Els cables elèctrics

Els conductors representen el component més important d'una línia elèctrica aèria, perquè han de garantir la transmissió fiable. A més, també tenen un impacte sobre als costos totals de la línia.

Durant molts anys, l'alumini i els seus aliatges han estat els materials conductors que han prevalgut a les línies d'energia a causa del preu econòmic, el baix pes i la necessitat de certes seccions transversals mínimes.

No obstant això, l'alumini és un metall molt corrosiu. Però, gràcies a una capa d'òxid densa que es forma, deté els atacs més corrosius. Per tant, fins a un cert nivell, els conductors d'alumini són molt adequats per àrees en les quals la corrosió és un problema, per exemple, un clima marítim.

Per a conductors d'alumini, hi ha diferents dissenys en ús. Conductors d'alumini (AAC) tenen la més alta conductivitat per una secció transversal donada; però posseeixen només una baixa resistència mecànica, la qual cosa limita la seva aplicació als trams curts i forces de tracció baixes.

Per augmentar la resistència mecànica, estan fets amb filferros d'aliatges d'alumini-magnesi-silici. La seva força és aproximadament el doble que la d'alumini pur.

Crèdit: myanmartc.com Conductor d'alumni reforçat amb acer - ACRS

Però els conductors totalment d'alumini i d'aliatges d'alumini han demostrat la susceptibilitat a les vibracions a conseqüència del vent. Per tant, els conductors compostos amb un nucli d'acer, anomenats conductor d'alumini acer reforçat (ACSR), eviten aquest desavantatge.

La relació entre l'alumini i l'acer oscil·la entre 4,3: 1 a 11: 1 . Una relació d'alumini a acer de 6.0 o 7.7 proporciona una solució econòmica. Els conductors amb una proporció de 4,3 s'han d'utilitzar per a les línies instal·lades en regions amb grans càrregues de vent i formació de gel pesat. Els conductors amb una proporció més alta que 7.7 proporcionen una major conductivitat. Però a causa de la força inferior, les caigudes són més grans, la qual cosa requereix torres més altes.

L'experiència ha demostrat que els conductors ACSR, igual que els conductors d'alumini i d'aliatges d'alumini, proporcionen la solució més econòmica i ofereixen una vida útil superior a 40 anys. Els conductors són seleccionats d'acord amb els aspectes elèctrics, tèrmics, mecànics i econòmics.

La resistència elèctrica com a resultat del material conductor i la seva secció transversal és la característica més important que afecta la caiguda de tensió i les pèrdues d'energia al llarg de la línia i, per tant, els costos de transmissió. La secció transversal ha de ser seleccionada de manera que les temperatures admissibles no se superin durant el funcionament normal, així com també en condicions de curtcircuit.

Amb l'augment de secció transversal, el cost de la línia augmenta, mentre que els costos de pèrdues disminueixen.

Conductor d'alumini reforçat amb acer (ACSR) secció transversal

La  calor, conseqüència de les pèrdues òhmiques i la radiació solar, determinen la temperatura del conductor. Una densitat de corrent de 0,5 a 1,0 A / mm 2 sobre la base de la secció transversal d'alumini ha demostrat ser una solució econòmica en la majoria dels casos.

Hi ha uns efectes com a conseqüència dels gradients d'alta tensió a la superfície del conductor, i en els efectes corona, com ara descàrregues visibles, interferències de ràdio, soroll audible i pèrdues d'energia. En seleccionar els conductors, el gradient de voltatge de CA ha de ser limitat a valors entre 15 i 17 kV / cm. El so del soroll audible de línies de CC és causat principalment en el pol positiu, i aquest so difereix de les de les línies de CA.

Per tant, el gradient de tensió màxima per unitat de superfície de línies de corrent continu és més gran que el gradient de les línies de corrent altern. Un valor màxim de 25 kV / cm es el recomanat. El voltatge de la línia i el diàmetre del conductor són un dels principals factors que influeixen en el gradient de tensió superficial. Per mantenir aquest gradient per sota del valor límit, el conductor es pot dividir en subconductors.

Això resulta en un diàmetre de conductor equivalent, que és més gran el diàmetre d'un sol conductor amb la mateixa secció transversal. Aquest aspecte és important per les línies amb voltatges de 245 kV i superiors.

Conductor d'alumini reforçat amb acer (ASCR) Cable paquet. Crèdit: jcmiras.net

Per tant, els anomenats conductors bundle s'adopten principalment per (MAT) les línies de molt alta tensió. La Taula 1 mostra les configuracions de conductors típics per a les línies de corrent altern.

Característiques elèctriques de les línies aèries de corrent altern )les dades es refereixen a un circuit d'una línia de doble circuit)

Des d'un punt de vista mecànic, els conductors han d'estar dissenyats per a les condicions de la vida quotidiana i per a càrregues màximes exercides en el conductor pel vent i gel. En brut pot ser suportat un esforç del 20% sobre la tensió de tracció nominal del conductor.

La màxima tensió de tracció de treball en que s'ha de limitar és d'aproximadament el 40% de la tensió nominal.

Hexacore cable de terra òptic (OPGW)

Els cables de terra, també anomenats Shieldwire o Earthwire, poden protegir una línia contra descàrregues directes de llamp i millorar el comportament del sistema en cas de curtcircuits. Per tant, les línies amb tensions monofàsiques de 110 kV, i superiors, solen estar equipats amb cables de terra. Els cables de terra fets de conductors de ACSR, amb una secció transversal prou alta d'alumini satisfan ambdós requisits.

Des de principis de la dècada de 1990, s'han instal·lat més i més cables de terra per a línies elèctriques aèries d'alta tensió,  com els cables de terra amb fibra òptica (OPGW). Aquest tipus de cable de terra combina les funcions que acabem de descriure per al cable típic terra amb la facilitat addicional de poder transferir gran capacitat de dades a través de fibres òptiques que s'integren en el OPGW.

Tal transferència de dades és essencial per a la comunicació entre dues estacions convertidores dins d'una interconnexió HVDC o per control a distància de les centrals elèctriques. L'OPGW, en aquest cas, esdevé l'enllaç principal de comunicació a la interconnexió. L'OPGW està dissenyat principalment en una o més capes d'aliatge d'alumini i / o filferros d'acer revestits d'alumini.


Font: Electrical Engineering
Referència: Guia de Power Engineering // Transmissió i distribució de solucions - SIEMENS