21 mar 2024
En Profundidad: Monitoreo de Eventos de Galope en Clima Extremo
El galope es una vibración de alta amplitud y baja frecuencia inducida por viento en líneas eléctricas aéreas. Es causado por viento cruzado moderadamente fuerte y constante que actúa sobre una superficie de conductor asimétricamente congelada, creando movimiento periódico conocido como galope. El galope severo puede causar descargas debido al contacto fase-fase y fase-tierra resultando en una falla o corte subsecuente. El movimiento aumentado del conductor también puede causar falla mecánica del conductor, amortiguadores, aisladores o incluso la torre.
Mitigando el riesgo asociado con galope usando las estaciones de monitoreo de Laki Power
Para abordar los riesgos asociados con galope, los Operadores de Sistemas de Transmisión (TSO) han implementado estaciones de monitoreo de Laki Power. Estas estaciones sirven el propósito de monitorear varios parámetros como acumulación de hielo en líneas eléctricas, cabeceo y balanceo del conductor, temperatura ambiente, humedad, velocidad del viento y dirección del viento. Al monitorear continuamente estos factores, el operador de red puede identificar áreas afectadas por formación de hielo, y obtener información en tiempo real cuando ocurre un evento de galope. Adicionalmente, el TSO puede determinar el tipo de hielo presente y calcular la carga de hielo y por lo tanto si la carga de hielo se vuelve crítica, pueden despachar equipos para remover la acumulación de hielo.
La estación de monitoreo LKX-201 autoalimentada en una línea eléctrica aérea de alto voltaje.
Además, monitorear el comportamiento del conductor a lo largo del tiempo y capturar eventos de galope proporciona información valiosa para el diseño de líneas eléctricas. Al estudiar los patrones de galope y entender las condiciones específicas que llevan a tales vibraciones, los ingenieros pueden tomar decisiones informadas sobre dónde instalar amortiguadores y cuántos se necesitan. Este enfoque basado en datos ayuda a optimizar la colocación y número de amortiguadores, mejorando la efectividad de su despliegue en mitigar el galope.
Incidente de galope de 3 días en el este de Islandia
Fljótdalslína 4 es una línea de transmisión ubicada en el este de Islandia y se extiende desde una subestación en Fljótsdalur hasta la fundidora de aluminio en Reyðarfjörður. La longitud total de la línea eléctrica es 52.9 km, y se extiende a través de valles y terreno montañoso. El este de Islandia frecuentemente experimenta las condiciones meteorológicas más extremas con nieve intensa durante el invierno y las temperaturas más cálidas durante el verano. Después de la gran tormenta de 2019, que causó cortes de energía a través de Islandia, Landsnet, el TSO islandés instaló una estación de monitoreo de Laki Power en la línea eléctrica FL4 junto a una torre que falló durante la tormenta. Dos años después de la gran tormenta, la estación de monitoreo de Laki Power capturó un evento de galope de tres días que se describe a continuación.
19 de diciembre de 2022
El 19 de diciembre, un ala de hielo de 1.5 cm se formó en el conductor durante la noche. La dirección del viento era perpendicular a la línea eléctrica y la velocidad del viento aumentó gradualmente conforme la mañana progresaba. A las 11am se observaron y registraron las primeras oscilaciones en la interfaz de software de Laki Analytics. Conforme el día avanzó, la velocidad del viento superó los 15 m/s y el galope se volvió más severo. Durante la noche la velocidad promedio del viento fue 17 m/s y dirección del viento perpendicular a la línea de transmisión, indicando una continuación del galope durante la noche.
Vista de línea desde la estación de monitoreo LKX-201 en Hallormsstaðaháls Islandia el 19 de diciembre de 2022, con la superposición de medición digital para estimar el grosor del hielo.
