NORMA MEXICANA ANCE PARA USO EXCLUSIVO DE ALSTOM MEXICANA, S.A. DE C.V. NORMA PRODUCTOS ELÉCTRICOS - CONDUCTORES - CA
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NORMA MEXICANA ANCE
PARA USO EXCLUSIVO DE ALSTOM MEXICANA, S.A. DE C.V.
NORMA
PRODUCTOS ELÉCTRICOS - CONDUCTORES - CABLES DE ENERGÍA CON PANTALLA METÁLICA, AISLADOS CON POLIETILENO DE CADENA CRUZADA O A BASE DE ETILENO - PROPILENO PARA TENSIONES DE 5 kV A 115 kV - ESPECIFICACIONES Y MÉTODOS DE PRUEBA
NMX-J-142-ANCE-2000
ELECTRICAL PRODUCTS - WIRES AND CABLES - SHIELDED POWER CABLES, RATED 5 kV THROUGH 115 kV, CROSS - LINKED POLYETHYLENE OR ETHYLENE PROPYLENE - RUBBER INSULATED - SPECIFICATIONS AND TEST METHODS
La presente norma fue emitida por la Asociación Nacional de Normalización y Certificación del Sector Eléctrico, A.C., "ANCE" y aprobada por el Comité de Normalización de la ANCE, "CONANCE", y por el Consejo Directivo de la ANCE. La entrada en vigor de esta norma será 60 días después de la publicación de su declaratoria de vigencia en el Diario Oficial de la Federación. Esta norma es de aplicación nacional.
CONANCE
Publicación de la Declaratoria de Vigencia en el Diario Oficial de la Federación: 07 de marzo del 2001
Cancela a la: NMX-J-142-ANCE-1999
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Derechos Reservados Asociación Nacional de Normalización y Certificación del Sector Eléctrico, A.C. Av. Lázaro Cárdenas No. 869 Frac. 3, Col. Nueva Industrial Vallejo C.P. 07700, Del. Gustavo A. Madero México D.F. JULIO-1999, DICIEMBRE 2000
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NMX-J-142-ANCE-2000
P R E F A C I O La presente Norma Mexicana fue elaborada por el Comité de Conductores del Comité de Normalización de la Asociación Nacional de Normalización y Certificación del sector Eléctrico A.C., con la participación de las siguientes instituciones y empresas: -
ASOCIACIÓN MEXICANA DE FABRICANTES DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS, A.C. (AMEFACE).
-
COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD.
-
CONDELMEX, S.A. DE C.V.
-
CONDUCTORES DEL NORTE, S.A. DE C.V.
-
CONDUCTORES LATINCASA, S.A. DE C.V.
-
CONDUCTORES MONTERREY, S.A. DE C.V.
-
CONDUMEX.
-
INDUSTRIAS CONELEC, S.A. DE C.V.
-
INDUSTRIAS UNIDAS, S.A. DE C.V.
-
LUZ Y FUERZA DEL CENTRO.
-
SISTEMA NACIONAL DE ACREDITAMIENTO DE LABORATORIOS DE PRUEBA (SINALP), COMITÉ DE LA RAMA ELÉCTRICA - ELECTRÓNICA.
-
UNION CARBIDE QUÍMICOS Y PLÁSTICOS S.A. DE C.V.
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NMX-J-142-ANCE-2000
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ÍNDICE DEL CONTENIDO 1
Página OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN ....................................................................... 1
2
REFERENCIAS ......................................................................................................... 1
3
DEFINICIONES ........................................................................................................ 3
4
CLASIFICACIÓN ...................................................................................................... 4
5
ESPECIFICACIONES ................................................................................................. 4 5.1 Conductor.................................................................................................... 4 5.1.1 Construcción ................................................................................... 4 5.1.2 Protección contra la penetración longitudinal de agua en el conductor .... 4 5.1.3 Resistencia eléctrica de los conductores a corriente directa ................... 4 5.2 Pantalla sobre el conductor ............................................................................ 5 5.2.1 Construcción ................................................................................... 5 5.2.2 Características físicas....................................................................... 5 5.2.3 Continuidad de las capas semiconductoras extruidas ............................ 6 5.2.4 Resistividad volumétrica ................................................................... 6 5.3 Aislamiento.................................................................................................. 6 5.3.1 Material .......................................................................................... 6 5.3.2 Espesor .......................................................................................... 6 5.3.3 Diámetro sobre el aislamiento ............................................................ 8 5.3.4 Excentricidad................................................................................... 8 5.3.5 Propiedades del aislamiento............................................................... 9 5.4 Pantalla sobre el aislamiento ........................................................................ 10 5.4.1 Componente semiconductor ............................................................ 10 5.4.2 Componente metálico..................................................................... 12 5.4.3 Protección contra penetración longitudinal de agua en la pantalla......... 13 5.4.4 Liberación de gases del aislamiento .................................................. 13 5.5 Cubiertas protectoras .................................................................................. 17 5.5.1 Cubiertas termoplásticas o termofijas ............................................... 17 5.5.2 Cubierta de plomo.......................................................................... 18 5.6 Reunido de cables multiconductores y tríplex ................................................. 19 5.6.1 Cables multiconductores ................................................................. 19 5.6.2 Cables tríplex ................................................................................ 20
6
PRUEBAS ............................................................................................................. 20 6.1 Pruebas a prototipos ................................................................................... 20 6.1.1 Consideraciones de pruebas a prototipos .......................................... 21 6.1.2 Pruebas cuando se cambie el aislamiento y/o pantalla semiconductora ..... sobre el conductor ......................................................................... 21 6.1.3 Pruebas cuando se cambie la pantalla semiconductora sobre el aislamiento ................................................................................... 21 6.2 Pruebas de rutina........................................................................................ 24 6.3 Pruebas de aceptación................................................................................. 25 6.3.1 Para tramos completos deben efectuarse las siguientes pruebas .......... 25 6.4 Pruebas de campo ...................................................................................... 25
7
MÉTODOS DE PRUEBA .......................................................................................... 25 7.1 Resistencia eléctrica del conductor a corriente directa ..................................... 25 7.2 Continuidad y resistencia eléctrica del componente metálico de la pantalla a corriente directa ......................................................................................... 25 7.3 Descargas parciales .................................................................................... 26 ii
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7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 7.10 7.11 7.12 7.13 7.14 7.15 7.16
7.17 7.18 7.19 7.20 7.21 7.22 7.23 7.24
Factor de disipación .................................................................................... 26 Tensión de aguante con corriente alterna. ...................................................... 27 Alta tensión con corriente alterna ................................................................. 27 Estabilidad de la resistividad volumétrica........................................................ 27 Absorción de humedad método eléctrico........................................................ 27 Alta tensión corriente alterna larga duración .................................................. 27 Medición de espesores ................................................................................ 28 Tensión de Impulso a la ruptura .................................................................... 28 Envejecimiento cíclico ................................................................................. 29 Arborescencias forzadas en agua .................................................................. 30 Análisis dimensional .................................................................................... 30 Penetración longitudinal de agua en el conductor sellado y/o en la pantalla sobre el aislamiento ............................................................................................. 30 Prueba termomecánica (opcional).................................................................. 30 7.16.1 Aparatos y equipos ........................................................................ 31 7.16.2 Preparación de la muestra ............................................................... 31 7.16.3 Procedimiento de prueba................................................................. 32 7.16.4 Requisitos a cumplir en esta prueba ................................................. 32 Prueba de Doblez (sólo para cables 69 kV y 115 kV)....................................... 33 Doblez en frío............................................................................................. 33 Estabilidad Estructural ................................................................................. 33 Estabilidad dimensional................................................................................ 34 Cavidades y contaminantes en el aislamiento e irregularidades en las pantallas semiconductoras extruidas........................................................................... 34 Adherencia entre el aislamiento y el componente semiconductor extruido sobre el aislamiento. ............................................................................................ 35 Alargamiento en caliente y deformación permanente ....................................... 35 Pruebas de tensión con corriente directa........................................................ 35 7.24.1 Al terminar la instalación................................................................. 35 7.24.2 Después de la instalación................................................................ 36
8
MUESTREO .......................................................................................................... 36 8.1 Pruebas de aceptación al 100%.................................................................... 36 8.2 Pruebas de aceptación con otra frecuencia..................................................... 37 8.3 Criterios de aceptación ................................................................................ 39 8.3.1 Pruebas de aceptación al 100 %...................................................... 39 8.3.2 Pruebas de aceptación con otra frecuencia........................................ 39
9
MARCADO ........................................................................................................... 39 9.1 Identificación de los cables .......................................................................... 39 9.1.1 Cables con cubierta termoplástica o termofija.................................... 39 9.2 Identificación de fases................................................................................. 40
10
EMPAQUE ............................................................................................................ 40
11
BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 40
12
CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES................................................ 41
APÉNDICE A
RADIO DE CURVATURA MÍNIMO PARA LOS CABLES .................................. 43
A P É N D I C E B DEFINICIONES Y FIGURAS DE CAVIDADES, PROTUBERANCIAS Y CIRCUNVOLUCIONES ............................................................................................................. 44 iii
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PRODUCTOS ELÉCTRICOS - CONDUCTORES - CABLES DE ENERGÍA CON PANTALLA METÁLICA, AISLADOS CON POLIETILENO DE CADENA CRUZADA O A BASE DE ETILENO - PROPILENO PARA TENSIONES DE 5 kV A 115 kV - ESPECIFICACIONES Y MÉTODOS DE PRUEBA ELECTRICAL PRODUCTS - WIRES AND CABLES - SHIELDED POWER CABLES, RATED 5 kV THROUGH 115 kV, CROSS - LINKED POLYETHYLENE OR ETHYLENE PROPYLENE - RUBBER INSULATED - SPECIFICATIONS AND TEST METHODS
1
OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN
Esta Norma Mexicana establece las especificaciones y métodos de prueba que deben cumplir los cables de energía con aislamiento de polietileno de cadena cruzada (XLP) o a base de polímeros de etileno propileno (EP), para la transmisión y distribución de energía eléctrica, a tensiones de 5 kV a 115 kV entre fases, para uso en instalaciones aéreas, charolas, subterráneas o temporalmente sumergidas en agua, dependiendo de su diseño. El diseño y construcción del cable debe ser tal que pueda operar satisfactoriamente en lugares mojados, húmedos o secos y a una temperatura en el conductor que no exceda de 90 °C en operación normal, 130 °C en condiciones de operación de emergencia y 250 °C en condiciones de cortocircuito. NOTA - En el caso de cables de 69 kV y 115 kV las temperaturas de operación en condiciones de emergencia y cortocircuito deben consultarse con el fabricante.
2
REFERENCIAS
Para la correcta utilización de esta norma, es necesario consultar y aplicar las siguientes Normas Oficiales Mexicanas y Normas Mexicanas vigentes: NOM-008-SCFI
Sistema general de unidades de medida.
NMX-J-012-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Cable de cobre con cableado concéntrico para usos eléctricos - Especificaciones.
NMX-J-015
Cubiertas de plomo o sus ligas, aplicadas sobre el forro aislante de los conductores eléctricos.
NMX-J-030-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Determinación de descargas parciales en cables de energía de media y alta tensión - Método de prueba.
NMX-J-032-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Cable de aluminio con cableado concéntrico para usos eléctricos - Especificaciones.
NMX-J-036-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Alambre de cobre suave para usos eléctricos Especificaciones.
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NMX-J-142-ANCE-2000 2/44
NMX-J-040-ANCE
Productos eléctricos - Determinación de la absorción de humedad en aislamientos y cubiertas protectoras de conductores eléctricos - métodos de prueba.
NMX-J-043-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Cubiertas protectoras de materiales termofijos para conductores eléctricos-Especificaciones.
NMX-J-059-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Cable de cobre con cableado concéntrico compacto, para usos eléctricos - Especificaciones.
NMX-J-062-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Cable concéntrico compacto de aluminio para usos eléctricos - Especificaciones.
NMX-J-091
Fragilidad en frío de materiales termoplásticos y termofijos - Método de prueba.
NMX-J-177-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Determinación de espesores de pantallas semiconductoras, aislamientos y cubiertas de conductores eléctricos.
