros, un error de 2 mm en una placa de refuerzo en la base se amplificará hasta convertirse en una inclinación de 200 mm en el pico. Este “Precarga” o “Imperfección inicial” puede reducir drásticamente la resistencia al pandeo de las patas principales. Cuando simulamos el “Casos de carga,” no solo estamos mirando “Clima normal.” simulamos “Hielo pesado,” “Cable roto en la fase A,” “Carga torsional debido al hielo desigual,” e incluso “Carga de construcción” donde el peso de un liniero y el equipo tensor crean tensiones localizadas que la torre nunca debió soportar en su estado final.