En ingeniería eléctrica , el funcionamiento de línea en vivo , también conocido como mantenimiento de línea directa , es el mantenimiento de equipos eléctricos, que a menudo funcionan a alta tensión , mientras el equipo está energizado. Si bien esto es más peligroso para el personal que trabajar con equipos eléctricos con la alimentación desconectada, en la industria de distribución de energía eléctrica se utilizan técnicas de mantenimiento de líneas en vivo para evitar la interrupción y los altos costos económicos de tener que desconectar la energía de los clientes para realizar tareas periódicas esenciales. Mantenimiento en líneas de transmisión y otros equipos.
Las primeras técnicas para el trabajo con líneas en vivo se desarrollaron en los primeros años del siglo XX, y tanto los equipos como los métodos de trabajo se refinaron posteriormente para lidiar con voltajes cada vez más altos. En la década de 1960, se desarrollaron métodos en el laboratorio para permitir a los trabajadores de campo entrar en contacto directo con líneas de alto voltaje. Tales métodos pueden aplicarse para permitir un trabajo seguro a los voltajes de transmisión más altos.
Fondo [ editar ]
Peligros eléctricos [ editar ]
La electricidad es peligrosa: una descarga eléctrica de una corriente de tan solo 35 miliamperios es suficiente para causar la fibrilación del corazón en personas vulnerables. [2] Incluso una persona sana corre el riesgo de caerse de una estructura alta debido a la pérdida de control muscular. Las corrientes más altas pueden causar insuficiencia respiratoria y provocar quemaduras extensas y potencialmente mortales . [2] La primera muerte humana registrada ocurrió en 1879 cuando un carpintero de la etapa en Lyon , Francia , tocó un cable de 250 voltios. [3] La falta de cualquier señal visible de que un conductor está energizado, incluso a altos voltajes, hace que la electricidad sea un peligro particular.
A altos voltajes, no es necesario entrar en contacto directo con el equipo cargado para recibir una descarga eléctrica. Un campo eléctrico rodea a todos los dispositivos cargados. Llevar un objeto conductor, como un cuerpo humano, a ese campo puede intensificar el campo lo suficiente como para que la falla eléctrica del aire y un arco salten del equipo a la tierra a través de esa persona. En los EE. UU., La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional establece pautas de autorización. [4] Los materiales sólidos, como el caucho, mientras que los excelentes aislantes a bajos voltajes, también están sujetos a fallas eléctricas si se los somete a un campo lo suficientemente alto.
Evitar la pérdida de suministro [ editar ]
Los servicios de electricidad desean evitar la pérdida de suministro , por lo que reciben quejas de los clientes o son penalizados financieramente. Al mismo tiempo, están obligados a mantener y reemplazar sus equipos eléctricos de forma regular. Debido al peligro para los trabajadores de mantenimiento de alto voltaje, normalmente es necesario que partes de la red eléctrica se desconecten de la fuente de alimentación antes de trabajar; Esto se denomina una interrupción planificada .
En un sistema de suministro radial, una interrupción planificada ocasiona una pérdida de suministro para todos los clientes suministrados por el equipo, a menos que el equipo esté conectado en paralelo, los suministros de respaldo estén disponibles o la red se vuelva a conmutar para transferir la carga eléctrica a otra parte. Una red interconectada da como resultado que no se pierda energía, pero la seguridad del suministro se ve comprometida, y es posible que deba ordenarse una generación fuera de mérito para mantener la seguridad del sistema, lo que puede ser costoso.
Métodos [ editar ]
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En general, existen tres métodos de trabajo de línea en vivo que ayudan a los trabajadores a evitar los riesgos considerables de trabajar con línea en vivo. [5] De varias maneras, todos sirven para evitar que la corriente fluya desde el equipo en vivo a través del trabajador.