NMX-J-178-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Determinación del esfuerzo y alargamiento por tensión a la ruptura de aislamiento, pantallas semiconductoras y cubiertas de conductores eléctricos - Método de prueba.
NMX-J-180-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Determinación de la estabilidad dimensional de aislamientos de etileno propileno o polietileno de cadena cruzada, para cables de energía de 69 kV a 115 kV - Método de prueba.
NMX-J-186-ANCE
Producto eléctricos - Conductores - Envejecimiento acelerado a pantallas semiconductoras, aislamientos y cubiertas protectoras de conductores eléctricos Método de prueba.
NMX-J-190-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Resistencia al choque térmico de aislamientos cubiertas protectoras de PVC de conductores eléctricos - Método de prueba.
NMX-J-193-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Doblez en frío de aislamientos y cubiertas protectoras no metálicas de conductores eléctricos - Método de prueba.
NMX-J-194-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Envejecimiento acelerado en aceite para aislamientos y cubiertas protectoras de conductores eléctricos-Método de prueba.
NMX-J-200
Productos eléctricos - Conductores - Penetración longitudinal de agua en conductores sellados para cables de energía de media y alta tensión - Métodos de prueba.
NMX-J-204
Productos eléctricos - Conductores - Determinación de la resistividad volumétrica de los componentes semiconductores de las pantallas de los cables de energía con aislamiento sólido - Método de prueba.
NMX-J-205
Productos eléctricos - Conductores - Determinación del factor de disipación, factor de ionización, capacitancia y permitividad en conductores eléctricos aislados - Método de prueba.
NMX-J-212-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Resistencia, resistividad y conductividad eléctricas - Método de prueba.
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NMX-J-142-ANCE-2000 3/44
NMX-J-292-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Cubiertas protectoras de materiales termoplásticos, para conductores eléctricos-Especificaciones y métodos de prueba.
NMX-J-293-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Aplicación de alta tensión con corriente alterna y corriente directa - Método de prueba.
NMX-J-309-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Ténsión de impulso en cables de energía aislados - Método de prueba.
NMX-J-426-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Resistencia al agrietamiento de materiales para cubiertas de polietileno en un medio ambiente controlado - Método de prueba.
NMX-J-431-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Determinación de la adherencia del componente semiconductor sobre el aislamiento en cables de energía de media y alta tensión con aislamiento de etileno-propileno o polietileno de cadena cruzada - Método de prueba.
NMX-J-432-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Determinación del alargamiento en caliente y deformación permanente, en aislamientos de etileno propileno y polietileno de cadena cruzada-Método de prueba.
NMX-J-435
Productos eléctricos - Conductores - Estabilidad estructural en cables de energía con aislamientos sólidos - Método de prueba.
NMX-J-439-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Determinación de arborescencias provocadas por agua en cables de energía con aislamiento extruído - Método de prueba.
NMX-J-440
Productos eléctricos - Conductores - Envejecimiento cíclico en cables de energía con aislamiento extruido para tensiones de 5 kV a 115 kV - Método de prueba.
NMX-J-441-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Determinación de cavidades, contaminantes e irregularidades en cables de energía con aislamiento extruído - Método de prueba.
NMX-J-442-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Determinación de la estabilidad de la resistividad volumétrica de los componentes semiconductores de las pantallas de cables de energía con aislamiento extruído - Método de prueba.
NMX-J-443-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - Alta tensión larga duración para cables de energía con aislamiento extruido - Método de prueba.
NMX-J-444
Productos eléctricos - Conductores - Pruebas de alta tensión con corriente directa en el campo a cables de energía - Método de prueba.
NMX-J-522-ANCE
Productos eléctricos - Conductores - extracción por solventes para materiales vulcanizables de base eltilénica - Método de prueba.
3
DEFINICIONES
3.1 monoconductores: conductor aislado, con cubierta protectora.
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NMX-J-142-ANCE-2000 4/44
3.2 multiconductores: dos o más conductores aislados individualmente, con cubierta protectora común. 3.3 tríplex: tres cables monoconductores reunidos entre sí.
4
CLASIFICACIÓN
Por su construcción, los cables de energía se clasifican en tres tipos: a) b) c)
Monoconductores; Multiconductores; y Tríplex.
5
ESPECIFICACIONES
5.1
Conductor
5.1.1
Construcción
En la fabricación de estos cables pueden usarse cualquiera de los tipos de conductores mencionados a continuación, los cuales deben cumplir con la norma correspondiente, salvo que el área de sección transversal y la masa se consideran como referencia de construcción, y no es necesario determinarlas, bastando el cumplimiento con lo requerido en 5.1.3, para la resistencia eléctrica a la corriente directa. a) b) c) d)
5.1.2
Cable de cobre suave con cableado concéntrico, de acuerdo con la NMX-J-012-ANCE. Cable de cobre con cableado concéntrico compacto, de acuerdo con la NMX-J-059ANCE. Cable de aluminio con cableado concéntrico, de acuerdo con NMX-J-032-ANCE. Cable de aluminio con cableado concéntrico compacto, de acuerdo con NMX-J-062ANCE.
Protección contra la penetración longitudinal de agua en el conductor
Cuando se requiera evitar la penetración longitudinal de agua a través del conductor, éste debe ser sellado y cumplir con 7.15. El compuesto bloqueador debe ser compatible con el material del conductor y de la pantalla semiconductora aplicada sobre el conductor. 5.1.3
Resistencia eléctrica de los conductores a corriente directa
5.1.3.1
Monoconductores
En los cables monoconductores terminados, la resistencia eléctrica a corriente directa, no debe exceder a la máxima especificada en la norma respectiva del conductor desnudo.
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5.1.3.2
Multiconductores y tríplex
La resistencia eléctrica a corriente directa del cable terminado, no debe exceder en más de 2% a la máxima especificada en la norma respectiva del conductor desnudo. 5.2
Pantalla sobre el conductor
5.2.1
Construcción
Los cables cubiertos por esta norma deben llevar sobre el conductor una pantalla extruida formada por una capa de material semiconductor negro termofijo, compatible con el aislamiento y el conductor. Debe tener características tales que le permitan operar en condiciones de temperatura por lo menos iguales a las especificadas en el objetivo y campo de aplicación de esta norma. La superficie exterior en contacto con el aislamiento debe ser de apariencia lisa y tersa y estar firmemente adherida al aislamiento. Debe poderse separar fácilmente del conductor. El espesor mínimo en cualquier punto no debe ser menor del indicado en la tabla 1 y debe determinarse de acuerdo con NMX-J-177-ANCE. TABLA 1.- Espesor de la pantalla semiconductora extruida sobre el conductor Designación del conductor Área de la sección transversal nominal mm² Desde Mayor de Mayor de Mayor
8,4 107,2 253,4
hasta hasta hasta de
Espesor Mínimo en cualquier punto mm
Calibre AWG o kCM 107,2 253,4 506,7 506,7
desde 8 Mayor de 4/0 Mayor de 500 mayor
hasta hasta hasta de
4/0 500 1 000 1 000
0,30 0,40 0,50 0,60
Puede usarse una cinta semiconductora no higroscópica entre el conductor y la capa semiconductora extruida. Cuando se use esta construcción, la capa extruida debe cumplir con los espesores indicados en la tabla 1 y debe determinarse como se indica en NMX-J-177-ANCE. 5.2.2
Características físicas
El material de la capa semiconductora extruida debe tener las características físicas especificadas en la tabla 2, las cuales deben determinarse sobre una placa moldeada preparada con el material antes de extruirse. De esa placa se cortan los especímenes necesarios para efectuar las pruebas, según el método indicado en 2 que corresponda. TABLA 2.- Propiedades del material semiconductor extruido sobre el conductor Propiedades físicas Alargamiento por tensión a la ruptura después de envejecimiento en horno a 121°C ± 1°C durante 168 h, mínimo en % Temperatura de fragilidad en °C, no más de:
Valor
Método de prueba
100
NMX-J-178-ANCE NMX-J-186-ANCE
-10
NMX-J-091
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NMX-J-142-ANCE-2000 6/44
5.2.3
Continuidad de las capas semiconductoras extruidas
Las capas semiconductoras extruidas sobre el conductor y sobre el aislamiento deben mostrar continuidad en todo el perímetro de cobertura, cuando se sometan a la prueba de extracción por solventes indicada en la NMX-J-522-ANCE, para lo cual se corta una rodaja transversal de 0,6 mm de espesor, conteniendo al aislamiento y las capas semiconductoras sobre el conductor y sobre el aislamiento. La rodaja se coloca 5 h en el equipo descrito en NMX-J-522-ANCE, el cual debe contener un litro de solvente en ebullición y 1 % en masa de antioxidante. Después de la quinta hora se saca la rodaja del solvente y se examina con una lente de por lo menos 15 aumentos para observar la continuidad. Es admisible una pérdida parcial de material en las superficies semiconductoras expuestas al solvente siempre y cuando se tenga continuidad en el semiconductor en los 360° de las superficies de interfase con el aislamiento. Se admite también la separación total entre la capa semiconductora y el aislamiento después de la prueba. 5.2.4
Resistividad volumétrica
La resistividad volumétrica de la capa semiconductora extruida sobre el conductor no debe exceder de 1 000 Ω⋅m a temperaturas de 90 °C y 130 °C ± 1 °C y debe medirse de acuerdo con el método descrito en NMX-J-204.
5.3
Aislamiento
5.3.1
Material
El aislamiento debe consistir de un compuesto extruido, de polietileno de cadena cruzada (XLP), polietileno de cadena cruzada retardante a las arborescencias (XLP-RA), o a base de etileno-propileno (EP), que cumplan con los requisitos especificados en esta norma. El material del aislamiento debe ser capaz de soportar una temperatura de operación en el conductor de 90 °C, en condiciones de operación normal, 130 °C en condiciones de emergencia, limitándose esta condición a 1 500 h acumulativas durante la vida del cable y no más de 100 h en doce meses consecutivos. Lo anterior se demuestra con el cumplimiento de las pruebas indicadas en esta norma. 5.3.2
Espesor
El espesor promedio del aislamiento no debe ser menor que el nominal indicado en la tabla 3. El espesor mínimo en cualquier punto no debe ser menor al 90 % del espesor nominal indicado en la tabla 3. La determinación del espesor del aislamiento debe hacerse de acuerdo con los métodos indicados en NMXJ-177-ANCE.
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NMX-J-142-ANCE-2000 7/44
TABLA 3.- Espesor de aislamiento, tensiones de prueba y calibres de conductor Tensión entre fases nominal Designación del conductor Área de la sección transversal nominal kV
mm²
Calibre AWG o kCM
Espesor del aislamiento nominal mm Categoría
Tensión de prueba en c.a. kV Categoría
I
II
I
II
5
Desde 8,4
hasta
506,7
8 a 1 000
2,30
2,90
18
23
8
Mayor Desde 13,3
de hasta
506,7 506,7
Mayor de 1 000 6 a 1 000
3,60 2,90
3,60 3,50
28 23
28 28
15
Mayor Desde 33,62
de hasta
506,7 506,7
Mayor de 1 000 2 a 1 000
4,45 4,45
4,45 5,60
35 35
35 44
25
Mayor Desde 42,4
de hasta
506,7 1 013
Mayor de 1000 1 a 2 000
5,60 6,60
5,60 8,10
44 52
44 64
35 46
Desde 53,5 Desde 107,2
hasta hasta
1 013 1 013
1/0 a 2 000 4/0 a 2 000
8,80 11,30
10,70 14,70
69 89
84 116
69 115
Desde 253,4 Desde 380,0
hasta hasta
1 013 1 013
500 a 2 000 750 a 2 000
16,50 20,30
100 160
NOTAS 1 La selección del espesor de aislamiento del cable debe hacerse en base a la tensión entre fases aplicable, como se describe a continuación: a) Categoría I (100 % nivel de aislamiento). Los cables de esta categoría deben utilizarse en sistemas con neutro conectado sólidamente a tierra y provistos con dispositivos de protección tales que las fallas a tierra se eliminen tan pronto como sea posible, pero en cualquier caso antes de 1 min. También pueden utilizarse en otros sistemas para los cuales sean aceptables, siempre y cuando se cumpla con los requisitos del párrafo anterior. b) Categoría II (133 % nivel de aislamiento). Los cables de esta categoría corresponden a los anteriormente designados para sistemas con neutro aislado. Estos cables pueden ser utilizados en los casos en que no puedan cumplirse los requisitos de eliminación de falla de la categoría I (100 % 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. Asimismo, pueden ser utilizados cuando se requiera un esfuerzo dieléctrico superior al de los cables con 100 % de nivel de aislamiento. c) En aquellos casos en que los tiempos de eliminación de una falla a tierra sean indefinidos o en el caso de sistemas resonantes conectados a tierra, los espesores de aislamiento y tensiones de prueba deben ser consultados con el fabricante. 2 Cualquier construcción diferente de lo indicado en la tabla 3, debe ser acordada entre las partes involucradas. a) Para propósitos de esta norma, la tensión nominal es un valor especificado por el comprador para definir los requisitos de aislamiento del cable. b) En los cables diseñados para sistemas trifásicos, la tensión nominal se expresa en función de la tensión entre fases. En cables diseñados para otros sistemas, la tensión se debe expresar en términos adecuados que indiquen claramente la tensión a través del aislamiento. c) La tensión de operación entre fases puede exceder de la tensión nominal en 5 % durante la operación continua del cable, o en 10 % en un período no mayor de 15 min. 3 Las tensiones de prueba para 5 kV a 46 kV se aplican durante 5 min, para cables de 69 kV y 115 kV se aplican durante 30 min. Como prueba opcional la tensión se aplica durante 15 min con los valores siguientes: 120 kV para la tensión nominal de 69 kV. 200 kV para la tensión nominal de 115 kV.
