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CONDUCTORES DE ALTA Y MEDIA TENSIÓN (Aéreos y Subterráneos)

UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL, SISTEMAS E INFORMATICA ESCUELA ACADEMICA DE INGENIERIA INDUSTRIAL

CONDUCTORES DE ALTA Y MEDIA TENSIÓN

jhon CONDUCTORES DE ALTA TENSIÓN Las líneas de alta tensión son las de mayor tensión en un Sistema Eléctrico, las de mayor longitud y las que manipulan los mayores bloques de potencia. Enlazan entre sí las diferentes regiones del país. Su función es intercambiar energía entre las regiones que unen, por lo que la transferencia de potencia puede ser en ambos sentidos. Para transportar la energía eléctrica a grandes distancias, minimizando las pérdidas y maximizando la potencia transportada, es necesario elevar la tensión de transporte. La tensión en los circuitos de transmisión puede extenderse desde 69 kV - 750 kV. Un aumento de tensión significa una disminución de la intensidad que circula por la línea, para transportar la misma potencia, y por tanto, las pérdidas por calentamiento de los conductores y por efectos electromagnéticos. A mayor tensión, menor intensidad y, en consecuencia, menor pérdida energética, lo cual es muy importante si se toma en consideración el hecho de que las líneas de alta tensión suelen recorrer largas distancias.

Cables A la hora de elegir un cable se han de tener en cuenta una serie de condicionantes, en base a los cuales hacen que cada línea tenga un cable más apropiado que el resto. Según el aislamiento y el material utilizado, los cables se dividen en: a) Por la condición del aislamiento se dividen en:

 Cables con aislamiento de papel impregnado

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Tienen una elevada resistencia al envejecimiento y a la ionización, y una resistencia intrínseca a la humedad por la inevitable presencia de la cubierta de plomo. Sin embargo la presencia del plomo desaconseja el uso en aquellas instalaciones donde se prevea la posibilidad de modificar el trazado, debido a su mala manejabilidad y su peso. Es un cable idóneo para la red subterránea de Alta Tensión, ya que su bajo índice de averías reduce al mínimo la reapertura de las zanjas para las reparaciones, al tiempo que mantiene una regularidad de servicio muy buena.

 Cables con aislamiento de dieléctrico seco Es más ligero que los cables de papel impregnado. Posee una excelente rigidez dieléctrica, soporta altas temperaturas y resiste perfectamente la acción de la humedad (aislamiento seco EPR, etileno-propileno). b) Por la constitución del material conductor:

   Cables con conductor de aluminio  

 

La elección entre cables con estos conductores debe basarse en las propiedades de ambos metales y el aspecto económico: A igualdad de carga, la sección del aluminio debe ser aproximadamente un 55% superior a la del cobre. A igualdad de sección del conductor, la carga de un cable de aluminio es el 78% de la del cable de cobre. La comparación debe efectuarse siempre entre un cable de aluminio capaz de transportar la misma carga que otro de cobre, teniendo en cuenta una determinada caída de tensión admisible.

Características Generales En los cables eléctricos de AT más habituales se pueden identificar cuatro partes diferenciadas con distintas funciones:  Tensión máxima de operación: 69 000 V.  Niveles de aislamiento de 100% (categoría I) 2

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 Temperatura máxima de operación: 90°C.  El conductor es de cobre suave o de aluminio duro 1 350 en cableado concéntrico comprimido y en calibres de 253,4 a 760,1 mm2 (500 a 1 500 kcmil).  Opcional: conductor compacto.  El aislamiento es de etileno propileno (EPR).  La pantalla metálica está formada por alambres de cobre y cinta de cobre dispuesta en hélice abierta sobre los alambres. El número de alambres y el área de su sección transversal se calculan para cada instalación particular.  La cubierta es de poli cloruro de vinilo (PVC) resistente a la propagación de la flama.  La cubierta es de color rojo.

Ventajas Su pantalla metálica:      

Confina y uniformiza el campo electrostático. Permite operar equipos de protección contra fallas eléctricas. La cubierta le proporciona protección adicional contra malos tratos durante la instalación y operación del cable. Su cubierta anti flama, es resistente a la intemperie, luz solar y agentes químicos. Puede instalarse directamente enterrado. Excelentes características eléctricas y mecánicas.

