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Cables de potencia

Cables de potencia

En el artículo de hoy, hablaremos acerca de los Cables de Potencia: su función, elementos e importancia de verificar su calidad.

La función primordial de los conductores eléctricos es transmitir eficientemente la energía eléctrica de un lugar a otro, a una corriente y tensión determinadas.

IMPORTANCIA DEL CONTROL DE CALIDAD DE LOS CABLES

Para llevar a cabo una función eficiente, los cables de potencia deben someterse a un control de calidad; que consiste en diversas pruebas que se realizan en los laboratorios de los fabricantes que garantiza su confiabilidad durante la operación y con ello la continuidad del servicio.

¿POR QUÉ ES IMPORTANTE LLEVAR A CABO ESTAS PRUEBAS?

Es común que los fabricantes tengan poco o ningún control sobre las operaciones de transporte, almacenaje, instalación y conexiones. Por lo tanto,

es recomendable efectuar pruebas eléctricas para tener la seguridad de que el cable

se encuentra en buenas condiciones para entrar en servicio.

De esta forma se evita que con el tiempo, el cable de operación revele algún daño existente de origen en la fabricación o durante su instalación, todo por no ser detectados durante las pruebas de fábrica o de instalación.

La corriente eléctrica máxima que pueden transportar los cables, en cada condición de operación debe ser menor o igual a la capacidad de conducción de corriente determinada mediante los cálculos basados en métodos de ingeniería reconocidos para tal fin, tomando en cuenta las temperaturas máximas de operación.

Un aspecto importante que se debe tomar en cuenta es el aterrizaje de las pantallas metálicas de los cables ya que la capacidad de conducción de corriente de los cables depende de ello.

TIEMPO DE LIBERACIÓN DE FALLAS A TIERRA

Cables con un nivel de aislamiento de 100%:
Se utilizan en sistemas provistos con dispositivos de protección, tales que las fallas a tierras se eliminen tan pronto como sea posible, pero en cualquier caso cerca de un minuto.

Cables con nivel de aislamiento de 133%:
Corresponden a los designados anteriormente para los sistemas no aterrizados.
Estos cables pueden ser utilizados en caso de que no puedan cumplirse los requisitos de eliminación de falla de la categoría 100% de nivel de aislamiento, pero en los que exista una seguridad razonable de que la sección que presenta la falla será desenergizada en un tiempo no mayor de una hora. Así mismo, pueden ser utilizados cuando sea deseable emplear un espesor de aislamiento adicional al de los cables con 100% de nivel de aislamiento.

Tensión máxima de operación
La tensión máxima de operación entre fases puede exceder la tensión nominal entre fases de los cables (la cual es de 5 kV, 15 kV,25 kV o 35 kV, según sea el caso), en 5% durante la operación continua del cable o en 10% en emergencias de una duración no mayor a 15 minutos.

¿Qué aspectos importantes relacionados con la seguridad se deben tomar en cuenta?
– La pantalla metálica de los cables debe ser considerada como conductor de baja tensión, es decir que pude haber tensión y/o corriente presentes en ellas.

– Antes de instalar cables en ductos, se debe verificar por medio de cálculos basados en métodos de ingeniería reconocidos para tal fin, que las tensiones máximas de jalado y las presiones laterales máximas, que soportan los cables no van a ser excedidas durante la instalación.

– Los valores de tensión máxima de jalado y presión lateral máximas serán proporcionadas a CFE por el fabricante de los cables.

– En caso en que los cables vayan a operar con las pantallas metálicas aterrizadas en un punto, o empleando algún método especial, se debe de verificar la tensión inducida en las pantallas en el extremo contrario al punto de aterrizaje no exceda de 55 v en condiciones de operación normal.

Elementos del cable

– Conductor

– Pantalla sobre el conductor

– Un material semiconductor, que sirve de interface entre conductor y aislamiento. El redondeo de la superficie conductor que se logra, resulta fundamental para mantener las líneas de campo dieléctrico radiales, y la mejor operación del material aislante.

– Aislamiento.

La estabilidad térmica del polietileno reticulado debe ser tal que le permita admitir en régimen permanente temperaturas de trabajo en el conductor de hasta 90 °C, y tolerar temperaturas de cortocircuito de 250 °C.

Semiconductora sobre aislamiento: Capa extruida de material semiconductor.
La capa semiconductora externa está formada por una mezcla extruida y reticulada de características químicas semejantes a las del aislamiento, pero de baja resistencia eléctrica.

Pantalla metálica
Puede estar formada por una cubierta de aleación de plomo, aluminio soldado sin costura, cobre soldado sin costura, por una cinta longitudinal de cobre corrugado y otros diseños. Asimismo, la pantalla puede ser obturada para evitar la propagación longitudinal del agua. Proporciona un sello hermético a prueba de agua y una trayectoria para corriente de corto circuito.

Cubierta exterior
De polietileno termoplástico PE, de muy bajo índice de higroscopicidad o de PVC especialmente resistente a la humedad y agentes atmosféricos y con excelentes características mecánicas.

Antes de poner en servicio un cable de potencia, este deberá probarse para tener la seguridad de que tanto el propio cable como sus accesorios (terminales), soportarán las condiciones operativas a que serán sometidos.

La elevación de la temperatura durante los ciclos de carga puede causar cambios importantes en las dimensiones del sistema. Cuando los cables están directamente enterrados, muchas veces el efecto de estos cambios se observan en las terminales o empalmes del cable.

Las fuerzas termomécanicas durante la expansión que se lleva a cabo dentro de la unión o empalme pueden llegar reacomodar o incluso a deformar el empalme.

En el diseño del empalme o terminal se hace necesario considerar medios adecuados de soporte que resulten suficientes para evitar el efecto de las fuerzas termomecánicas.

De acuerdo con AEIC CS-7, cables con aislamiento XLP hasta 138 kV pueden operar a una temperatura de máxima en el conductor de 90 °C; la temperatura para emergencias es normalmente de 105 °C.

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