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5.3.3
Diámetro sobre el aislamiento
Para cables desde 5 kV y hasta 46 kV y 506,7 mm² (1 000 kCM), el diámetro medido sobre el aislamiento debe cumplir con el calculado utilizando las fórmulas indicadas en la tabla 4, con una tolerancia de ± 0,75 mm. Para diámetros de cables de secciones transversales mayores y tensiones mayores consultar al fabricante. TABLA 4. - Cálculo del diámetro nominal sobre el aislamiento Designación del conductor Área de la sección transversal nominal
Calibre
Cálculo del diámetro nominal
mm²
AWG ó kCM
mm
Desde Mayor de Mayor de
8,4 107,2 253,4
hasta hasta hasta
107,2 253,4 506,7
Desde Mayor de Mayor de
8 4/0 500
hasta hasta hasta
C A e
es el diámetro nominal del conductor en milímetros; es el valor adicional, véase tabla 5; es el espesor de aislamiento nominal en milímetros, véase tabla 3.
4/0 500 1 000
C + 1,50 + A + 2e C + 1,80 + A + 2e C + 2,00 + A + 2e
Para cables con pantalla sobre el conductor formada por una combinación de cinta semiconductora y capa semiconductora extruida, el diámetro mínimo sobre el aislamiento debe calcularse con la siguiente fórmula: C + 2,00 + A + 2e
TABLA 5.- Valor adicional, A Área de la sección transversal nominal mm²
Tensión nominal
A
kV
mm
Todas las secciones
Desde 5 hasta 15
Desde 42,4 Mayor Desde 53,5 Mayor Todas las secciones
5.3.4
hasta de hasta de
107,2 107,2 107,2 107,2
25 25 35 35 46
0 0 0,25 0 0,40 0,50
Excentricidad
La excentricidad del aislamiento no debe exceder de 0,18 calculada por la siguiente fórmula:
ex = en donde:
ex emax emin
emax - emin emax
es la excentricidad; es el espesor de aislamiento máximo, en milímetros; y es el espesor de aislamiento mínimo, en milímetros.
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NMX-J-142-ANCE-2000 9/44
5.3.5
Propiedades del aislamiento
5.3.5.1
Propiedades físicas
Las propiedades físicas del aislamiento deben cumplir con lo establecido en la tabla 6. TABLA 6.- Propiedades físicas del aislamiento Valor especificado XLP EP
Propiedad Esfuerzo por tensión a la ruptura, valor mínimo en MPa
12,5
5,0
Alargamiento por tensión a la ruptura valor mínimo en %
250
250
75 30
75 -
Envejecimiento a 121 °C ± 1 °C durante 168 h. - Retención del esfuerzo por tensión y alargamiento, valor mínimo en % de los valores sin envejecer Extracción por solventes después de 20 h en % (1) Alargamiento en caliente y deformación permanente a 150 °C ± 2 °C. (1) - Alargamiento máximo en % - Deformación permanente máxima en %
Método de prueba NMX-J-178-ANCE NMX-J-186-ANCE
NMX-J-522-ANCE 175 10
50 5
NMX-J-432-ANCE
1) Sólo se requiere cumplir con una de las 2 pruebas, no con ambas
5.3.5.2
Propiedades eléctricas
Las propiedades eléctricas de los aislamientos deben cumplir con lo establecido en la tabla 7. TABLA 7.- Propiedades eléctricas de los aislamientos Propiedad
(1)
Constante dieléctrica ε a la tensión nominal de fase a tierra, a 60 Hz y temperatura ambiente, valor máximo Factor de disipación a la tensión nominal de fase a tierra, a 60 Hz y temperatura ambiente, valor máximo en %. (2) Absorción de humedad método eléctrico. - Constante dieléctrica después de 24 h de inmersión en agua a 75°C y determinada a 3 150 V/mm, 60 Hz.
Valor especificado XLP EP 3,5
4,0
0,1
1,5
3,5
4,0
Método de prueba
NMX-J-205
NMX-J-040-ANCE
- Incremento en la capacitancia a 75°C y determinada a 3 150 V/mm, 60 Hz, valor máximo en %: de 1 a 14 días
3,0
3,5
de 7 a 14 días
1,5
1,5
Factor de ionización después de 14 días a 75°C, con tensiones de 3 150 V/mm y 1 575 V/mm a 60 Hz, valor máximo en % (3)
1,0
1,0
Variación del factor de ionización de 1 a 14 días a 75°C, con tensiones de 3 150 V/mm y 1 575 V/mm a 60 Hz, valor máximo en % (3)
0,5
0,5
NOTAS 1 Las tolerancias para las temperaturas de prueba debe ser de ± 1°C. 2 Para el XLP retardante a las arborescencias el factor de disipación (FD) debe ser 0,5 % máximo. 3 Solamente requiere cumplir uno de los dos valores, no ambos.
NMX-J-205
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NMX-J-142-ANCE-2000 10/44
5.4
Pantalla sobre el aislamiento
La pantalla sobre el aislamiento consta de dos componentes; un material semiconductor no metálico aplicado directamente sobre el aislamiento y un material metálico no magnético aplicado directamente sobre el material semiconductor. 5.4.1
Componente semiconductor
El componente semiconductor debe ser una capa extruida. Este semiconductor debe estar marcado secuencialmente en toda su longitud en forma legible y permanente, permitiendo una distancia máxima sin marcar de 0,30 m con una leyenda en español que indique que debe retirarse antes de elaborar empalmes y/o instalación de terminales. 5.4.1.1
Capa semiconductora extruida
La capa semiconductora extruida debe ser de material termofijo. La resistividad volumétrica de la capa semiconductora extruida sobre el aislamiento se determina con el método descrito en NMX-J-204. La resistividad no debe exceder de 500 Ω⋅m, medida a las siguientes temperaturas: 90 °C ± 1 °C y 110 °C ± 1 °C. El material de la capa semiconductora extruida, debe tener las características físicas especificadas en la tabla 8, las cuales deben determinarse sobre una placa moldeada preparada con el material antes de extruirse. De esa placa se cortan los especímenes necesarios para efectuar las pruebas de acuerdo con lo indicado en la tabla 8. TABLA 8.- Propiedades del material semiconductor extruido sobre el aislamiento Propiedades físicas Alargamiento por tensión a la ruptura después de envejecimiento en horno a 121 °C ± 1 °C durante 168 h, mínimo en % Temperatura de fragilidad en °C, no más de:
Valor
Método de prueba
100
NMX-J-178-ANCE NMX-J-186-ANCE
-10
NMX-J-091
El espesor de la capa semiconductora extruida debe estar de acuerdo a la tabla 9 y 10 y debe determinarse como se indica en NMX-J-177-ANCE. La penetración del marcado sobre la capa semiconductora extruida, provocada por el componente metálico de la pantalla debe determinarse, lo cual puede hacerse directamente o por diferencia de espesores y no debe ser mayor que lo indicado en la tabla 9. La fuerza para retirar la pantalla semiconductora extruida, debe satisfacer los valores indicados en la tabla 11, al retirar una tira de 13 mm de ancho de material semiconductor. En el caso de cables para 69 kV y 115 kV, la capa semiconductora sobre el aislamiento debe estar firmemente adherida al aislamiento de forma tal que no pueda ser retirada al someterse al método de prueba indicado en 7.22.
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NMX-J-142-ANCE-2000 11/44
TABLA 9.- Espesor del componente semiconductor extruido sobre el aislamiento con neutro concéntrico y penetración máxima, para alambres con diámetro mayor de 1,6 mm. Diámetro mínimo calculado sobre el aislamiento (1) Mínimo en cualquier punto (2)
mm Hasta Mayor de Mayor de Mayor de
25 25 40 50
hasta hasta
hasta 46 kV
69 kV a 115 kV
hasta 46 kV
1,50 1,90 2,30 2,70
--2,60 2,90
0,40 0,40 0,50 0,50
0,75 1,00 1,40 1,40
40 50
Penetración máxima mm
Espesor mm Máximo en cualquier punto
(3)
NOTAS 1 Para el cálculo del diámetro sobre el aislamiento, deben considerarse los espesores nominales indicados en esta norma. 2 El espesor mínimo en cualquier punto no es aplicable en zonas donde exista penetración provocada por la pantalla metálica. 3 Para cables de 69 kV y mayores el valor de penetración máxima a aplicar es de 0,50 mm.
TABLA 10.- Espesor del componente semiconductor extruído sobre el aislamiento cuando el componente metálico no sea neutro concéntrico. Diámetro mínimo calculado sobre el aislamiento
Espesor mm Mínimo en cualquier punto
hasta 46 kV
69 kV a 115 kV
25
0,60
1,50
--
mm Hasta
Máximo en cualquier punto
Mayor de
25
hasta
40
0,80
1,50
--
Mayor de
40
hasta
50
1,00
1,90
2,00
Mayor de
50
1,00
2,30
2,60
NOTA - Para el cálculo del diámetro sobre el aislamiento, deben considerarse los espesores nominales indicados en esta norma.
TABLA 11.- Fuerza para retirar la pantalla semiconductora extruída. Tensión
EP
XLP y XLP-RA
Fuerza N
Fuerza N
Método de prueba
kV
Mínimo
Máximo
Mínimo
Máximo
5 - 46
20
110
30
110
69 - 115
*
--
*
--
7.22
* No se debe separar a temperatura ambiente.
5.4.1.2
Diámetro sobre capa semiconductora extruida
Este diámetro se determina agregando al diámetro sobre el aislamiento, calculado de acuerdo a 5.3.3 de esta norma, el valor indicado en la tabla 12.
