Los cables para alta tensión son un tipo de cable utilizado para transmitir voltajes altos y corrientes grandes, normalmente empleados en la distribución y transmisión de energía eléctrica, así como en subestaciones eléctricas. Según los estándares de la Comisión Electrotécnica Internacional, los cables para alta tensión se clasifican en tres especificaciones: 110kV, 220kV y 500kV. Los cables de 110kV y superiores se denominan cables de ultra alta tensión.
Tabla de contenidos
- Diferentes niveles de voltaje en los cables para alta tensión
- Aplicaciones de los cables para alta tensión en subestaciones y en la distribución de energía
- Parámetros importantes de los cables para alta tensión
- ¿Cuál es la pérdida en los cables para alta tensión?
- ¿Se pueden utilizar cables para alta tensión en la distribución de baja tensión?
Diferentes niveles de voltaje en los cables para alta tensión
cables para alta tensión de 110kV
Los cables para alta tensión de 110kV suelen usar materiales de aislamiento de polietileno reticulado, y el conductor es de cobre o aluminio, con secciones transversales que varían de 50 a 2000 milímetros cuadrados. Estos cables son adecuados para la distribución de energía eléctrica en ciudades y para pequeñas subestaciones eléctricas.
cables para alta tensión de 220kV
Los cables de 220kV utilizan conductores de cobre o aluminio, y los materiales de aislamiento incluyen polietileno reticulado, polietileno reticulado depositado y poliestireno bloqueado. Las secciones transversales de estos productos varían entre 50 y 2000 milímetros cuadrados, y se usan en grandes subestaciones eléctricas y en sistemas importantes de distribución y transmisión de energía.
cables para alta tensión de 500kV
Los cables para alta tensión de 500kV son cables de ultra alta tensión usados en sistemas de transmisión y distribución. Estos cables cuentan con grandes secciones transversales tanto en el aislamiento como en el conductor. La capa protectora del cable puede ser de aleación de aluminio o de cinta de acero. Gracias a sus características de resistencia a altas tensiones, interferencias electromagnéticas, bajas pérdidas y bajo ruido, son adecuados para proyectos de transmisión y transformación de energía a gran escala.
Aplicaciones de los cables para alta tensión en subestaciones y en la distribución de energía
Subestaciones
Las subestaciones eléctricas requieren una gran cantidad de cables de alto voltaje, incluidos cables de transmisión, cables para alta tensión internos a la subestación y cables para alta tensión en túneles. En las salidas de las subestaciones se instalan terminales de cable para conectar la subestación con las líneas de transmisión, permitiendo llevar la electricidad a toda la ciudad.
Distribución y transmisión de energía
En la distribución y transmisión de energía se utilizan muchos cables para alta tensión, incluyendo cables aéreos, cables de túneles y cables para alta tensión enrollados en transformadores. La capacidad de los cables para alta tensión para soportar grandes voltajes y su mayor estabilidad permiten reducir eficazmente las pérdidas de energía durante la transmisión, lo que los convierte en componentes ampliamente utilizados en la distribución y transmisión de energía.
Parámetros importantes de los cables para alta tensión
Diámetro del conductor
El diámetro del conductor de un cable de alta tensión es un parámetro crucial, ya que influye directamente en la resistencia eléctrica y en las pérdidas de potencia del cable. En general, cuanto mayor sea el diámetro del conductor, menor será la resistencia y, por lo tanto, las pérdidas de potencia. Normalmente, el diámetro del conductor en cables para alta tensión oscila entre 50 mm y 200 mm.
Espesor de la capa aislante
El espesor de la capa aislante es uno de los parámetros clave en los cables para alta tensión. Su función principal es aislar el conductor bajo alta tensión, garantizando un uso seguro del cable. Por lo general, cuanto mayor sea el espesor de la capa aislante, mayor será la capacidad de aislamiento del cable y su vida útil. El espesor típico de la capa aislante en cables para alta tensión varía entre 1 mm y 5 mm.
Diámetro exterior del cable
El diámetro exterior del cable se refiere al tamaño máximo del recubrimiento exterior del cable. Está influenciado por factores como el entorno de aplicación, los requisitos eléctricos y la resistencia mecánica. En términos generales, cuanto mayor sea el diámetro exterior del cable, mayor será su resistencia mecánica, lo que lo hace adecuado para sectores industriales pesados. Sin embargo, un diámetro exterior demasiado grande puede dificultar su instalación y cableado, por lo que debe elegirse en función de las necesidades específicas del entorno de aplicación.
Otros parámetros de tamaño
Otros parámetros de tamaño de los cables para alta tensión incluyen el grosor de la capa de blindaje y el espesor de la cubierta. La capa de blindaje reduce la inductancia y capacitancia del cable, mientras que la cubierta lo protege. El grosor de ambas capas también debe seleccionarse de acuerdo con las condiciones específicas del entorno de aplicación.