- Hot Stick o herramienta de línea en vivo
Los hot sticks se utilizan en el trabajo de línea en vivo haciendo que el trabajador permanezca a una distancia específica de las partes activas y realice el trabajo por medio de un stick aislante. Las herramientas se pueden adjuntar al bastón, lo que permite que el trabajo se realice con el propio trabajador lejos de los conductores vivos.
- Guantes aislantes o guantes de goma
Un trabajador de Live Line está protegido eléctricamente con guantes aislantes y otros equipos aislantes, y realiza el trabajo en contacto mecánico directo con las partes activas.
- Barehand o Potencial
El enfoque con las manos descubiertas tiene un trabajador de línea en vivo que realiza el trabajo en contacto eléctrico directo con partes en vivo. Antes del contacto, el cuerpo del trabajador se eleva al mismo potencial eléctrico que las partes vivas, y luego se mantiene allí por medio de una conexión eléctrica, mientras se mantiene el aislamiento adecuado del entorno que se encuentra en diferentes potenciales, como el suelo, otras personas o árboles. Debido a que el trabajador y el trabajo tienen el mismo potencial, no fluye corriente a través del trabajador.
- Desenterrado o desenergizado
Algunas organizaciones además consideran que trabajar en equipos desenergados desenterrados es otra forma de trabajo de línea en vivo. Esto se debe a que la línea podría cargarse inadvertidamente (por ejemplo, a través de un transformador cargado a contracorriente, posiblemente como resultado de un generador de emergencia conectado incorrectamente, incorrectamente aislado en una instalación del cliente), o acoplado de manera inductiva desde una línea de servicio adyacente. Para evitar esto, la línea se conecta a tierra primero a través de una abrazadera conocida como enlace o drenaje a tierra. Una vez que esto está en su lugar, el trabajo adicional no se considera trabajo en línea.
Palo caliente [ editar ]
El trabajo de hot-stick apareció en la segunda década del siglo XX, cuando se utilizaron postes aislantes hechos de madera cocida para tareas tales como reemplazar fusibles , reemplazar aisladores de postes y transferir líneas a soportes temporales. [5] Los palos permitieron a los linieros realizar el trabajo sin infringir las distancias mínimas de despeje del equipo en vivo. Según la experiencia con las técnicas desarrolladas, aumentaron los voltajes operativos a los que se realizó el trabajo. Con el advenimiento de los postes de fibra de vidrio a fines de la década de 1950, que ni se dividieron ni absorbieron el agua de lluvia, las empresas de servicios públicos se prepararon para llevar a cabo el trabajo de hot-stick a sus mayores voltajes operativos, tal vez 765 kV. [5]
Las herramientas, como los ganchos o las llaves de tubo se pueden montar en el extremo del poste. Los postes más sofisticados pueden aceptar herramientas eléctricas accionadas neumática o hidráulicamente que permiten, por ejemplo, que los pernos se desatornillen de forma remota. Un cepillo de alambre giratorio permite limpiar un terminal antes de realizar una conexión. Sin embargo, la destreza de un trabajador se reduce naturalmente al operar herramientas en el extremo de un poste que tiene varios metros de largo. [6]
Guante aislante o guante de goma trabajando [ editar ]
Generalmente se solicita para trabajos por encima de 1 kV CA 1.5 kV CC Las clases primarias son: [ citación necesaria ]
- Clase 00 - Voltaje de trabajo de fase a fase 500 V
- Clase 0 - tensión de trabajo fase a fase 1.0 kV
- Clase 1: tensión de trabajo fase a fase 7.5 kV
- Clase 2: tensión de trabajo de fase a fase 17 kV
- Clase 3: tensión de trabajo de fase a fase 26.5 kV
- Clase 4 - tensión de trabajo fase a fase 36 kV
Los guantes protegen al trabajador de la exposición a la parte viva en la que se trabaja, a veces denominado el primer punto de contacto; el punto donde la corriente entraría en el cuerpo en caso de que se hiciera un contacto involuntario. Las cubiertas de material aislante, como mantas y manguitos, se emplean en los guantes de goma que trabajan para proteger al trabajador de la exposición a una parte a un potencial diferente que a veces se denomina el segundo punto de contacto; el punto donde la corriente dejaría el cuerpo en caso de que se hiciera un contacto involuntario.