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TABLA 12.- Incrementos para determinar el diámetro sobre la capa semiconductora extruída Incremento en diámetro, con y sin neutro concéntrico
Diámetro mínimo calculado sobre el asialamiento
mm mínimo
mm Hasta
25
Mayor de
25
hata
40
Mayor de
40
hasta
50
Mayor de
50
nominal
con 1,5
sin 1,2
con 2,0
sin 1,8
máximo Hasta 46 kV con sin 3,0 3,0
máximo 69 kV y 115 kV con sin ---
2,0
1,6
2,6
2,2
3,8
3,0
--
--
2,8
2,0
3,3
2,6
4,6
3,8
5,2
4,0
2,8
2,0
3,3
2,6
5,4
4,6
5,8
5,2
NOTA- Para el cáluclo del diámetro sobre el aislamiento, deben considerarse los espesores nominales indicados en esta norma
5.4.2
Componente metálico
El componente metálico debe ser no magnético, eléctricamente continuo y estar en contacto con el material semiconductor a lo largo de todo el cable. Este componente puede consistir de alambres y/o cintas lisas aplicadas helicoidalmente, cintas corrugadas o cubiertas metálicas aplicadas longitudinalmente, debiendo aplicarse de tal forma que el cable pueda ser doblado a su radio de curvatura mínimo (véase apéndice A), sin afectar o interrumpir la continuidad eléctrica del componente metálico. Según la función de la pantalla sobre el aislamiento, el componente metálico puede diseñarse en cualquiera de las formas indicadas en 5.4.2.1, 5.4.2.2 y 5.4.2.3. 5.4.2.1
Componente metálico para propósitos electrostáticos
Cuando el componente metálico está formado por una o dos cintas de cobre, cada cinta debe tener cuando menos un espesor de 0,10 mm determinado como se indica en NMX-J-177-ANCE. En el caso de ser de alambres de cobre, el área de sección transversal total del componente metálico debe ser cuando menos de 1 mm² por cada centímetro de diámetro calculado sobre el aislamiento. Si se utilizan otros metales la pantalla debe tener una conductancia equivalente. 5.4.2.2
Componente metálico para conducción de corrientes de falla
Cuando el componente metálico sobre el aislamiento deba diseñarse para conducir corrientes de falla, puede requerirse que el componente metálico tenga conductancia adicional, misma que debe calcularse de común acuerdo entre las partes involucradas. 5.4.2.3
Componente metálico como neutro concéntrico
El componente metálico sobre el aislamiento también puede diseñarse para utilizarse como neutro, en cuyo caso consiste de alambres de cobre aplicados helicoidalmente sobre el componente semiconductor con un espaciamiento uniforme entre alambres. Los alambres deben cumplir antes de aplicarse en el cable, con NMX-J-036-ANCE.
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NMX-J-142-ANCE-2000 13/44
El paso de aplicación de los alambres no debe ser menor de 6 ni mayor de 10 veces el diámetro sobre los alambres del neutro. La conductancia del componente metálico debe estar relacionada con la del conductor central. En esta norma se presentan las construcciones sugeridas para dar una conductancia del componente metálico igual a la del conductor central o a un tercio de la de éste. Para conductores de 69 kV y 115 kV, consultar con el fabricante. Cuando los alambres concéntricos tengan una conductancia igual a la del conductor central (usualmente para cargas monofásicas), el número y área de la sección transversal de los alambres individuales deben estar de acuerdo con las tablas 13 y 14. Cuando los alambres concéntricos tengan una conductancia de un tercio de la del conductor central (usualmente para cargas trifásicas), el número y área de la sección transversal de los alambres individuales deben estar de acuerdo con las tablas 15 y 16. 5.4.3
Protección contra penetración longitudinal de agua en la pantalla
Cuando se requiera evitar la penetración longitudinal de agua a través de la pantalla sobre el aislamiento, pueden emplearse elementos bloqueadores. Si se requiere una cinta bajo el componente metálico, esta debe ser semiconductora. El conjunto semiconductor debe cumplir con la resistividad indicada en 5.4.1.1. y la penetración longitudinal de agua debe cumplir con 7.15. 5.4.4
Liberación de gases del aislamiento
Antes de aplicar cualquier cubierta hermética, metálica o no metálica y antes de efectuar la prueba de descargas parciales, debe asegurarse la liberación de los gases generados en el proceso de vulcanización.
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TABLA 13.- Designación y número de alambres de cobre del neutro concéntrico para una conductancia de 100 % de la del conductor central de cobre Designación del conductor central de cobre Área de la sección transversal nominal mm²
Designación y número de alambres de cobre del neutro concéntrico
Calibre
2,082 mm²
3,307 mm²
5,260 mm²
AWG o kCM
(14 AWG)
(12 AWG)
(10 AWG) --
16,00
--
8*
--
21,15
4
10 *
--
--
25,00
--
12 *
--
--
33,62
2
16 *
10
--
35,00
--
17 *
11
--
42,41
1
20
13 *
--
50,00
--
24
15 *
--
53,48
1/0
25
16 *
10
67,43
2/0
32
20
13 *
70,00
--
--
21
14 *
85,01
3/0
--
25
16 *
95,00
--
--
29
18 *
107,2
4/0
--
32
20
120,0
--
--
--
23
126,7
250
--
--
24
150,0
--
--
--
29
* Construcciones preferentes.
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NMX-J-142-ANCE-2000 15/44
TABLA 14.- Designación y número de alambres de cobre del neutro concéntrico para una conductancia de 100 % de la del conductor central de aluminio Designación del conductor central de aluminio
Designación y número de alambres de cobre del neutro concéntrico
Calibre
2,082 mm²
3,307 mm²
5,260 mm²
AWG o kCM
(14 AWG)
(12 AWG)
(10 AWG)
21,15
4
6
--
--
25,00
--
8
--
--
33,62
2
10
--
--
35,00
--
11
--
--
42,41
1
13
--
--
50,00
--
15
--
--
53,48
1/0
16*
10
--
67,43
2/0
20
13 *
--
70,00
--
21
14 *
--
85,01
3/0
25
16 *
--
Área de la sección transversal nominal mm²
95,00
--
--
18
11 *
4/0
32
20
13 *
120,0
--
--
23
14 *
126,7
250
--
25
16 *
150,0
--
--
28
18
177,3
350
--
32
20
107,2
* Construcciones preferentes.
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NMX-J-142-ANCE-2000 16/44
TABLA 15. - Designación y número de alambres de cobre del neutro concéntrico para una conductancia del 33 % de la del conductor central de cobre Designación del conductor central de cobre Área de la sección transversal nominal mm²
Designación y número de alambres de cobre del neutro concéntrico
Calibre
2,082 mm²
3,307mm²
5,260 mm²
AWG o kCM
(14 AWG)
(12 AWG)
(10 AWG)
21,15
4
6
--
--
25,00
--
6
--
--
33,62
2
6
--
--
35,00
--
6*
--
--
42,41
1
7*
6
--
50,00
--
8*
6
--
53,48
1/0
9*
6
--
67,43
2/0
11 *
7
6
70,00
--
11 *
7
6
85,01
3/0
14 *
9
6
95,00
--
15 *
10
7
4/0
18 *
11
7
120,0
--
19
12 *
9
126,7
250
21
13 *
9
150,0
--
--
15 *
10
177,3
350
--
18 *
12
185,0
--
--
19
12 *
240,0
--
--
24
15 *
253,4
500
--
26
17 *
300,0
--
--
--
19
380,0
750
--
--
25
400,0
--
--
--
26
506,7
1 000
--
--
32
107,2
* Construcciones preferentes.
PARA USO EXCLUSIVO DE ALSTOM MEXICANA, S.A. DE C.V.
NMX-J-142-ANCE-2000 17/44
TABLA 16. - Designación y número de alambres de cobre del neutro concéntrico para una conductancia del 33 % de la del conductor central de aluminio. Designación del conductor central de aluminio
Designación y número de alambres de cobre del neutro concéntrico
Calibre
2,082 mm²
3,307 mm²
AWG o kCM
(14 AWG)
(12 AWG)
21,15
4
6
--
25,00
--
6
--
33,62
2
6
--
35,00
--
6
--
42,41
1
6
--
50,00
--
6
---
Área de la sección transversal nominal mm²
53,48
1/0
6*
67,43
2/0
7*
6
70,00
--
7*
6
85,01
3/0
9*
6
--
9*
6
107,2
95,00
4/0
11 *
7
120,0
--
12 *
8
126,7
250
13 *
8
150,0
--
15 *
9
152,0
300
15 *
10
177,3
350
18 *
11
185,0
--
19
12 *
240,0
--
24
15 *
253,4
500
25
16 *
300,0
--
--
19
380,0
750
--
24
400,0
_-
--
25
506,7
1 000
--
31
* Construcciones preferentes.
5.5
Cubiertas protectoras
5.5.1
Cubiertas termoplásticas o termofijas
La cubierta debe ser extruida y de un aspecto uniforme, sin burbujas, grumos u otros defectos. Debe estar colocada ajustadamente, no obstante lo cual debe poderse retirar con facilidad. El espesor nominal de la cubierta no debe ser menor del indicado en la tabla 17 y el espesor mínimo en cualquier punto no debe ser menor al 80 % del indicado en dicha tabla. Si se emplea un separador entre el componente metálico y la cubierta, debe ser de un material no higroscópico, excepto para el caso indicado en 5.4.3. Los espesores deben determinarse según NMX-J-177-ANCE.
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NMX-J-142-ANCE-2000 18/44
La cubierta puede ser de alguno de los materiales termoplásticos o termofijos indicados en las normas NMXJ-043-ANCE y NMX-J-292-ANCE, respectivamente, debiendo cumplir con lo indicado en las mismas. TABLA 17. - Espesor nominal de cubierta termoplástica o termofija Diámetro calculado bajo cubierta
Espesor de cubierta mm
mm Desde
6,0
hasta
11,0
1,10
Mayor de
11,0
hasta
18,0
1,50
Mayor de
18,0
hasta
38,0
2,00
Mayor de
38,0
hasta
64,0
2,80
Mayor de
64,0
3,60
NOTA - Para el cálculo del diámetro bajo cubierta, deben considerarse los espesores indicados en esta norma.
5.5.2
Cubierta de plomo
Cuando se requiera, puede aplicarse una cubierta de plomo con protección adicional. Esta cubierta puede tener la función de componente metálico de la pantalla en los cables monoconductores y aplicarse directamente sobre el componente semiconductor descrito en 5.4.1. En los cables multiconductores se aplica sobre la reunión de los conductores con pantalla individual. La cubierta debe ser de una aleación de plomo de acuerdo con NMX-J-015. El espesor nominal no debe ser menor que el indicado en la tabla 18 y el espesor mínimo en cualquier punto no debe ser menor al 90% del valor dado en dicha tabla, determinándose de acuerdo con NMX-J-177-ANCE. 5.5.2.1
Cubierta termoplástica o termofija sobre la cubierta de plomo
Sobre la cubierta de plomo, los cables deben llevar una cubierta exterior la cual puede ser de alguno de los materiales termofijos o termoplásticos, descritos en NMX-J-043-ANCE o en NMX-J-292-ANCE, respectivamente y su espesor nominal no debe ser menor que el indicado en la tabla 19. El espesor mínimo en cualquier punto no debe ser menor al 70% del indicado en dicha tabla. Los espesores deben determinarse de acuerdo con NMX-J-177-ANCE.
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NMX-J-142-ANCE-2000 19/44
TABLA 18.- Espesor de la cubierta de plomo Diámetro calculado bajo cubierta de plomo mm
Espesor de cubierta nominal mm
11,0
y
menores
1,10
Mayor de
10,0
hasta
18,0
1,40
Mayor de
18,0
hasta
27,0
1,80
Mayor de
27,0
hasta
38,0
2,20
Mayor de
38,0
hasta
50,0
2,40
Mayor de
50,0
Hasta
76,0
2,80
Mayor de
76,0
3,20
NOTA - Para el cálculo del diámetro bajo la cubierta de plomo deben considerarse los espesores indicados en esta norma.
TABLA 19.- Espesor de cubierta exterior sobre plomo Diámetro calculado sobre la cubierta de plomo mm 19,0 19,0 38,0 57,0 76,0
Mayor de Mayor de Mayor de
y Hasta Hasta Hasta y
menores 38,0 57,0 76,0 mayores
Espesor de cubierta exterior nominal mm Termoplástica Termofija 1,30 1,70 1,70 1,70 2,00 2,40 2,40 2,40 2,80 3,30
NOTA - Para el cálculo del diámetro sobre la cubierta de plomo, deben considerarse los espesores indicados en esta norma.