En resumen, los parámetros de tamaño de los cables para alta tensión son factores cruciales que afectan su rendimiento. Es necesario seleccionar el diámetro del conductor, el espesor de la capa aislante, el diámetro exterior del cable y otros parámetros en función de los requisitos eléctricos y las condiciones del entorno de aplicación.
¿Cuál es la pérdida en los cables para alta tensión?
Tipos de pérdidas en líneas de alta tensión
Las pérdidas en las líneas de transmisión de alta tensión se dividen principalmente en dos tipos:
- Pérdida por resistencia: Es la pérdida de energía causada por la resistencia del conductor al paso de la corriente. Esta pérdida es inevitable y aumenta a medida que se incrementa la longitud del conductor.
- Pérdida por capacitancia: Es la pérdida de energía producida por la capacitancia entre los cables de transmisión. La pérdida por capacitancia es proporcional a la constante dieléctrica entre los conductores y al voltaje de transmisión. Generalmente, las pérdidas por capacitancia en líneas de alta tensión son pequeñas y pueden considerarse despreciables.
Cálculo de la pérdida en líneas de alta tensión
El cálculo de las pérdidas en una línea de transmisión de alta tensión es bastante complejo y requiere considerar varios factores. En la práctica, se utiliza la siguiente fórmula para calcular la tasa de pérdida en las líneas de alta tensión:
Tasa de pérdida = (Potencia perdida / Potencia transmitida) × 100%
Donde la potencia perdida se refiere a la energía que se pierde durante la transmisión, y la potencia transmitida es la potencia total de entrada en la línea.
La tasa de pérdida en líneas de alta tensión suele estar entre el 2% y el 7%, dependiendo del tipo de línea, el material utilizado y la distancia de transmisión. Por lo tanto, al diseñar una línea de transmisión de alta tensión, es necesario tener en cuenta factores como la carga del sistema eléctrico, la distancia de transmisión y el nivel de voltaje para determinar de manera adecuada el tipo y los parámetros de la línea de transmisión.
Aunque las pérdidas en líneas de alta tensión son inevitables, es posible reducirlas mediante un diseño eficiente. El uso de conductores de gran sección, transformadores y equipos de transmisión de alta eficiencia, así como una planificación adecuada de las líneas de transmisión, puede mejorar la eficiencia de transmisión y contribuir al desarrollo sostenible del sistema eléctrico.
¿Se pueden utilizar cables para alta tensión en la distribución de baja tensión?
Los cables para alta tensión no son adecuados para su uso en sistemas de distribución de baja tensión, debido a las diferencias en las características entre la distribución de alta y baja tensión.
- Características de los sistemas de baja tensión: En estos sistemas, la corriente es mayor y el voltaje es más bajo. Los cables para alta tensión tienen una impedancia diferente a los cables de baja tensión, y la impedancia de los cables para alta tensión es más alta. Si se usan en distribución de baja tensión, esto podría generar mayores pérdidas de potencia.
- Resistencia al voltaje: Los cables para alta tensión están diseñados para soportar voltajes altos, mientras que los sistemas de baja tensión operan con voltajes mucho menores. Usar cables para alta tensión en baja tensión podría llevar a una sobre-aislación innecesaria, lo que puede dañar los cables o crear riesgos de seguridad.
- Grosor del cable: Los cables para alta tensión suelen tener un diámetro exterior más grande, lo que los hace menos estéticos y difíciles de instalar, especialmente en construcciones pequeñas. Si se colocan incorrectamente, pueden afectar la apariencia y el uso de los edificios.
- Costo elevado: Los cables para alta tensión son más costosos y su instalación y mantenimiento requieren personal especializado, lo que no es práctico para sistemas de baja tensión.
Por lo tanto, lo mejor es utilizar cables para baja tensión adecuados en el sistema de distribución de baja tensión. Sin embargo, en circunstancias especiales donde sea necesario utilizar cables para alta tensión en la distribución de baja tensión, es importante tener en cuenta lo siguiente:
- Controlar la corriente y el voltaje: Asegurarse de que la corriente no sea demasiado alta y de que el voltaje no exceda el voltaje nominal del cable de alta tensión. Generalmente, no se recomienda utilizar cables para alta tensión de más de 1kV en distribución de baja tensión, ya que esto podría sobrecargar los cables y provocar accidentes de seguridad.
- Conexiones seguras: Garantizar que las conexiones del cable sean firmes y confiables para evitar problemas como contactos defectuosos o fugas de corriente.
- Mantenimiento del cable: Mantener la superficie del cable limpia para evitar contaminación y humedad.
- Revisiones periódicas: Realizar inspecciones y mantenimiento regular para asegurar un funcionamiento seguro y confiable de los cables.
En resumen, los cables para alta tensión no son adecuados para sistemas de distribución de baja tensión. Para garantizar la seguridad y el funcionamiento estable del sistema de baja tensión, se recomienda utilizar cables de baja tensión diseñados específicamente para ese propósito, junto con un mantenimiento adecuado y una gestión eficiente de los mismos.