20 de diciembre de 2022
La mañana del 20 de diciembre la velocidad del viento se mantuvo por encima de 15 m/s y el diámetro del ala de hielo había aumentado a 3 cm. Una vez que amaneció, vimos galope extremo de los cables de fase. Alrededor de las 11 de la mañana el ala de hielo se cayó del cable de fase del medio, llevando a una disminución en oscilación para esa fase particular. Sin embargo, el cable de fase izquierdo continuó galopando y conforme el día avanzó la velocidad del viento aumentó a 18 m/s y observamos grandes oscilaciones del cable de fase izquierdo y acumulación de hielo una vez más. Durante la noche, la velocidad promedio del viento se mantuvo sobre 15 m/s con la dirección del viento perpendicular a la línea de transmisión, indicando una continuación del galope durante la noche.
21 de diciembre de 2022
En la mañana del 21 de diciembre, el ala de hielo en el conductor había aumentado aún más a 4 cm, mientras la velocidad del viento se mantuvo alrededor de 15 m/s, con la dirección del viento perpendicular a la línea de transmisión. Durante todo el día el galope extremo continuó en los cables de fase hasta medianoche. Posteriormente, la velocidad del viento disminuyó y se mantuvo por debajo de 10 m/s. A pesar de que la dirección del viento permaneció perpendicular a la línea eléctrica, la velocidad del viento fue insuficiente, llevando al final del evento de galope de tres días. Una visión general del evento de galope registrado en el Laki Power Analytics Studio se puede ver a continuación.
Captura de pantalla del evento de galope registrado por el Laki Power Analytics Studio.
Comparando los días antes y después del evento de galope
La siguiente tabla describe las distinciones entre los días cuando ocurrió galope y cuando no. Los factores clave considerados son velocidad del viento y acumulación de hielo en el conductor. El 18 de diciembre, no había acumulación de hielo en el conductor, y la velocidad del viento era baja. El 22 de diciembre, aunque había un ala de hielo en el conductor, la velocidad del viento fue insuficiente para que ocurriera galope.
Procedimientos después de un evento de galope
El evento de galope no causó ningún daño en la línea de transmisión de Landsnet. Durante todo el evento de galope de tres días, Landsnet utilizó efectivamente la interfaz de usuario de Laki Power para monitorear activamente tanto la línea de transmisión como las condiciones meteorológicas prevalecientes en tiempo real. Un equipo de línea dedicado permaneció en espera, listo para responder a cualquier daño potencial. Gracias a la combinación de carga ligera de hielo en la línea y monitoreo continuo por la estación de Laki Power, Landsnet pudo evitar despachar un equipo para evaluación de daños.
Las características clave en el LKX-201 que resultaron altamente ventajosas para Landsnet fueron el sistema de cámara óptica 4K y el sensor de viento. El sensor de viento proporcionó datos inmediatos sobre velocidad del viento y el ángulo al cual el viento interactuó con las líneas eléctricas, indicando un viento perpendicular sostenido durante la duración de tres días. Simultáneamente, el sistema de cámara corroboró esta información, confirmando formación mínima de hielo en las líneas y ausencia de daño visible.
Aunque el galope no resultó en un corte de energía, aún es ventajoso estar consciente de su ocurrencia y su ubicación específica. El galope frecuente puede imponer estrés adicional en el equipo, potencialmente acortando su vida útil y necesitando inspecciones más frecuentes. Por lo tanto, tener esta información permite que se tomen medidas proactivas, como monitoreo y mantenimiento aumentados, para mitigar los impactos potenciales del galope en la infraestructura.
Las estaciones de monitoreo de Laki Power nos proporcionaron conocimientos invaluables en tiempo real sobre las condiciones de nuestra línea de transmisión durante el desafiante evento de galope de tres días. Usando los datos precisos del sensor de viento, complementados por confirmaciones visuales del sistema de cámara, hicimos la transición de un enfoque reactivo a uno proactivo.
Þórarinn Bjarnason - Jefe de O&M de Red, Landsnet