5.6
Reunido de cables multiconductores y tríplex
5.6.1
Cables multiconductores
Los cables multiconductores están formados por la reunión de conductores aislados y con pantalla sobre el aislamiento, cableados entre sí, con o sin conductor de puesta a tierra, con rellenos y una cubierta exterior común. La cubierta debe cumplir con 5.5.1 y la tabla 17. Cuando el cable requiera de conductor de puesta a tierra, el área de la sección transversal de éste conductor se indica en la tabla 20. En caso de que el conductor de puesta a tierra sea aislado, el aislamiento debe ser de color verde. TABLA 20.- Designación del conductor de cobre mínimo para puesta a tierra Designación del conductor del circuito
Designación del conductor mínimo de puesta a tierra
mm2
AWG o kCM
mm2
AWG
8,4
8
8,4
8 6
13,3
a
33,6
6
a
2
13,3
42,4
a
67,4
1
a
2/0
21,1
4
85,1
a
127
3/0
a
250
26,7
3
152
a
203
300
a
400
33,6
2
228
a
304
450
a
600
42,4
1
380
a
507
750
a
1000
53,5
1/0
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El sentido del cableado debe ser izquierdo (S) y con una longitud de paso de acuerdo a la tabla 21, tomando en cuenta el diámetro exterior del conductor de mayor sección transversal, y en tal forma que los componentes metálicos de las pantallas queden en contacto en toda la longitud del cable. Cuando se requiera dar al cable una sección sustancialmente circular deben emplearse, en los intersticios, rellenos de material no higroscópico, adecuado. Sobre el conjunto reunido puede colocarse un separador o cinta reunidora no higroscópico, que no afecten a los componentes adyacentes del cable y sobre él una cubierta protectora (véase 5.5.1 y 5.5.2). TABLA 21.- Paso de reunido en cables multiconductores Número de conductores en el cable 2 3 4 5 o más
5.6.2
Número de veces el diámetro exterior del conductor de mayor sección transversal 30 35 40 15 veces el diámetro de los conductores reunidos
Cables tríplex
El cable tríplex consiste de tres cables monoconductores terminados reunidos helicoidalmente con una longitud de paso no mayor de 60 veces el diámetro exterior del cable de mayor sección transversal. El sentido normal del reunido es izquierdo (S).
6
PRUEBAS
6.1
Pruebas a prototipos
Son para verificar que las características de funcionamiento de cada diseño básico de cable cumplan con lo especificado en ésta norma. Estas pruebas deben efectuarse al inicio y posteriormente cuando se modifique alguno de sus componentes, en el proceso de fabricación o en el diseño del cable. Las pruebas a prototipo son: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) m)
Medición de espesores (7.10). Resistencia eléctrica del conductor a corriente directa (7.1). Continuidad y resistencia eléctrica del componente metálico de la pantalla a corriente directa (7.2). Descargas parciales (7.3). Factor de disipación (7.4). Tensión de aguate corriente alterna (7.5). Alta tensión corriente alterna (7.6). Estabilidad de la resistividad volumétrica de las pantallas semiconductoras(7.7). Absorción de humedad (7.8). Alta tensión corriente alterna larga duración (7.9). Envejecimiento cíclico (7.12). Impulso a la ruptura en caliente (7.11). Arborescencias forzadas (7.13).
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n) ñ) o) p) 6.1.1
Análisis dimensional (7.14). Penetración longitudinal de agua (7.15). Termomecánica (7.16). Prueba de doblez (7.17).
Consideraciones de pruebas a prototipos
Para las pruebas a prototipos los cables deben cumplir con lo requerido en la tabla 22, para cables de 5 kV a 45 kV; y la tabla 23, para cables de 69 kV a 115 kV. Las pruebas están divididas en tres categorías: a)
Pruebas eléctricas
Las pruebas eléctricas a prototipos consisten en la combinación de varias pruebas eléctricas y procedimientos de acondicionamiento. Las pruebas eléctrica son: -
Alta tensión corriente alterna larga duración; y Impulso de tensión a la ruptura.
Los procedimientos de acondicionamiento son: b)
Envejecimiento cíclico; y Arborescencias forzadas en agua.
Penetración longitudinal de agua
Se aplica sólo a diseños de cables con barreras bloqueadoras de agua en el conductor y/o pantalla metálica. c)
Prueba termomecánica
Esta prueba es opcional y se aplica a una muestra de cable terminado.
6.1.2
Pruebas cuando se cambie el aislamiento y/o pantalla semiconductora sobre el conductor
Todas las pruebas requeridas en las tablas 22 y 23 deben realizarse cuando se cambie el material del aislamiento y/o pantalla semiconductora del conductor. 6.1.3
Pruebas cuando se cambie la pantalla semiconductora sobre el aislamiento
Cuando sólo se cambie el material de la pantalla semiconductora del aislamiento deben realizarse las pruebas de la 1 a la 16 indicadas en la tabla 22 y de la 1 a la 13 de la tabla 23.
1 2
Ref. 7.10 7.1
8 9
Medición de espesores Resistencia eléctrica del conductor a c.d. Continuidad de resistencia eléctrica del componente metálico a c.d. Descargas parciales Factor de disipación Alta tensión c.a. Estabilidad a la resistividad volumétrica de las pantallas semiconductoras. Absorción de humedad M.E. Alta tensión c.a. larga duración.
10
Medición de espesores
7.10
11
Impulso a la ruptura en caliente.
7.11
12 13 14
Envejecimiento cíclico. Descargas parciales. Alta tensión c.a. larga duración.
7.12 7.3 7.9
15
Medición de espesores
7.10
16
Impulso a la ruptura en caliente
7.11
17
Arborescencias forzadas 120 días Descargas parciales
7.13
3
4 5 6 7
18
Muestra 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Observaciones
7.2
7.3 7.4 7.6 7.7
7.8 7.9
7.3
Debe soportar: 24 kV/mm para XLP/XLP-RA 19,7 kV/mm para EP Medición cercana al lugar de falla. Debe soportar: 47 kV/mm para XLP/XLP-RA 31,5 kV/mm para EP
Debe soportar: 24 kV/mm para XLP/XLP-RA 19,7 kV/mm para EP Medición cercana al lugar de falla. Debe soportar: 47 kV/mm para XLP/XLP-RA 31,5 kV/mm para EP
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Prueba
TABLA 22.- Pruebas a prototipo en cables de 5 kV a 46 kV
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Prueba
TABLA 22.- (concluye). Ref.
19
Alta tensión c.a. larga duración
7.9
20
Medición de espesores
7.10
21
Arborescencias forzadas 60 días Alta tensión c.a. larga duración. Arborescencias forzadas 180 días Alta tensión c.a. larga duración Termomecánica Penetración longitudinal de agua
7.13
22 23 24 25 26
Muestra 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Observaciones
24
Debe soportar: 10,2 kV/mm para XLP/XLP-RA 11,8 kV/mm para EP Medición cercana al lugar de falla.
7.9 7.13 7.9 7.16 7.15
Sólo para diseño de cable con bloqueador de agua.
NOTAS 1 Para diseños de cables sin barreras bloqueadoras de agua, se realizan todas las pruebas indicadas en esta tabla excepto la prueba 26. 2 Para diseños de cables con barreras bloqueadoras de agua se realizan las pruebas 1 a 16, 25 y 26 de esta tabla.
Indica las pruebas que se realizan a la longitud completa del prototipo.
Indica las pruebas que se realizan a muestras cortadas del prototipo.
NOTA- Los kV/mm están en función de los mm de espesor de aislamiento.
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TABLA 23.- Pruebas a prototipo en cables de 69 kV a 115 kV Prueba
Muestra Ref.
1
Medición de espesores
7.10
2
Resistencia eléctrica del conductor a c.d.
7.1
3
Continuidad y resistencia eléctrica del componente metálico de la pantalla
7.2
4
Descargas parciales
7.3
5
Estabilidad a la resistividad volumétrica
7.7
6
Procedimiento del doblez
7.17
7
Envejecimiento cíclico
7.12
8
Impulso a la ruptura en caliente
7.11
9
Tensión de aguante c.a.
7.5
10
Descargas parciales
7.3
11
Factor de disipación
7.4
12
Análisis dimensional
7.14
Penetración longitudinal de agua
13
1
2
7.15
3
4
Observaciones
No se llega a la ruptura.
Sólo para diseños con barreras bloqueadoras en el conductor y/o pantalla metálica.
NOTA- Indica las pruebas que se realizan en cada muestra.
Indica las pruebas que se realizan a la longitud completa del prototipo.
6.2
Indica las pruebas que se realizan a muestras cortadas del prototipo.
Pruebas de rutina
Conjunto de pruebas realizadas en fábrica durante o después de la producción sobre los cables y/o sus componentes para propósitos de control de calidad con objeto de verificar que cumplen con las especificaciones respectivas y su conformidad con los prototipos. Las pruebas de rutina son: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j)
Análisis dimensional; Temperatura de fragilidad (5.2.2); Esfuerzo y alargamiento por tensión a la ruptura (5.2.2); Continuidad de las capas semiconductoras extruídas (5.2.3); Alargamiento en caliente y deformación permanente 5.3.5.1); Extracción por solventes (5.3.5.1); Resistividad volumétrica (5.4.1.1); Adherencia entre el aislamiento y componente semiconductor (7.22); Absorción de humedad (5.3.5.2); Factor de ionización (5.3.5.2);
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k) l) m) n) ñ) o) p)
6.3
Doblez en frío (7.18); Estabilidad estructural (7.19); Estabilidad dimensional (7.20); Cavidades y contaminantes en el aislamiento e irregularidades en las pantallas semiconductoras (7.21); Envejecimiento en aceite de cubiertas (NMX-J-194-ANCE); Choque térmico (NMX-J-190-ANCE); y Agrietamiento en ambiente controlado (NMX-J-426-ANCE).
Pruebas de aceptación
Estas pruebas deben realizarse a todos los tramos y cada uno de los conductores terminados. 6.3.1
Para tramos completos deben efectuarse las siguientes pruebas a) b) c) d) e)
6.4
Dimensionales (5.2.1 , 5.3.2, 5.3.3 , 5.4.1, 5.4.2 , 5.5.1 y 5.5.2); Resistencia eléctrica del conductor a corriente directa (7.1); Continuidad y resistencia eléctrica del componente metálico a corriente directa (7.2); Descargas parciales (7.3); y Alta tensión corriente alterna (7.6).
Pruebas de campo
Son las que se aplican durante y después de la instalación de los cables, antes de su puesta en servicio y posteriormente cuando el usuario lo requiera. a)
Tensión con corriente directa (7.24).
7
MÉTODOS DE PRUEBA
7.1
Resistencia eléctrica del conductor a corriente directa
Esta prueba debe realizarse a todos los tramos de cable terminado y debe cumplir con lo indicado en 5.1.3 cuando se pruebe de acuerdo con NMX-J-212-ANCE.
7.2
Continuidad y resistencia eléctrica del componente metálico de la pantalla a corriente directa
Esta prueba debe realizarse a todos los tramos de cable terminado siguiendo el método de NMX-J-212ANCE y los valores obtenidos se reportan únicamente para información. Se considera que el componente metálico tiene continuidad eléctrica, si su valor de resistencia eléctrica corresponde al de diseño.
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7.3
Descargas parciales
La prueba de descargas parciales debe realizarse después de la eliminación de los gases de vulcanización del aislamiento y antes de efectuar cualquier prueba de corriente alterna, excepto la requerida durante el proceso con duración máxima de 5 s en tramos de cable terminado, siguiendo el método establecido en NMX-J-030-ANCE; para cables de 5 kV a 46 kV el valor máximo no debe exceder de 5 pC a las tensiones de prueba en corriente alterna indicadas en la tabla 3. Para cables de 69 kV y 115 kV los valores máximos en picocoulombs no deben exceder de los valores indicados en la tabla 24. TABLA 24.- Prueba de descargas parciales para cables de 69 kV y 115 kV Tensión del cable a tierra en Tensión del cable nominal kV kV I.- Relación Vt/Vg 69 39,8 115 66,4 Nivel de descarga parcial máximo permisible en pC
Tensión de prueba Vt correspondiente a Vt/Vg
1,0 40 65 5
1,5 60 100 5
2,0 80 135 5
2,5 100 160 10
Para esta prueba deben emplearse el equipo de prueba y los métodos de calibración descritos en NMX-J030-ANCE. La prueba se inicia aplicando la tensión entre el conductor y los componentes metálicos de la pantalla sobre el aislamiento de los conductores individuales bajo prueba. La tensión debe incrementarse uniformemente hasta la tensión máxima de prueba indicada en la tabla 3 y/o en la tabla 24 y debe mantenerse por 10 s, posteriormente debe disminuirse a razón de no más de 2 000 V/s para efectuar la medición del nivel de descargas parciales. La tensión no debe mantenerse por más de tres minutos durante toda la prueba y en cada etapa de prueba debe efectuarse la medición de descargas parciales en picocoulombs. La magnitud de las descargas puede obtenerse ya sea a través de la pantalla de un tubo de rayos catódicos, un medidor de transferencia de carga o un graficador X - Y. Sin embargo, el nivel de descarga correspondiente a cada etapa de tensión de prueba debe poderse leer a partir de una gráfica X-Y. Los cables deben probarse en seco con la pantalla o cubierta metálica conectada a tierra en ambos extremos. El cable bajo prueba debe prepararse con terminales adecuadas de tal forma que no se detecten descargas parciales dentro de las terminales del cable en todas las etapas de las tensiones requeridas para esta prueba.