Mano desnuda [ editar ]
El trabajo por cuenta propia o el trabajo potencial implica colocar al trabajador en contacto eléctrico directo con una línea aérea energizada. El trabajador puede trabajar a lo largo de las líneas, desde una plataforma que está suspendida de ellos, o puede sentarse o pararse directamente en la línea. [6] En todos los casos, el cuerpo del trabajador se mantiene al mismo voltaje que la línea. Es imperativo que el trabajador mantenga límites apropiados y adecuados de acercamiento a cualquier parte a un potencial diferente.
Los primeros procedimientos para el trabajo manual fueron desarrollados en 1960 por Harold L. Rorden, un ingeniero de alto voltaje para American Electric Power . [5] Las técnicas se refinaron aún más después de las pruebas de campo y de laboratorio.
Hay varias formas en que el trabajador puede acceder a las partes activas:
- El trabajador puede acceder desde un tipo especializado de plataforma de trabajo elevadora móvil (MEWP) denominada dispositivo de aislamiento aéreo (IAD) que tiene una pluma de material aislante y que todas las partes conductoras en el extremo de la plataforma están unidas entre sí. Existen otros requisitos para un trabajo seguro, como los dispositivos de control de gradiente, un medio para evitar el vacío en las líneas hidráulicas, etc.
- El trabajador puede pararse en una escalera de aislamiento que se maniobra hasta la línea por medio de una cuerda no conductora.
- El trabajador es bajado de un helicóptero y se traslada a la línea.
- El trabajador se lleva al lado del cable en un helicóptero y trabaja desde esa posición.
A medida que el liniero se acerca al cable, se formará un arco entre ellos mientras se carga al trabajador. Este arco puede ser debilitante, y el trabajador debe unirse de inmediato a la línea eléctricamente para evitar una formación de arco. [6] Un trabajador puede usar una varita conductora durante la aproximación para hacer la conexión primero. Una vez en la línea, el trabajador está a salvo de golpes ya que tanto el liniero como el cable tienen el mismo potencial eléctrico y no pasa corriente por su cuerpo. Este es el mismo principio que permite a las aves posarse con seguridad en las líneas eléctricas. [6]
Cuando se completa el trabajo, se invierte el proceso para retirar al trabajador del cable de forma segura. El trabajo a mano alzada le brinda al liniero una mayor destreza que el método de hot stick, y puede ser la opción preferida si las condiciones lo permiten. [7] Con esta técnica, las cadenas de aisladores , los espaciadores de los conductores y los amortiguadores de vibración se pueden reemplazar, o empalmar las líneas , sin pérdida de suministro. [7]
El fuerte campo eléctrico que rodea al equipo cargado es suficiente para conducir una corriente de aproximadamente 15 μA por cada kV · m -1 a través de un cuerpo humano. [8] Para evitar esto, los trabajadores de la mano caliente generalmente deben usar un traje de Faraday . Este es un conjunto de monos hechos o tejidos con fibras conductoras. El traje es, en efecto, una jaula portátil de Faraday , que iguala el potencial sobre el cuerpo y asegura que no haya corriente a través del tejido. [9] [10] Guantes de conducción, incluso calcetines de conducción, también son necesarios, [11] dejando solo la cara descubierta. [6]
Hay poco límite práctico de voltaje superior para el trabajo con manos calientes, y se ha realizado con éxito en algunos de los voltajes de operación de transmisión más altos del mundo, como el sistema ruso de 1150 kV. [12]
Helicóptero [ editar ]
Un liniero que usa un traje de Faraday puede trabajar en líneas de alta potencia en vivo al ser transportado a las líneas en un helicóptero. El trabajador puede realizar tareas de mantenimiento sentado en una plataforma de estabilizadores unida al helicóptero mientras el avión se detiene al lado de la línea. Al acercarse a la línea, una varita larga se toca con la línea para igualar el potencial de la aeronave con el de la línea, luego se conecta a la línea un cable de conexión conectado al marco del helicóptero durante el trabajo. Alternativamente, el trabajador puede transferirse a los cables desde el helicóptero y arrastrarse por los cables, y luego ser recogido por el helicóptero una vez finalizado el trabajo. [13]
