Contenido

Aunque los sistemas de alta tensión se definen como aquellos que operan a cualquier voltaje superior a 1000 V, la mayoría de los cables se usan para tensiones superiores a los 10 000 V. Aquellos cables que operan en el rango de 10 a 33 kV son llamados cables de media tensión, y los que trabajan por encima de los 50 kV se denominan cables de alta tensión..

Los cables modernos de alta tensión tienen un diseño simple, consistente de pocas partes. De acuerdo con la figura 1, los cables de alta tensión están compuestos por las siguientes partes:.

• - Conductor: Es el encargado de transportar la corriente, y normalmente es fabricado en cobre o aluminio. Los conductores con sección transversal de 2000 mm² pueden transportar corrientes de hasta 2000 amperios. Generalmente es habitual que a cada fibra individual se le deforme previamente para facilitar una mejor circunferencia.

• - Pantalla semiconductora interna: Su función es distribuir uniformemente el campo eléctrico alrededor del conductor. Está integrada en la capa interna del aislamiento.

• - Aislamiento: Soporta el campo eléctrico en el interior del cable. Está compuesto por un material aislante como el XLPE, el cual es razonablemente flexible y puede operar en temperaturas de hasta 120 °C.

• - Pantalla semiconductora externa: Su función es distribuir uniformemente el campo eléctrico alrededor del aislamiento. Está integrada en la capa externa del aislamiento. La función de ambas pantallas semiconductoras es prevenir cavidades llenas de aire entre el metal conductor y el dieléctrico, evitando pequeñas descargas eléctricas") que podrían dañar el aislamiento.

• - Pantalla metálica:Sirve como conductor a tierra y conducirá la corrientes de pérdida si es necesario. Dependiendo del diseño, está hecha por hilos de cobre que rodean el cable de forma helicoidal, o bien, una lámina de aluminio o cobre.

Qualidade

Durante o desenvolvimento do isolamento de alta tensão, que durou quase meio século, duas características foram consideradas fundamentais para garantir a qualidade do cabo. Primeiro, o uso de camadas semicondutoras. Estas camadas devem ser absolutamente lisas, sem sequer saliências de alguns micrômetros “Micrômetro (unidade de comprimento)”). Além disso, a fusão entre o isolamento e estas camadas deve ser absoluta; Qualquer fissão, bolha de ar ou qualquer outro defeito das mesmas dimensões mencionadas acima pode prejudicar as características de falha do cabo.

Outro aspecto importante é que o isolamento não deve apresentar nenhuma inclusão, cavidade ou qualquer outro defeito similar. Qualquer defeito deste tipo encurta a vida útil do cabo, que deve ser da ordem de 30 anos ou mais.

A cooperação entre fabricantes de cabos e fabricantes de materiais resultou na classificação do XLPE com especificações muito precisas. A maioria dos fabricantes de XLPE especifica uma classificação “extra limpa”, onde o número e o tamanho das partículas estranhas são garantidos. A matéria-prima deve ser embalada e armazenada em sala limpa na máquina que fabrica o cabo. O desenvolvimento das extrusoras plásticas e da reticulação tornaram o processo de fabricação livre de defeitos e impurezas no isolamento. O controle de qualidade final é realizar um teste de descarga parcial de intensidade muito alta de 50 ou 60 Hz (na faixa de 5 a 10 picocoulombs). Este teste é realizado em cada bobina que sai da fábrica.

Um cabo para transmissão de corrente contínua de alta tensão tem a mesma construção que um cabo de corrente alternada. Os requisitos físicos e de teste são diferentes. Neste caso a suavidade da camada semicondutora é de extrema importância. A limpeza do isolamento continua importante.

Muitos cabos HVDC são usados ​​para conexões submarinas de corrente contínua, porque distâncias superiores a 30 km não podem ser usadas em corrente alternada. O cabo mais longo actualmente instalado é o cabo Norned que liga a Noruega e os Países Baixos, que tem cerca de 600 km de comprimento e transporta 600 MW, uma capacidade semelhante a uma subestação de alta potência.

Os terminais dos cabos de alta tensão devem ter a capacidade de controlar o campo elétrico nas extremidades. Sem o terminal, o campo elétrico ficaria concentrado na extremidade do condutor terra, conforme visto na Figura 2.

As linhas equipotenciais observadas na Figura 2 são semelhantes às isolinhas de uma região montanhosa: quanto mais próximas essas linhas estiverem, mais acentuada será a inclinação e maiores serão os danos; o que neste caso equivale a uma quebra da rigidez dielétrica do material.

