Entendiendo los cables de transmisión eléctrica subterráneos
Cables subterraneos
Los cables subterráneos tienen diferentes técnicas.Requisitos que las líneas aéreas y tienen diferentes impactos ambientales. Debido a sus diferentes necesidades físicas, ambientales y de construcción, la transmisión subterránea generalmente cuesta más y puede ser más complicada de construir que las líneas aéreas.
Cables subterráneos XLPE de izquierda a derecha: 345 kV, 138 kV, 69 kV y distribución.
El diseño y la construcción de líneas de transmisión subterráneas difieren de las líneas aéreas debido a dos importantes desafíos técnicos que deben superarse. Estos son:
- Proporcionar suficiente aislamiento para que los cables puedan estar a pulgadas de material conectado a tierra.
- Disipando el calor producido durante laFuncionamiento de los cables eléctricos. La primera línea de transmisión subterránea fue una línea de 132 kV construida en 1927. El cable estaba lleno de fluido y con papel aislado. El fluido era necesario para disipar el calor.
Hay dos tipos principales de metroLíneas de transmisión actualmente en uso. Un tipo se construye en una tubería con fluido o gas bombeado o circulado a través y alrededor del cable para administrar el calor y aislar los cables. El otro tipo es un cable dieléctrico sólido que no requiere líquidos ni gas y es un avance tecnológico más reciente.
Los tipos comunes de construcción de cables subterráneos incluyen:
- Tubería de alta presión, llena de fluido (HPFF)
- Tubería de alta presión, llena de gas (HPGF)
- Autocontenido lleno de líquido (SCFF)
- Cable macizo, polietileno reticulado (XLPE)
Cable tipo tubo de alta presión y relleno de fluido
Una línea de transmisión subterránea de tubería de alta presión con llenado de fluido (HPFF) consiste en una tubería de acero que contiene tres conductores de alta tensión. Cada conductor está hecho de cobre o aluminio; con aislamiento de papel kraft impregnado con aceite de alta calidad; y cubierto con blindaje metálico (generalmente de plomo) y cables de deslizamiento (para protección durante la construcción).
Dentro de los tubos de acero, tres conductores sonrodeado por un aceite dieléctrico que se mantiene a 200 libras por pulgada cuadrada (psi). Este fluido actúa como aislante y no conduce la electricidad. El fluido dieléctrico presurizado evita las descargas eléctricas en el aislamiento de los conductores. Una descarga eléctrica puede hacer que la línea falle. El fluido también transfiere el calor de los conductores. El fluido suele ser estático y elimina el calor por conducción. En algunas situaciones, el fluido se bombea a través de la tubería y se enfría mediante el uso de un intercambiador de calor. Los cables con fluidos bombeados requieren estaciones de bombeo sobre tierra, generalmente ubicadas dentro de subestaciones.
Las estaciones de bombeo monitorean la presión yTemperatura del fluido. Hay un dispositivo tipo radiador que mueve el calor de los cables subterráneos a la atmósfera. El aceite también se monitorea por cualquier degradación o problema con los materiales del cable. La tubería exterior de acero protege a los conductores de daños mecánicos, infiltración de agua y minimiza la posibilidad de fugas de aceite. La tubería está protegida del ambiente químico y eléctrico del suelo mediante un revestimiento y protección catódica.
Los problemas asociados con las líneas de transmisión subterráneas del tipo de tubería HPFF incluyen problemas de mantenimiento y posible contaminación de los suelos circundantes y las aguas subterráneas debido a fugas de aceite.
Cable de alta presión, lleno de gas, tipo tubo
El tipo de tubería de alta presión, lleno de gas (HPGF) deLa línea de transmisión subterránea es una variación del tipo de tubería HPFF, descrita anteriormente. En lugar de un aceite dieléctrico, se utiliza gas nitrógeno presurizado para aislar los conductores. El gas nitrógeno es menos efectivo que los fluidos dieléctricos para suprimir las descargas eléctricas y el enfriamiento.
Para compensar esto, el aislamiento de los conductores es aproximadamente 20 por ciento más grueso que el aislamiento en tuberías llenas de líquido.
Figura 1 - Sección transversal de tipo de tubería HPFF o HPGF
Un aislamiento más grueso y un tubo más cálido reducen laCantidad de corriente que la línea puede transportar de forma segura y eficiente. En caso de una fuga o rotura en el sistema de cable, el gas nitrógeno es más fácil de tratar que el aceite dieléctrico en el entorno circundante.
Autocontenido, tipo de tubería llena de fluido
El tipo de tubería autocontenido y lleno de fluido (SCFF)La transmisión subterránea se utiliza a menudo para la construcción de transmisión submarina. Los conductores son huecos y están rellenos con un fluido aislante que se presuriza a 25 a 50 psi. Además, los tres cables son independientes entre sí. No se colocan juntos en una tubería.
Cada cable consta de un conductor lleno de fluido, aislado con papel kraft de alta calidad y protegido por una funda de plomo-bronce o aluminio y una funda de plástico.
El fluido reduce la posibilidad de electricidad.Descarga y fallo de línea. La funda ayuda a presurizar el fluido del conductor y la cubierta de plástico mantiene el agua afuera. Este tipo de construcción reduce el riesgo de una falla total, pero los costos de construcción son mucho más altos que los de una sola tubería utilizada para construir los sistemas HPFF o HPGF.
Cable macizo, polietileno reticulado
El polietileno reticulado (XLPE) subterráneo.La línea de transmisión a menudo se llama cable dieléctrico sólido. El material dieléctrico sólido reemplaza el líquido presurizado o el gas de los cables tipo tubería. El cable XLPE se ha convertido en el estándar nacional para líneas de transmisión eléctrica subterráneas de menos de 200 kV.
Figura 3 Sección transversal del cable XLPE
Ahi esta Menos mantenimiento con el cable macizo., pero las inminentes fallas de aislamiento son mucho másDifícil de monitorear y detectar. El diámetro de los cables XLPE aumenta con la tensión. Cada línea de transmisión requiere tres cables separados, similares a los tres conductores requeridos para las líneas de transmisión sobre tierra. No están alojados juntos en una tubería, sino que están colocados en ductos de concreto o enterrados uno al lado del otro. Cada cable consta de un conductor de cobre o aluminio y una cubierta semiconductora en su núcleo.
Un aislamiento de polietileno reticulado rodea el núcleo. La cubierta exterior del cable consiste en una funda metálica y una funda de plástico.
Para la construcción XLPE 345 kV, dos juegos de tresLos cables (seis cables) son necesarios por varios motivos, principalmente para que la capacidad del sistema subterráneo coincida con la capacidad de la línea aérea. Este diseño ayuda a limitar el alcance de cualquier falla del cable y acorta el tiempo de restauración en una situación de emergencia.
La mayoría de la transmisión subterránea requiere un aumentotiempo de inactividad para la reparación de problemas de funcionamiento o problemas de mantenimiento en comparación con las líneas aéreas. Los juegos dobles de cables permiten el reencaminamiento de la energía a través del juego de cables de respaldo, lo que reduce el tiempo de inactividad pero aumenta la huella de construcción de la línea.