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cristina Clasificación de Líneas de Alta Tensión a. Líneas de 3ª categoría  Tensión Nominal: Superior a 1.000 e igual o inferior a 30.000 voltios.  Usos: Distribución y generación. En algunos casos puntuales, también son tensiones de utilización, como en el caso de ferrocarriles eléctricos. b. Líneas de 2ª categoría  Tensión Nominal: Superior a 30.000 e igual o inferior 66.000 voltios.  Usos: Transporte. c. Líneas de 1ª categoría 

Tensión Nominal: Superior a 66.000 e inferior a 220.000 voltios.



Usos: Transporte a grandes distancias.

d. Líneas de categoría especial  Tensión Nominal: Igual o superior a 220.000 voltios.

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 Usos: Transporte a grandes distancias.

Conductores De Alta Tensión Aéreos Los conductores de las líneas aéreas de alta tensión se construyen con un núcleo de alambres de acero que contribuyen a la resistencia mecánica, rodeado de una formación de alambres de aleación de aluminio tal como ilustra la figura 15. Los valores más corrientes suelen ser:

300/50 mm2

240/40 mm2

150/25 mm2

95/15 mm2

70/12 mm2

50/8 mm2

120/20 mm2

La primera cifra es la sección útil del aluminio y que conduce la corriente. La segunda es el acero.

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Es muy común que para cada fase, se utilice más de un conductor. En las figuras 12 y 13 se puede apreciar que cada fase se compone de 4 conductores, como los de la figura 15. Esto hace necesario el empleo de accesorios metálicos, la morseteria o graperia, que en tensiones muy alta, requieren un delicado diseño.

Una línea importante de transmisión de energía es una obra de ingeniería, que tiene mucho que ver con la ingeniería eléctrica y la ingeniería civil. Cuando se decide ejecutar esta obra entre dos puntos distantes, lo primero que se debe examinar, es la traza, o sea, el recorrido. Esto implica un cuidadoso estudio topográfico para encontrar la mejor solución, junto con el estudio de suelos, para poder dimensionar las fundaciones. Con los elementos se optimiza el problema y se determina el vano económico que se ha de usar, que hace mínimo el costo. En la figura 18 vemos un ejemplo de traza, en que para el cruce de un río y la subida de una sierra, hay que adaptarse al terreno, lo que obliga a la adopción de torres de tipo especial, de retención, más caras. En los tramos lineales se pueden usar torres de suspensión, todas iguales, con ventaja en los costos.

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andri CONDUCTORES ta DE MEDIA TENSIÓN El progresivo desarrollo de las técnicas ha conducido a una correcta utilización del aluminio como conductor eléctrico. Pero ha sido el encarecimiento del cobre, el que ha introducido el afianzamiento del aluminio en la industria eléctrica. Desde hace años la mayoría de las conducciones eléctricas están tendidas en aluminio, siendo empleado hoy en día para conducciones subterráneos en media y baja tensión. Como consecuencia de la baja carga de rotura de los conductores de aluminio, surgió en Estados Unidos la fabricación de cables de conductores aluminio reforzado con alambres de acero, construida la primera línea en 1.911, en estados Unidos, continúa seguidamente en los países Europeos.

Posteriormente se comprobó que la baja resistencia del aluminio le impedía usarse, para lagunas aplicaciones, por lo que era deseable reemplazarlo por otro material. Por esta razón se creó una aleación de aluminio denominada almalec, esta contiene pequeñas adiciones de silicio y magnesio, adquiriendo una carga de rotura aproximadamente doble que la del aluminio. Si a todo esto le añadimos el alma de acero, se obtienen los cables de almalecacero de indudables ventajas cuando se trata de salvar grandes vanos.

Principales Aplicaciones Los cables de energía con pantalla de plomo se utilizan principalmente en la alimentación y distribución primarias de energía eléctrica, en plantas industriales donde las características ambientales son particularmente agresivas (refinerías, plantas químicas, etc.), o donde se requiera la protección contra el ingreso de humedad o agentes externos que las pantallas continuas de plomo proporcionan. Pueden instalarse en ductos o charolas, en directamente enterrados.

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Tipos de Conductores  Cables De Aluminio Están formados por alambres de aluminio, en estado duro, cableado en capas concéntricas. El sentido de la hélice del cableado es contrario en cada capa, pero el de la capa exterior debe de ser siempre a la derecha.