Para controlar as linhas equipotenciais (ou seja, para controlar o campo elétrico), é utilizado um dispositivo denominado cone de tensão ou cone de alívio, conforme visto na Figura 3. Esse dispositivo amplia a tela em uma curva logarítmica. Antes de 1960, os cones em relevo eram feitos manualmente com fita adesiva, após o processo de instalação. Esses cones eram protegidos por uma bucha, que por fora era um isolante e por dentro era preenchida com um composto dielétrico. Após a década de 1960, foi desenvolvido o terminal pré-moldado, que consistia em um corpo de borracha ou elastômero que era esticado na extremidade do cabo. Este corpo R de borracha possui um eletrodo adicionado à camada externa, que é responsável por redistribuir as linhas equipotenciais para garantir uma baixa concentração do campo elétrico.

O objetivo deste dispositivo, inventado pela NKF em 1964, é que o diâmetro da perfuração do corpo elástico seja menor que o diâmetro do cabo. Desta forma, a interface entre o cabo e o cone de alívio é feita por pressão mecânica, evitando a formação de cavidades ou bolhas entre o cabo e o cone. Assim, a rigidez dielétrica é evitada nesta região do cabo.

Posteriormente, na fase de construção, o dispositivo pode ser protegido com um isolador de porcelana ou silicone para uso externo, ou com acessórios que permitem a conexão do cabo a um transformador, ou a uma subestação isolada a gás.

A união de dois cabos de alta tensão causa dois problemas: primeiro, a camada semicondutora externa deve ser acoplada de forma que não haja concentração de campo, como é o caso dos terminais do cabo. Em segundo lugar, deve ser gerado um espaço livre de campo onde termina o isolamento e onde está localizado o conector de ambos os condutores. Estes problemas foram resolvidos pela NKF em Delft em 1965.

A Figura 4 mostra a seção transversal de uma emenda. De um lado da fotografia você pode ver as linhas de contorno de um cabo de alta tensão. Aqui o vermelho representa o condutor do cabo e o azul representa o isolamento do cabo. As partes pretas da imagem correspondem às partes semicondutoras da junção. A parte externa é conectada ao terra e distribui o campo elétrico da mesma forma que um terminal de cabo. A parte interna é de alta tensão e é responsável por blindar o conector do campo elétrico.

O campo é redistribuído de modo que as linhas equipotenciais sejam direcionadas suavemente do interior do cabo para o exterior da emenda.

Deve-se observar que assim como no terminal, o diâmetro do dispositivo é menor que o diâmetro do isolamento do cabo. Desta forma, é criada uma pressão permanente entre o dispositivo e a superfície do cabo para evitar cavidades ou pontos eléctricos fracos.

A instalação de uma emenda é um trabalho realizado por pessoal altamente especializado. O processo de remoção da camada semicondutora externa nas extremidades do cabo, localização dos cones de relevo, união dos condutores, etc., requer habilidade, limpeza no processo e precisão.

Cabos de raios X são usados ​​em comprimentos de vários metros para conectar a fonte de alta tensão a um tubo de raios X ou qualquer outro dispositivo de alta tensão que faça parte de equipamento científico. Esses cabos transmitem pequenas correntes da ordem de miliamperes, com tensões entre 30 e 200 kV em corrente contínua, ou às vezes até maiores. Os cabos são flexíveis, com isolamento de borracha ou outro material dielétrico, o núcleo é formado por condutores trançados e uma bainha de fio de cobre trançado. A construção possui os mesmos elementos de outros cabos de alta tensão.

Existem diferentes razões pelas quais o isolamento do cabo pode estar defeituoso, visto que materiais dielétricos sólidos ou de papel são usados ​​como isolamento. Portanto, existem vários métodos de teste e medição para verificar se um cabo está totalmente funcional ou para detectar falhas. Embora os cabos de papel sejam testados principalmente quanto à resistência de isolamento com corrente contínua, o teste mais comum para cabos com dielétrico sólido é causar uma descarga parcial. É necessário distinguir entre validar um cabo e diagnosticar um cabo. Embora os métodos de validação de cabos resultem em uma declaração de aprovação/reprovação, os métodos de diagnóstico de cabos permitem avaliar a condição atual do cabo. Com alguns testes é até possível localizar a posição do defeito no isolamento antes que ocorra a falha.

• - Transmissão de energia elétrica.

• - Corrente contínua de alta tensão.