Precauciones generales [ editar ]
El cálculo de las distancias mínimas de aproximación tiene en cuenta las sobretensiones de conmutación y otros transitorios. Los sistemas de transmisión a menudo están equipados con dispositivos de protección coordinados llamados autocierre , que son interruptores automáticos que intentan rehacer un circuito automáticamente después de una falla . En el caso de que se produjera una falla, sería muy indeseable que el reenganche automático vuelva a energizar el circuito porque los límites de aproximación se reducirían considerablemente y la posición de los trabajadores podría verse comprometida. Por lo tanto, el equipo de recierre automático se vuelve inoperativo mientras se realiza el trabajo en vivo. Se puede proporcionar protección adicional contra eventos de sobretensión no planificada (como sobretensiones de conmutación) mediante un desviador de sobretensión.conocido como espacio de aire de protección portátil. [5]
Un arco eléctrico es extremadamente brillante, incluso en el ultravioleta , y puede causar un arco del ojo , una condición dolorosa y potencialmente cegadora . A los trabajadores se les puede proporcionar gafas de protección adecuadas para proteger su visión en caso de un incendio, y proporcionar defensa contra los escombros expulsados por un arco.
Las regulaciones gubernamentales pueden regular las condiciones de las condiciones de trabajo en vivo. [6] Por ejemplo, en los Estados Unidos, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional puede requerir que más de un trabajador esté presente en el sitio cuando se trabaja en equipos en vivo por encima de un voltaje específico. [14] El trabajo se puede posponer si se prevén condiciones climáticas adversas, como rayos o lluvias.
Curva de duración de carga
Una curva de duración de la carga ilustra la variación de una cierta carga en una forma descendente, de modo que la mayor carga se grafica a la izquierda y la más pequeña a la derecha. En el eje del tiempo, se da la duración del tiempo durante el cual cada cierta carga continúa durante el día.
Hay algunos datos sobre el LDC que se pueden resumir como:
- El LDC es una disposición de todos los niveles de carga en un orden de magnitud descendente.
- el área debajo de los PMA representa la energía demandada por el sistema (consumida).
- Se puede utilizar en el despacho económico, la planificación de sistemas y la evaluación de confiabilidad.
- es más conveniente tratar que la curva de carga.
Se utiliza una curva de duración de la carga (LDC) en la generación de energía eléctrica para ilustrar la relación entre los requisitos de capacidad de generación y la utilización de la capacidad.
Un LDC es similar a una curva de carga, pero los datos de demanda se ordenan en orden descendente de magnitud, en lugar de cronológicamente. La curva de LDC muestra los requisitos de utilización de la capacidad para cada incremento de carga. La altura de cada sector es una medida de la capacidad, y el ancho de cada sector es una medida de la tasa de utilización o del factor de capacidad . El producto de los dos es una medida de energía eléctrica (por ejemplo, kilovatios / as).
Una curva de duración del precio muestra la proporción de tiempo durante el cual el precio superó un cierto valor.
En conjunto, la curva de duración del precio y la curva de duración de la carga permiten que el analista comprenda el comportamiento del mercado de la electricidad, por ejemplo, la probabilidad de que la planta de energía pico se requiera para el servicio y el impacto que esto podría tener en el precio .
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