7.4
Factor de disipación
La prueba del factor de disipación o tangente delta se realiza a temperatura ambiente y a la tensión a tierra del cable de acuerdo con NMX-J-205.
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7.5
Tensión de aguante con corriente alterna.
Esta prueba se aplica a muestras de cables de 69 kV y 115 kV previamente acondicionadas en la prueba de doblez (7.17) y la prueba de envejecimiento cíclico (7.12 ) se debe realizar a temperatura ambiente con una tensión de aguante con corriente alterna de 2,5 Vg durante 2 h con frecuencia de 49 Hz a 61 Hz de acuerdo con NMX-J-293-ANCE.
7.6
Alta tensión con corriente alterna
Esta prueba debe realizarse en tramos de cable terminado, de acuerdo al método indicado en NMX-J-293ANCE. Las tensiones de prueba se indican en la tabla 3 y deben aplicarse a cada conductor componente del cable. Esta prueba debe efectuarse después de la prueba de descargas parciales.
7.7
Estabilidad de la resistividad volumétrica
La estabilidad de la resistividad volumétrica de las pantallas semiconductoras extruidas sobre el conductor y el aislamiento deben determinarse a las temperaturas de 130 °C ± 1 °C y 110 °C ± 1 °C respectivamente, siguiendo el método descrito en NMX-J-442-ANCE. Los valores máximos de resistividad volumétrica obtenidos deben cumplir con 5.2.4.y 5.4.1.1. Los valores de la estabilidad de la resistividad volumétrica deben cumplir con lo indicado en NMX-J-442ANCE. 7.8
Absorción de humedad método eléctrico
Esta prueba debe realizarse en una muestra de cable terminado de acuerdo con NMX-J-040-ANCE y debe cumplir con lo indicado en (5.3.5.2).
7.9
Alta tensión corriente alterna larga duración
La prueba debe realizarse sobre muestras, siguiendo el método indicado en NMX-J-443-ANCE. En el caso de muestras que requieren ser previamente acondicionadas con envejecimiento cíclico, debe seguirse el método de acondicionamiento indicado en NMX-J-440. Procedimiento: La prueba de alta tensión larga duración debe hacerse en muestras de cable como se indica en la tabla 22. La frecuencia de tensión aplicada debe ser de 49 Hz a 61 Hz. La prueba se realiza a temperatura ambiente, la longitud activa mínima de las muestras debe ser de 4,5 m. Debe aplicarse inicialmente una tensión de 4 kV/mm sosteniéndola durante 5 min. La tensión debe incrementarse a razón de 1,6 kV/mm manteniendo cada valor por 5 min continuando hasta el rompimiento del cable en la longitud activa.
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Cuando las muestras sean removidas de la prueba de arborescencias forzadas, la prueba de alta tensión larga duración puede realizarse dentro de las siguientes 24 h y el agua del conductor no debe drenarse antes de realizar dicha prueba. Si la prueba no se realiza dentro de las 24 h las muestras deben almacenarse en agua con las mismas características que el agua usada en las arborescencias forzadas Los requisitos a cubrir para dar por terminada la prueba son:
7.10
a)
Cables de 5 kV a 46 kV. Las muestras de cable deben soportar al menos la etapa de 24 kV/mm para XLP y XLP-RA y 19,7 kV/mm para EP. Si la falla se presenta en las terminales la etapa mínima que debe cubrirse es de 43 kV/mm, para dar por terminada la prueba. Si la falla ocurre en terminales durante la etapa de 43 kV/mm o menos, deben prepararse nuevamente las terminales y repetir la prueba. Para este caso, la longitud activa de la muestra debe ser como mínimo de 3,0 m. La tensión debe aplicarse iniciando con 4 kV/mm manteniéndola durante 30 s en cada paso; continuando así, hasta obtener la tensión donde ocurrió la primer falla en la terminal. La tensión debe mantenerse durante 5 min y después incrementarla en pasos de 1,6 kV/mm manteniéndola en cada uno 5 min, hasta que la falla ocurra nuevamente en la longitud activa.
b)
Cables de 69 kV a 115 kV. Las muestras deben soportar 2,5 veces la tensión nominal a tierra del cable al menos durante 2 h.
Medición de espesores
La determinación del espesor del aislamiento debe hacerse de acuerdo con 5.3.2.
7.11
Tensión de Impulso a la ruptura
La prueba de tensión de impulso a la ruptura debe realizarse siguiendo el método indicado en NMX-J-309ANCE. En el caso de muestras que requieran acondicionarse previamente con envejecimiento cíclico, debe seguirse el método de acondicionamiento indicado en NMX-J-440. Si se requiere efectuar esta prueba en caliente, la temperatura del conductor debe ser de 130 °C; el calentamiento debe obtenerse haciendo circular corriente en el conductor, el cual se coloca dentro de un tubo de polietileno o de PVC de 76,2 mm de diámetro con una longitud mínima de 1,8 m para cables de 5 kV a 46 kV y para cables de 69 kV a 115 kV el diámetro del tubo debe ser lo suficientemente grande para que queden 50 mm de claro entre la superficie interna del tubo y el cable, y una longitud mínima de 4,5 m. Los extremos deben estar sellados para prevenir la circulación de aire dentro del tubo. Deben aplicarse diez impulsos de cada polaridad con la tensión de aguante de impulso por rayo. Posteriormente debe incrementarse la tensión en etapas de aproximadamente 25 % de la tensión de aguante de impulso por rayo, aplicando en cada una tres impulsos de polaridad negativa, hasta llegar a la falla de la muestra, la cual debe ocurrir en la longitud activa. La muestra debe soportar como mínimo 25 % más de la tensión de impulso por rayo.
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Los valores de tensión de aguante de impulso por rayo y a la ruptura son los indicados en la tabla 25. TABLA 25.- Tensión de aguante al impulso por rayo Tensión mínima de impulso por rayo a la ruptura
kV
Tensión de aguante de impulso por rayo * kV
5 8
75 95
75 120
15 25
110 150
140 190
35 46
200 250
250 310
69 115
350 450
440 690
Tensión nominal del cable
kV
* De acuerdo a NMX-J-150
7.12
Envejecimiento cíclico
Esta prueba debe efectuarse sobre muestras de cable de acuerdo al método descrito en NMX-J-440. El acondicionamiento debe cubrir las siguientes etapas: a)
Cables de 5 kV a 46 kV. Debe envejecerse una longitud suficiente de cable para proveer las muestras requeridas durante la realización de las pruebas de la 3 a la 7 indicadas en la tabla 22. El cable debe someterse a 14 ciclos térmicos de envejecido. Un ciclo térmico se define como un período de 24 h, durante el cual, en las primeras 8 h se hace circular corriente en el conductor dejando reposar las muestras 16 h antes de iniciar el siguiente ciclo de carga. La temperatura del conductor debe alcanzar 130 °C las últimas 4 h del período con corriente. Durante los ciclos de carga no debe aplicarse tensión.
b)
Cables de 69 kV a 115 kV. Después de realizar la prueba de doblez debe envejecerse una longitud suficiente para efectuar las pruebas indicadas en la tabla 23. El cable debe someterse a 20 ciclos térmicos de envejecido. Los ciclos térmicos deben ser como sigue: -
Se aplica calentamiento haciendo circular corriente en el conductor durante 8 h como mínimo.
-
Debe mantenerse una temperatura de 130 °C en el conductor por lo menos las dos últimas horas del período de calentamiento.
-
Al período de calentamiento debe seguir uno de enfriamiento no menor de 16 h a temperatura ambiente.
-
Durante los ciclos de calentamiento, las muestras deben energizarse a una tensión de dos veces la tensión nominal a tierra.
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Después de haber terminado la prueba de envejecido cíclico, debe someterse una muestra a la prueba de impulso y la otra a la de tensión en corriente alterna.
7.13
Arborescencias forzadas en agua
Sólo para cables de 5 kV a 46 kV. La prueba debe efectuarse sobre muestras de cable con una longitud activa mínima de 3,7 m. El conductor debe ser cable de cobre o aluminio, sin barreras bloqueadoras contra el ingreso de humedad. La prueba debe efectuarse de acuerdo a lo indicado en NMX-J-439-ANCE y el tiempo indicado en la tabla 22.
7.14
Análisis dimensional
Sólo para cables de 69 kV a 115 kV. Al finalizar las pruebas a prototipo debe hacerse un análisis dimensional en una muestra de 30 cm de longitud cortada de la parte central del cable envejecido, haciendo la comparación con una muestra de cable sin envejecer.
7.15
Penetración longitudinal de agua en el conductor sellado y/o en la pantalla sobre el aislamiento
Esta prueba debe efectuarse sobre dos especímenes tomados de una muestra de 5 m de cable terminado. Los cables de 7 y 19 alambres se prueban con una muestra de cable de 19 alambres y los cables de más de 19 alambres se prueban con una muestra de cable de 37 o más alambres. Los especímenes deben preacondicionarse durante una hora a 130 °C uno y a 0 °C el otro. La prueba debe efectuarse de acuerdo con lo indicado en el método 1 de NMX-J-200 y después de 1 h bajo presión de 0,034 MPa ± 0,002 MPa. El extremo libre no debe presentar fugas de agua coloreada en el conductor y/o en la pantalla sobre el aislamiento según sea el caso .
7.16
Prueba termomecánica (opcional)
Sólo para cables de 5 kV a 46 kV. El propósito de esta prueba es someter una muestra de cable terminado a la temperatura máxima de operación del conductor en condiciones de emergencia para cada diseño de cable. El cable con cualquier combinación de material de cubierta, método de aplicación de cubierta, diseño de pantalla metálica, tipo de pantalla sobre aislamiento y tipo de aislamiento, debe ser sometido a la prueba termomecánica de acuerdo al método de prueba descrito a continuación.
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7.16.1
Aparatos y equipos a)
b)
Aparatos -
Instrumento medidor de temperatura para ser utilizado con termopar tipo J o tipo K.
-
Transformadores de corriente con capacidad de inducir la corriente necesaria para alcanzar la temperatura especificada en el conductor.
-
Termómetro.
Equipos -
7.16.2
Tubos flexibles de plástico con diámetro de 75 mm y 100 mm doblados en U (Ver figura 1).
Preparación de la muestra a)
Introducir la muestra del cable en el tubo flexible de una longitud mínima de 10 m. Para cables hasta 40 mm de diámetro se utiliza el tubo de 75 mm de diámetro y para cables mayores de 40 mm se utiliza el tubo de 100 mm de diámetro.
b)
Doblar el ensamble como se indica en la figura 1, considerando que el radio de curvatura debe estar de acuerdo a lo siguiente: -
c)
330 mm de radio para tubos de 75 mm de diámetro 400 mm de radio para tubos de 100 mm de diámetro.