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Aunque los sistemas de alta tensión se definen como aquellos que operan a cualquier voltaje superior a 1000 V, la mayoría de los cables se usan para tensiones superiores a los 10 000 V. Aquellos cables que operan en el rango de 10 a 33 kV son llamados cables de media tensión, y los que trabajan por encima de los 50 kV se denominan cables de alta tensión..

Los cables modernos de alta tensión tienen un diseño simple, consistente de pocas partes. De acuerdo con la figura 1, los cables de alta tensión están compuestos por las siguientes partes:.

• - Conductor: Es el encargado de transportar la corriente, y normalmente es fabricado en cobre o aluminio. Los conductores con sección transversal de 2000 mm² pueden transportar corrientes de hasta 2000 amperios. Generalmente es habitual que a cada fibra individual se le deforme previamente para facilitar una mejor circunferencia.

• - Pantalla semiconductora interna: Su función es distribuir uniformemente el campo eléctrico alrededor del conductor. Está integrada en la capa interna del aislamiento.

• - Aislamiento: Soporta el campo eléctrico en el interior del cable. Está compuesto por un material aislante como el XLPE, el cual es razonablemente flexible y puede operar en temperaturas de hasta 120 °C.

• - Pantalla semiconductora externa: Su función es distribuir uniformemente el campo eléctrico alrededor del aislamiento. Está integrada en la capa externa del aislamiento. La función de ambas pantallas semiconductoras es prevenir cavidades llenas de aire entre el metal conductor y el dieléctrico, evitando pequeñas descargas eléctricas") que podrían dañar el aislamiento.

• - Pantalla metálica:Sirve como conductor a tierra y conducirá la corrientes de pérdida si es necesario. Dependiendo del diseño, está hecha por hilos de cobre que rodean el cable de forma helicoidal, o bien, una lámina de aluminio o cobre.

Qualidade

Durante o desenvolvimento do isolamento de alta tensão, que durou quase meio século, duas características foram consideradas fundamentais para garantir a qualidade do cabo. Primeiro, o uso de camadas semicondutoras. Estas camadas devem ser absolutamente lisas, sem sequer saliências de alguns micrômetros “Micrômetro (unidade de comprimento)”). Além disso, a fusão entre o isolamento e estas camadas deve ser absoluta; Qualquer fissão, bolha de ar ou qualquer outro defeito das mesmas dimensões mencionadas acima pode prejudicar as características de falha do cabo.

Outro aspecto importante é que o isolamento não deve apresentar nenhuma inclusão, cavidade ou qualquer outro defeito similar. Qualquer defeito deste tipo encurta a vida útil do cabo, que deve ser da ordem de 30 anos ou mais.

A cooperação entre fabricantes de cabos e fabricantes de materiais resultou na classificação do XLPE com especificações muito precisas. A maioria dos fabricantes de XLPE especifica uma classificação “extra limpa”, onde o número e o tamanho das partículas estranhas são garantidos. A matéria-prima deve ser embalada e armazenada em sala limpa na máquina que fabrica o cabo. O desenvolvimento das extrusoras plásticas e da reticulação tornaram o processo de fabricação livre de defeitos e impurezas no isolamento. O controle de qualidade final é realizar um teste de descarga parcial de intensidade muito alta de 50 ou 60 Hz (na faixa de 5 a 10 picocoulombs). Este teste é realizado em cada bobina que sai da fábrica.

Um cabo para transmissão de corrente contínua de alta tensão tem a mesma construção que um cabo de corrente alternada. Os requisitos físicos e de teste são diferentes. Neste caso a suavidade da camada semicondutora é de extrema importância. A limpeza do isolamento continua importante.

Muitos cabos HVDC são usados ​​para conexões submarinas de corrente contínua, porque distâncias superiores a 30 km não podem ser usadas em corrente alternada. O cabo mais longo actualmente instalado é o cabo Norned que liga a Noruega e os Países Baixos, que tem cerca de 600 km de comprimento e transporta 600 MW, uma capacidade semelhante a uma subestação de alta potência.

Os terminais dos cabos de alta tensão devem ter a capacidade de controlar o campo elétrico nas extremidades. Sem o terminal, o campo elétrico ficaria concentrado na extremidade do condutor terra, conforme visto na Figura 2.

As linhas equipotenciais observadas na Figura 2 são semelhantes às isolinhas de uma região montanhosa: quanto mais próximas essas linhas estiverem, mais acentuada será a inclinação e maiores serão os danos; o que neste caso equivale a uma quebra da rigidez dielétrica do material.

