Los problemas de descargas disruptivas encontrados en todo el mundo confirman que el hielo y la nieve pueden disminuir significativamente el rendimiento del aislador y afectar la confiabilidad de la red. Por lo tanto, se ha publicado mucha investigación sobre este tema y Masoud Farzeneh y William Chisholm realizaron una excelente revisión en su libro "Aislantes para entornos contaminados y con hielo". El diseño adecuado de los aisladores para estos tipos de entornos de servicio es fundamental y el enfoque determinista que constituye la base de la mayoría de los diseños puede ser demasiado conservador y dar lugar a aisladores innecesariamente largos. De acuerdo con este enfoque, por ejemplo, una tensión promedio de 40 a 50 kV/m para aisladores de CC de gran diámetro con una acumulación de hielo de más de 30 mm y una conductividad del agua de 100 μS/cm podría significar la necesidad de aisladores de estación de más de 16 m de largo en el caso de los sistemas de 800 kV.

El enfoque determinista se refleja en IEEE 1783-2009, el único estándar de prueba disponible. Entre otras cosas, básicamente recomienda probar con agua de conductividad de 100 μS/cm. Pero este valor puede ser demasiado alto y no representativo de regiones montañosas relativamente limpias. Esto confirma la necesidad de un enfoque de diseño más preciso, especialmente cuando se buscan aplicaciones de CC y UHV.

Quizá se pueda considerar mejor el problema desde un punto de vista estadístico usando un enfoque similar al que se aplica para las condiciones contaminadas. En primer lugar, se deben definir cuidadosamente los diferentes parámetros ambientales, ya que estos pueden afectar el rendimiento del aislador. A la hora de caracterizar el hielo y la nieve, los más importantes son: ancho (S), densidad de masa (ρ) y conductividad equivalente del agua (σ en μS/cm, que también tiene en cuenta la presencia de contaminación). Cada uno se caracteriza por una distribución estadística. También es importante estimar cuántos eventos críticos ocurren durante un año típico (es decir, la cantidad de días con presencia de hielo y nieve en condiciones que favorecen el flashover). Luego, deben determinarse las características probabilísticas de resistencia del aislador, generalmente expresadas en términos de ISP (producto de tensión de hielo) y SSP (producto de tensión de nieve), que también tienen en cuenta factores como el tipo de tensión de tensión (AC, DC+, DC-) , diámetro del aislador, altitud, inclinación del aislador y número de aisladores en paralelo sujetos a este entorno. Finalmente, se debe definir un número aceptable de flashovers por año en función de la criticidad de estos diversos fenómenos de servicio, así como de la importancia relativa del sistema en estudio.

Inmediatamente queda claro que se necesitan muchos datos. A menudo, dicha información es limitada y se deben hacer suposiciones razonables provisionales cuando se trata de aplicar el enfoque estadístico. Esto también sugiere la necesidad de más investigación dentro de la comunidad internacional. En particular, puede ser necesario más trabajo para definir el mapeo de hielo y nieve (como se hizo para la contaminación) y para determinar la resistencia del aislador en función de la inclinación del aislador, tanto para el hielo como para la nieve. La aplicación del enfoque estadístico podría ayudar a los usuarios a comprender mejor la importancia de los diferentes parámetros y, una vez calibrados, también podría servir como una herramienta eficiente al diseñar nuevas líneas. De hecho, una vez que el enfoque ha sido calibrado sobre la base de la experiencia de campo con sistemas de CA en una determinada región, la extrapolación de la información podría usarse para diseñar sistemas de CA con mayor voltaje o incluso sistemas de CC en la misma área de servicio.

En este gráfico se muestra un ejemplo de aplicación del enfoque estadístico que se refiere a una línea de CC de 800 kV. La figura indica la longitud requerida del aislador de línea, suponiendo una cadena en 'I', en función del número aceptable de descargas disruptivas para casos de conductividad de agua equivalente de 25 y 100 μS/cm. La relevancia de la conductividad como parámetro es clara. Aceptando 1 flashover cada 10 años, una longitud de cadena de 11 m sería suficiente en el caso de 25 μS/cm pero serían necesarios más de 14 m para 100 μS/cm.

En conclusión, un diseño correcto requiere una estimación adecuada de los parámetros ambientales, así como un enfoque estadístico. Para muchos sitios, p. áreas montañosas, la conductividad máxima de 25 μS/cm podría ser representativa. Esta selección de parámetros también debe ser la base de la investigación para desarrollar y validar procedimientos de prueba rápidos, similares a los propuestos y adoptados para las pruebas de contaminación. Puede que sea hora de que IEC prepare una nueva guía integral, comenzando con el enfoque IEEE pero luego trabajando para mejorarlo.

https://www.inmr.com/insulator-performance-ice-snow/   Alberto Pigini