Tapar los extremos del tubo. D
L
en donde:
R
R es el radio de curvatura L es la longitud de la U; y D es el diámetro de la U
FIGURA 1.- Tubo de plástico con doblez en U
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7.16.3
7.16.4
Procedimiento de prueba a)
El cable debe someterse a 14 ciclos de carga. Cada ciclo de carga tiene una duración de 24 h con un periodo de aplicación de corriente y otro sin ella. La corriente alterna debe aplicarse una vez en cada ciclo con el tiempo necesario para calentar el cable a una temperatura de 130 °C + 0 °C, -5 °C, y mantenerse esta temperatura por un periodo de 6 h. No debe circular corriente por la pantalla metálica del cable. No se requiere que haya tensión en el conductor durante el ciclo de carga. Cuando el conductor está a 130°C el gradiente de temperatura entre conductor y la superficie externa del cable debe estar dentro de los límites indicados en la tabla 26. El punto donde se efectúan las mediciones de temperatura es el centro longitudinal del cable dentro del tubo.
b)
Antes de la prueba debe realizarse un estudio electrotérmico en un cable igual al espécimen. Dicho estudio consiste en establecer la corriente que debe aplicarse para alcanzar la temperatura requerida, colocando previamente los termopares en el conductor y sobre la superficie exterior del cable.
c)
Durante el periodo sin corriente, la temperatura del conductor debe descender por lo menos a la temperatura ambiente del aire más 5 °C. Si esta condición no se cumple, la prueba debe interrumpirse al final del ciclo 5° y 10°. Durante esta interrupción el cable debe estar sin corriente por un período de por lo menos 24 h para permitir que los cables se enfríen hasta la temperatura ambiente. El ciclo de carga se continua al final del periodo de interrupción. Este procedimiento de interrupción puede seguirse aún si se cumplen los requerimientos de descenso de temperatura.
d)
Los especímenes de prueba deben completar los 14 ciclos de carga no contando los períodos de interrupción como parte de los ciclos. Si por alguna razón, la temperatura desciende abajo de lo especificado en el ciclo de carga, la prueba debe repetirse.
Requisitos a cumplir en esta prueba a)
El factor de disipación no debe exceder de 0,1 % para polietileno de cadena cruzada sin cargas o aditivos; ni de 0,5 % si el polietileno de cadena cruzada lleva cargas y aditivos (por ejemplo, para hacerlo resistente a las arborescencias) ni de 1,5 % para el etileno propileno.
b)
Si los valores de las descargas parciales exceden lo indicado en 7.3, o si se rebasan los límites del factor de disipación, debe suspenderse la prueba y el diseño del cable se rechaza.
c)
Al final de los 14 ciclos de prueba, se extrae el cable localizado en el codo (doblez) para preparar muestras de 300 mm de longitud y debe realizarse la medición del espesor del aislamiento usando aparatos ópticos de medición; se toman cuatro lecturas a 90° una de otra y se determina el promedio de ellas. Una de las cuatro lecturas debe tomarse en el punto de menor espesor de aislamiento. Los valores de los espesores se registran únicamente como información.
d)
Si la cubierta se agrieta o se perfora durante la prueba, se rechaza el diseño del cable.
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TABLA 26.- Gradiente de temperatura entre conductor y superficie externa del cable. Area de la Sección nominal del conductor
Espesor de aislamiento
mm²
mm
Tensión calificada
Temperatura de emergencia °C
Gradiente máximo de temperatura entre el conductor y la superficie exterior del cable °C
Area de las Secciones nominales mm²
253,4 o mayores
8,76 o mayor
Todas
130
40
Todas
Menor de 253,4
8,76 o mayor
Todas
130
40
Dicha sección y menores
253,4 o mayores
Menor de 8,76
130
30
Todos
Menor de 253,4
Menor de 8,76
130
30
Dicha sección y menores
7.17
Esa clase de tensión y menor Esa clase de tensión y menor
Prueba de Doblez (sólo para cables 69 kV y 115 kV)
La muestra de cable debe ser doblada alrededor de un mandril, una vuelta completa ( 360° ). El cable se endereza y se repite el doblez en dirección opuesta. La prueba se lleva a cabo a temperatura ambiente y consta de 3 ciclos de doblez (3 dobleces en un sentido y 3 dobleces en sentido opuesto). El diámetro del mandril debe ser: a)
25 (d+D) + 5% para cables con pantalla de cintas de cobre o aluminio, o con cubierta de plomo.
b)
20 (d+D) + 5% para todos los otros diseños.
en donde:
d es el diámetro del conductor; y D es el diámetro total del cable
7.18
Doblez en frío
Esta prueba debe efectuarse sobre muestras de cable terminado, debiendo cumplir con lo establecido en las normas que se citan en 5.5.1 cuando se pruebe de acuerdo con NMX-J-193-ANCE.
7.19
Estabilidad Estructural
La prueba de estabilidad estructural descrita en NMX-J-435, debe efectuarse sobre muestras de cable terminado para tensiones nominales de 69 kV y 115 kV. Las muestras deben acondicionarse dentro de un tubo plástico con extremos sellados, sin aplicar tensiones de prueba y a las temperaturas de conductor indicadas a continuación: a)
Temperatura ambiente;
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NMX-J-142-ANCE-2000 34/44
b)
Por lo menos 6 h a 90°C ± 5°C;
c)
Por lo menos 6 h a 130°C ± 5°C; y
d)
Temperatura ambiente.
El calentamiento debe obtenerse haciendo circular corriente en el conductor. Al final de cada etapa debe hacerse la medición de descargas parciales y debe cumplir con los valores de prueba de la tabla 24. Debe efectuarse al finalizar cada etapa, la medición del factor de disipación a la tensión nominal a tierra y no debe exceder de 0,1 % para el XLP sin cargas, 0,5 % para el XLP con cargas o aditivos (por ejemplo, para hacerlo resistente a las arborescencias) y de 1,5 % para el EP, cuando se efectúa la medición a temperatura ambiente y a 90°C. Los valores obtenidos a 130°C son únicamente informativos.
7.20
Estabilidad dimensional
Esta característica sólo se aplica a cables de 69 kV a 115 kV con aislamiento de XLP. La proyección axial del conductor fuera del aislamiento determinada según el método descrito en NMX-J-180-ANCE no debe exceder de 4,5 mm.
7.21 Cavidades y semiconductoras extruidas
contaminantes en
el aislamiento e irregularidades en las pantallas
Las muestras se cortan en rodajas y se preparan para examinarlas como se describe en NMX-J-441-ANCE. No deben encontrarse los siguientes defectos en el aislamiento o en los semiconductores extruidos: a)
Cualquier cavidad mayor de 0,08 mm para cables con aislamiento de XLP y de 0,13 mm para cables con aislamiento de EP. Para cables con aislamiento de XLP el número de cavidades mayores de 0,05 mm no debe exceder de dos por centímetro cúbico.
b)
Cualquier contaminante (material opaco o de material no homogéneo) mayor de 0,13 mm en su dimensión más grande para XLP o de 0,25 mm en su dimensión mayor para EP. Para cables con aislamiento de XLP el número de contaminantes entre 0,05 mm y 0,13 mm no debe exceder de uno por centímetro cúbico.
c)
Para cables con aislamiento de XLP, ningún material translúcido mayor de 1,27 mm en su dimensión mayor.
d)
Cualquier cavidad mayor de : -
0,08 mm en la interfase entre pantalla semiconductora extruida sobre el conductor y el aislamiento de XLP y de 0,13 mm para aislamiento de EP.
-
0,13 mm en la interfase entre pantalla semiconductora extruida sobre aislamiento y el aislamiento.
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NMX-J-142-ANCE-2000 35/44
e)
Cualquier irregularidad o proyección mayor de : -
En la interfase semiconductor sobre conductor y aislamiento.
0,13 mm hacia el aislamiento 0,25 mm hacia el semiconductor -
En la interfase semiconductor sobre aislamiento y aislamiento.
0,25 mm hacia el aislamiento 0,25 mm hacia el semiconductor f)
La profundidad máxima de las ondulaciones de las circunvoluciones no debe ser mayor a lo siguiente: -
Cables de 5 kV a 46 kV Cables de 69 kV
0,18 mm 0,13 mm
Para mayor referencia ver apéndice B.
7.22
7.23
Adherencia entre el aislamiento y el componente semiconductor extruido sobre el aislamiento. a)
Para cables de 5 kV a 46 kV, cuando se someten a la prueba de adherencia indicada en la NMX-J-431-ANCE, la fuerza necesaria para retirar la capa semiconductora, debe estar dentro de los límites indicados en la tabla 11. Cuando las muestras se someten a la prueba de simulación de instalación, indicado en la NMX-J-431-ANCE, el componente semiconductor debe poder ser separado del aislamiento sin dejar residuos que no pudieran ser eliminados con ligeros frotamientos.
b)
En el caso de cables de 69 kV y 115 kV, el semiconductor debe estar firmemente adherido al aislamiento.
Alargamiento en caliente y deformación permanente
La prueba debe efectuarse sobre muestras de aislamiento de cable de acuerdo con NMX-J-432-ANCE y debe cumplir con lo que se indica en la tabla 6.
7.24
Pruebas de tensión con corriente directa
7.24.1
Al terminar la instalación
Al terminar la instalación, puede efectuarse una prueba de tensión con corriente directa, a un valor que no exceda al especificado en la tabla 27, en la columna “Al terminar la instalación”, aplicada durante 5 min consecutivos, siguiendo el método indicado en NMX-J-444.
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NMX-J-142-ANCE-2000 36/44
TABLA 27.- Tensiones aplicadas en campo c.d. 1 Tensión de Designación del cable kV
2 Tensión de aguante con corriente directa durante 5 min máximo Al terminar la instalación Después de la instalación en caso de falla kV kV A B A B
5
28
36
9
11
8 15
36 56
44 64
11 18
14 20
25 35
80 100
96 124
25 31
30 39
46 69
132
172
41
192
54 61
NOTAS 1 Columna A - 100% Nivel de aislamiento. 2 Columna B - 133% Nivel de aislamiento.
Para cables de 115 kV las pruebas de campo después de la instalación están sujetas a un acuerdo entre comprador y fabricante. 7.24.2
Después de la instalación
Después de la instalación y de que el cable sea puesto en servicio normal, puede efectuarse una prueba de tensión con corriente directa, en caso de falla y después de la reparación a un valor que no exceda el especificado en la tabla 27, en la columna correspondiente, aplicando la tensión durante 5 min consecutivos siguiendo el método indicado en NMX-J-444.
8
MUESTREO
Para determinar el cumplimiento de los cables cubiertos en esta norma, deben efectuarse las pruebas o determinaciones de sus características como se indican en este capítulo. Para este efecto, las diferentes pruebas o características a determinar se clasifican en los siguientes grupos: -
Pruebas de aceptación al 100 %; y
-
Pruebas de aceptación con otra frecuencia;
A un lado de las pruebas se indican los párrafos donde estas se mencionan.
8.1
Pruebas de aceptación al 100%
Las siguientes pruebas deben efectuarse a todos los tramos y a cada uno de los conductores.
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NMX-J-142-ANCE-2000 37/44
8.2
-
Resistencia eléctrica del conductor a corriente directa
5.1.3. y 7.1
-
Resistencia eléctrica del componente metálico (pantalla) con corriente directa
-
Alta tensión corriente alterna
7.6
-
Descargas parciales
7.3
7.2
Pruebas de aceptación con otra frecuencia
Las pruebas que se citan dentro de este capítulo deben efectuarse sobre muestras tomadas, según sea el caso, de las materias primas, de los cables en elaboración o de cables terminados. La frecuencia de realización de las pruebas debe estar de acuerdo con lo establecido en los siguientes subincisos. En caso de requerirse un muestreo diferente, éste debe establecerse por acuerdo entre las partes involucradas. En los lotes de corta magnitud, cuando de acuerdo al muestreo se determine que no se requiera probar ninguna muestra, el fabricante debe mostrar evidencias de las pruebas de cables similares de corridas anteriores, aunque sea de otro lote. a)
Dimensionales (espesores de aislamiento, pantallas semiconductoras y cubiertas) diámetros sobre aislamiento, componente semiconductor y cubierta. De 1 a 2 carretes 100%. De 3 a 19 carretes 2 carretes. 20 carretes y más el 10%.
b)
Las pruebas enlistadas adelante deben efectuarse una vez para lotes con longitudes de 1 km a 15 km y una vez por cada 15 km adicionales o fracción 1)
2)
5.2.1, 5.3.2, 5.3.3 5.4.1, 5.5.1, 5.5.2
Pruebas a la pantalla semiconductora sobre el conductor: -
Alargamiento después de envejecimiento, probado en placas de materia prima. 5.2.2
-
Fragilidad en frío
Pruebas al aislamiento. -
Esfuerzo por tensión a la ruptura.