Para controlar as linhas equipotenciais (ou seja, para controlar o campo elétrico), é utilizado um dispositivo denominado cone de tensão ou cone de alívio, conforme visto na Figura 3. Esse dispositivo amplia a tela em uma curva logarítmica. Antes de 1960, os cones em relevo eram feitos manualmente com fita adesiva, após o processo de instalação. Esses cones eram protegidos por uma bucha, que por fora era um isolante e por dentro era preenchida com um composto dielétrico. Após a década de 1960, foi desenvolvido o terminal pré-moldado, que consistia em um corpo de borracha ou elastômero que era esticado na extremidade do cabo. Este corpo R de borracha possui um eletrodo adicionado à camada externa, que é responsável por redistribuir as linhas equipotenciais para garantir uma baixa concentração do campo elétrico.

O objetivo deste dispositivo, inventado pela NKF em 1964, é que o diâmetro da perfuração do corpo elástico seja menor que o diâmetro do cabo. Desta forma, a interface entre o cabo e o cone de alívio é feita por pressão mecânica, evitando a formação de cavidades ou bolhas entre o cabo e o cone. Assim, a rigidez dielétrica é evitada nesta região do cabo.

Posteriormente, na fase de construção, o dispositivo pode ser protegido com um isolador de porcelana ou silicone para uso externo, ou com acessórios que permitem a conexão do cabo a um transformador, ou a uma subestação isolada a gás.

A união de dois cabos de alta tensão causa dois problemas: primeiro, a camada semicondutora externa deve ser acoplada de forma que não haja concentração de campo, como é o caso dos terminais do cabo. Em segundo lugar, deve ser gerado um espaço livre de campo onde termina o isolamento e onde está localizado o conector de ambos os condutores. Estes problemas foram resolvidos pela NKF em Delft em 1965.

A Figura 4 mostra a seção transversal de uma emenda. De um lado da fotografia você pode ver as linhas de contorno de um cabo de alta tensão. Aqui o vermelho representa o condutor do cabo e o azul representa o isolamento do cabo. As partes pretas da imagem correspondem às partes semicondutoras da junção. A parte externa é conectada ao terra e distribui o campo elétrico da mesma forma que um terminal de cabo. A parte interna é de alta tensão e é responsável por blindar o conector do campo elétrico.

O campo é redistribuído de modo que as linhas equipotenciais sejam direcionadas suavemente do interior do cabo para o exterior da emenda.

Deve-se observar que assim como no terminal, o diâmetro do dispositivo é menor que o diâmetro do isolamento do cabo. Desta forma, é criada uma pressão permanente entre o dispositivo e a superfície do cabo para evitar cavidades ou pontos eléctricos fracos.

A instalação de uma emenda é um trabalho realizado por pessoal altamente especializado. O processo de remoção da camada semicondutora externa nas extremidades do cabo, localização dos cones de relevo, união dos condutores, etc., requer habilidade, limpeza no processo e precisão.

Cabos de raios X são usados ​​em comprimentos de vários metros para conectar a fonte de alta tensão a um tubo de raios X ou qualquer outro dispositivo de alta tensão que faça parte de equipamento científico. Esses cabos transmitem pequenas correntes da ordem de miliamperes, com tensões entre 30 e 200 kV em corrente contínua, ou às vezes até maiores. Os cabos são flexíveis, com isolamento de borracha ou outro material dielétrico, o núcleo é formado por condutores trançados e uma bainha de fio de cobre trançado. A construção possui os mesmos elementos de outros cabos de alta tensão.

Existem diferentes razões pelas quais o isolamento do cabo pode estar defeituoso, visto que materiais dielétricos sólidos ou de papel são usados ​​como isolamento. Portanto, existem vários métodos de teste e medição para verificar se um cabo está totalmente funcional ou para detectar falhas. Embora os cabos de papel sejam testados principalmente quanto à resistência de isolamento com corrente contínua, o teste mais comum para cabos com dielétrico sólido é causar uma descarga parcial. É necessário distinguir entre validar um cabo e diagnosticar um cabo. Embora os métodos de validação de cabos resultem em uma declaração de aprovação/reprovação, os métodos de diagnóstico de cabos permitem avaliar a condição atual do cabo. Com alguns testes é até possível localizar a posição do defeito no isolamento antes que ocorra a falha.

• - Transmissão de energia elétrica.

• - Corrente contínua de alta tensão.