 Cables De Aluminio Acero Los cables de aluminio- acero están formados por un alma de uno o varios alambres de acero galvanizado, cableados, sobre la que a su vez se cablean alambres de aluminio en una o varias capas. Los sentidos de las hélices de cableado se van alternando en capas sucesivas, de tal forma que loa capa exterior quede siempre con arrollamientos a la derecha.  Cables Comprimidos Y Compactos Si a un conductor clásico formado por alambres de aluminio o aluminio-acero, le damos durante el proceso de cableado una fase de estirado o de laminado a los alambres de la capa exterior, estos adquieren una sección de forma sectorial disminuyendo o eliminando prácticamente, según sea el grado de deformación, los espacios huecos existentes entre dichos alambres.  Cables De Almalec-Acero Como se indicó anteriormente el aluminio tiene poca resistencia para conducciones eléctricas, por ello se alea con otros elementos principalmente, silicio, magnesio, manganeso, cobre, y otros en menor proporción, que confieren a este conductor una resistencia muy superior. La resistencia eléctrica de los cables de almalec-acero, se considera debida únicamente a la sección de almalec, despreciándose la conductividad de la sección de acero.

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Características Tensión máxima de operación: 5 000 a 35 000 V entre fases (100 y 133% Nivel de aislamiento). Temperatura máxima de operación: 90°C (130° C en condición de sobrecarga, 250° C en condición de cortocircuito). El conductor es de cobre, en calibres de 13,3 a 506,7 mm2 (6 AWG a 1 000 kcmil). El aislamiento es de Polietileno de cadena cruzada (XLPE) Pantalla metálica continúa de plomo. Cubierta exterior de Policloruro de Vinilo (PVC) resistente a la propagación de la flama. La cubierta exterior es de color rojo.

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caro Ventajas \ \ \

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Los conductores son cables de cobre suave desnudo en cableado concéntrico clase "B". Satisfacen la prueba de resistencia a la propagación de la flama. La pantalla de plomo proporciona una barrera continua contra el ingreso radial de agua, humedad u otros contaminantes al interior del cable, además de ser resistente a la corrosión y al ataque de la mayoría de los agentes químicos presentes en instalaciones industriales. La pantalla metálica de plomo:  Permite hacer conexiones a tierra, para mejorar las condiciones de seguridad del personal durante la operación del cable.  Confina y uniformiza el campo electrostático.  Permite operar equipos de protección contra fallas eléctricas. La cubierta exterior proporciona al cable protección mecánica contra la abrasión y el maltrato mecánico durante la instalación, así como al ataque de una gran variedad de agentes químicos y contaminantes ambientales e industriales.

Colocación Y Tendido De Los Cables Subterráneos Los cables subterráneos se instalarán en el terreno practicando en este una zanja, de unos 60 cm. de anchura, para que el obrero pueda moverse dentro de la misma, tendrá una profundidad de 1,10 metros, en el fondo de la misma se colocará una capa de arena fina de un espesor de 10 a 15 cm, sobre la misma se colocará el cable y sobre el otra capa de la misma arena.

Para advertir de la presencia del cable, cuando se realizasen trabajos posteriores, sobre la capa de arena se colocará una fila continua de ladrillos, colocados en sentido transversal al conductor, continuando con el relleno y a una distancia del fondo de la zanja de 70 cm.

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Los cables se situarán en zanjas, separadas 50 cm de las tuberías de agua y gas.

En las calles carreteras y demás vías de carácter público, se colocará los cables, siempre que sea posible fuera de la zona destinada al servicio de rodadura y de máxima circulación. En los cruces de vías, los cables se colocarán en el interior de tubos de cemento, al objeto de no volver a levantar el pavimento, en caso de avería pudiendo sacar fácilmente el conductor. El diámetro de los tubos deberá de ser aproximadamente doble del diámetro exterior del cable.

Empalmes de Cables Media Tensión Los cables subterráneos son remitidos por el fabricante en bobinas que tienen una longitud determinada, por lo que para realizar un determinado trazado es preciso empalmar los distintos trozos, de forma que el aislamiento del cable en los empalmes tenga igual valor que si se tratara de un solo cable continuo. Por otro lado las uniones se hallan sometidas a las presiones que rodean el terreno, y por tanto es preciso protegerlas con cajas de fundición, en determinados tipos de conductores, en cuyo interior se colocan los extremos del cable que ha de empalmarse. Las cajas terminan en manguitos cuyos diámetros corresponden al de la envolvente de plomo del cable. Una vez realizado el empalme, en el interior de la caja se introduce una mezcla de asfalto, cera fósil y parafina, que suministran las casas dedicadas a la fabricación de cables subterráneos.

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