-
Alargamiento por tensión a la ruptura.
-
Envejecimiento.
-
Deformación por calor.
Las siguientes pruebas deben realizarse una cada 15 km.
5.3.4.1
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NMX-J-142-ANCE-2000 38/44
3)
4)
c)
d)
-
Factor de disipación y constante dieléctrica (ε).
-
Absorción de humedad (método eléctrico).
Pruebas a la pantalla semiconductora sobre el aislamiento en placas de materia prima. -
Alargamiento después de envejecimiento.
-
Fragilidad en frío.
Pruebas a las cubiertas termoplásticas y termofijas
5.3.5.2
5.4.1.1
5.5.1
-
Esfuerzo por tensión a la ruptura.
-
Alargamiento por tensión a la ruptura.
-
Envejecimiento.
-
Inmersión en aceite (excepto polietileno).
-
Deformación por calor (sólo a los termoplásticos).
-
Choque térmico (sólo al PVC).
-
Agrietamiento en ambiente controlado (sólo al polietileno).
-
Doblez en frío.
Las pruebas que se citan en seguida deben realizarse tomando una muestra por cada 15 km de cable: -
Resistividad volumétrica de la pantalla semiconductora extruida sobre el conductor.
5.2.4
-
Resistividad volumétrica de la pantalla semiconductora extruida sobre aislamiento.
5.4.1.1
Las pruebas que se citan en seguida deben realizarse sobre tres muestras seleccionadas del inicio, de aproximadamente la mitad y del final de cada corrida de extrusión. -
Continuidad de las capas semiconductoras extruidas
5.2.3
-
Adherencia entre el aislamiento y el componente semiconductor extruido sobre el aislamiento 7.22
-
Estabilidad dimensional
-
Cavidades y contaminantes en el aislamiento e irregularidades en las pantallas semiconductoras extruidas 7.21
7.20
PARA USO EXCLUSIVO DE ALSTOM MEXICANA, S.A. DE C.V.
NMX-J-142-ANCE-2000 39/44
e)
Alargamiento en caliente y deformación permanente
5.3.5.1
La prueba de estabilidad estructural debe efectuarse en una muestra por cada lote de 2 km, para cables de 69 kV y 115 kV. 7.19
8.3
Criterios de aceptación
8.3.1
Pruebas de aceptación al 100 %
Cada tramo debe cumplir con todas las pruebas citadas en 8.1. Los tramos que no cumplan con alguna de dichas pruebas deben ser rechazados. 8.3.2
9
Pruebas de aceptación con otra frecuencia a)
En cualquiera de las pruebas citadas en el inciso (a) de 8.2, en caso de fallar alguno de los especímenes, deben tomarse dos especímenes más de la misma muestra. De fallar alguno de estos, se considera que la prueba no se cumple y por lo tanto el lote debe ser rechazado.
b)
En cualquiera de las pruebas citadas en el inciso (b) de 8.2, en caso de falla, debe repetirse la prueba correspondiente sobre los dos extremos de todos los tramos de cable que forman el lote. En caso de que falle alguna de las dos muestras, el tramo correspondiente debe ser rechazado.
c)
Para la prueba de estabilidad estructural (7.19) en caso de falla debe acordarse entre las partes involucradas, un muestreo adicional.
MARCADO
Las unidades de medida indicadas en el marcado de los conductores deben estar de acuerdo con lo indicado en NOM-008-SCFI.
9.1
Identificación de los cables
9.1.1
Cables con cubierta termoplástica o termofija
La superficie exterior de la cubierta protectora de los cables debe estar marcada secuencialmente en toda su longitud en forma legible y permanente, permitiéndose una distancia máxima sin marcar de 0,30 m. Si el marcado se hace en bajo relieve, la profundidad de la identificación debe ser tal que se cumpla con los requisitos de espesor mínimo en cualquier punto de la cubierta. Deben marcarse como mínimo los siguientes datos, de acuerdo con lo indicado en la NOM-008-SCFI: -
Nombre o marca registrada del fabricante; Tipo de aislamiento (EP, XLP o XLP-RA);
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NMX-J-142-ANCE-2000 40/44
-
9.2
Número de conductores para cables multiconductores; Designación del conductor en mm² y entre paréntesis el calibre correspondiente en AWG o kCM (si existe); Designación del conductor de puesta a tierra, si existe, en mm² y entre paréntesis el calibre correspondiente en AWG o kCM (si existe); Material del conductor (Cu o Al); Identificar si el cable tiene protección longitudinal contra el ingreso de agua en el conductor, en la pantalla o en ambos; Tensión nominal en kV.; Nivel de aislamiento (100 % o 133 %); Año de fabricación; y En caso de certificar la conformidad del producto con esta norma, debe llevar la contraseña que establezca el organismo certificador acreditado.
Identificación de fases
En cables multiconductores y tríplex, deben identificarse las fases con un medio adecuado (cintas de diferente color, etc.).
10
EMPAQUE
El empaque debe ser en carretes adecuados y deben identificarse con los siguientes datos como mínimo, de acuerdo con lo indicado en la NOM-008-SCFI: -
11
Nombre o marca registrada del fabricante; Tipo de producto; Longitud en metros; Número de conductores y designación del conductor en mm2 y entre paréntesis el calibre correspondiente AWG o kCM (si existe); Tensión nominal en kV; Nivel de aislamiento (100 % o 133%); Una flecha que indique el sentido de rotación del carrete y la expresión "rodar en este sentido"; La leyenda " Hecho en México " o la designación del país de origen; y En caso de certificar la conformidad del producto con esta norma, debe llevar la contraseña que establezca el organismo certificador acreditado.
BIBLIOGRAFíA
AEIC CS5-94 (10 th Edition) Specifications for Thermoplastic and Crosslinked Polyethylene Insulated Shielded Power Cables Rated 5 through 46 KV. AEIC CS6-96 (6 th Edition)
Specifications for Ethylene Propylene Rubber Insulated Shielded Power Cables Rated 5 through 69 kV.
PARA USO EXCLUSIVO DE ALSTOM MEXICANA, S.A. DE C.V.
NMX-J-142-ANCE-2000 41/44
AEIC CS7-93 (3 rd Edition)
Specifications for Crosslinked Polyethylene Insulated Shielded Power Cables Rated 69 through 138 kV.
ICEA-S-66-524 (REV 1992) Crosslinked-Thermosetting Polyethylene Insulated Wire and Cable for the Transmission and Distribution of Electrical Energy. ICEA-S-68-516 (REV 1992) Ethylene-Propylene-Rubber Insulated Wire and Cable for the Transmission and Distribution of Electrical Energy. ICEA-T-31-610 (REV 1989) Guide for conducting a longitudinal water penetration resistance test for sealed conductor. IEC-60502-1998-11
12
Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages from 1 kV up to 30 kV - Part 2: Cables for rated voltages from 6 kV up to 30 kV.
CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES
Esta Norma Mexicana no es equivalente con la Norma Internacional IEC 60502-2 (1998-11) “ Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages from 1 kV up to 30 kV - Part 2: Cables for rated voltages from 6 kV up to 30 kV“, por razones en materia de Instalaciones Eléctricas y tensiones de operación. Las diferencias entre la norma mexicana y la norma internacional se pueden resumir en: a)
La norma mexicana contempla un intervalo de tensiones más amplio que la norma internacional.
b)
La norma mexicana sólo coincide con la norma internacional en la tensión de operación de 8,7/15 kV. Todas las otras tensiones difieren de las usadas en México.
c)
La denominación de los conductores en México, aunque se expresa en mm2, es usualmente la correspondiente a los calibres AWG o KCM, y no a la denominación IEC.
d)
Debido a la diferencia en las tensiones de operación, los espesores de aislamiento en el conductor también difieren en ambas normas.
e)
Hay importantes diferencias en los métodos y valores de prueba entre ambas normas. En la tabla 28 se comparan las especificaciones entre la norma mexicana y la norma internacional. Por citar un ejemplo, las diferencias en los valores de tensión de prueba en kilovolts de corriente alterna son considerablemente mayores en la norma mexicana.
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NMX-J-142-ANCE-2000 42/44
TABLA 28.- Cables de energía de media tensión (5 kV - 36 kV) comparación entre NMX-J-142 e IEC 502 (EP y XLP) Tensión de Operación Eo/E V NMX-JIEC 502 142 3/5 ---3,6/6 ---------5/8 ----6/10 8,7/15 ---8,7/15 -12/20 15/25 -20/30
-18/30 --
Denominación del conductor NMX-J-142 IEC-502
Espesores de aislamiento mm
mm² (AWG-kCM)
mm²
NMX-J-142
IEC 502
8,35 - 506,7 (8 - 1 000) mayores
--10 - 185 240 300 400 mayores
2,3 3,6
--2,5 2,6 2,8 3,0 3,2
-----13,30-506,7 (6 - 1 000) mayores -33,62-506,7 (2 - 1 000) mayores --42,41-1013 (1 - 2 000) -53,48-1 013 (1/0 - 2 000)
Tensión de Prueba en corriente alterna kV NMX-J-142 IEC 502
-35 44
---
--3,4 --4,5 5,5
---
--11 ------15 --22 30
6,6 -8,8
-8,0 --
52 -69
-45 --
-----2,9 4,45
--16 - 1 000 --16 - 1 000 35 - 1 000
-4,45 5,6
-50 - 1 000 --
18 28 -----23 35
NOTA - Como se ha comprobado durante muchos años de operación satisfactoria, los cables diseñados con cualquiera de las dos normas son igualmente funcionales; que en el futuro se pueda llegar a una mayor concordancia, dependerá de la conveniencia de los usuarios de este tipo de cables.
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NMX-J-142-ANCE-2000 43/44
APÉNDICE A (Informativo) RADIO DE CURVATURA MÍNIMO PARA LOS CABLES
A.1
OBJETIVO
Este apéndice contiene los valores recomendados para el radio de curvatura mínimo a los cuales los cables pueden ser doblados para colocación permanente en la instalación. Estos límites no se aplican a las curvas en conduits o ductos, poleas y otras superficies curvas alrededor de las cuales se jalan los cables sometiéndolos a tensión, cuando se están instalando. En estos casos y también para los carretes de empaque pueden requerirse radios de curvatura mayores que los indicados en este apéndice. En todos los casos el radio de curvatura mínimo se refiere a la superficie interna del cable y no al eje central del mismo.
A.2
CABLES CON PANTALLA
El radio de curvatura mínimo para todos los cables con pantallas es de 12 veces el diámetro sobre el cable monoconductor o sobre uno de los conductores individuales con pantalla en cables multiconductores o tríplex.
A.3
CABLES CON CUBIERTA DE PLOMO
El radio de curvatura mínimo para todos los cables con cubierta de plomo es de 12 veces el diámetro sobre el cable monoconductor o sobre uno de los conductores individuales con pantalla en cables multiconductores o tríplex.
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APÉNDICE B (Informativo) DEFINICIONES Y FIGURAS DE CAVIDADES, PROTUBERANCIAS Y CIRCUNVOLUCIONES
B.1
cavidades: hosquedades o burbujas que pueden presentarse en el aislamiento o en los semiconductores extruídos.
B.2
irregularidades: protuberancias o proyecciones que pueden presentarse en las áreas cilíndricas de contacto entre el aislamiento y los semiconductores, ya sea del aislamiento hacia los semiconductores o viceversa.
B.3
circunvolución: es la tendencia de la pantalla semiconductora sobre el conductor a seguir el contorno de la superficie del conductor, dando una apariencia ondulada.
B.4
contaminante: contaminación o impureza, líquida o sólida de material diferente al del aislamiento mismo, que puede presentarse en él, o en los semiconductores.
B.5
material traslucido: material aislante no homogéneo de apariencia traslúcida que puede presentarse en el aislamiento, principalmente en el XLP.
FIGURA B1.- Procedimiento de medición para protuberancias y cavidades
FIGURA B2.- Procedimiento de medición para circonvoluciones