La funda metálica de un cable de alta tensión no es simplemente una pantalla envuelta alrededor del aislamiento XLPE.. Forma un límite eléctrico alrededor del aislamiento., participa en cálculos de tensión inducida y pérdidas, transporta una parte definida de la corriente de falla a tierra, y conecta el cable a las juntas, terminaciones, cuadros de enlace, tierras, y limitadores de voltaje de vaina. en plomo- o construcciones revestidas de aluminio, También puede proporcionar una barrera radial contra la humedad..
Esos deberes interactúan. El aumento del área metálica puede mejorar la capacidad de corriente de falla y reducir la resistencia, sin embargo, una resistencia más baja puede aumentar la pérdida de corriente circulante bajo la unión de ambos extremos. Aislar una funda puede reducir esa pérdida, pero crea requisitos de tensión permanente y protección contra transitorios. Por lo tanto, un diseño técnicamente completo debe comprobar la misma funda bajo carga normal., falla, transitorio, y condiciones de ruta a largo plazo.
A menudo se colapsan cinco capas de cable en la palabra "blindaje".
Un cable blindado de alta tensión contiene varias capas con diferentes funciones.. La pantalla del conductor suaviza la interfaz eléctrica alrededor del conductor trenzado.. El aislamiento XLPE soporta la principal tensión dieléctrica.. La pantalla de aislamiento crea un límite exterior controlado para ese aislamiento.. La pantalla o funda metálica se asienta fuera de la pantalla aislante y proporciona un camino metálico eléctricamente continuo.. La funda polimérica protege y, donde sea necesario, aísla eléctricamente esa capa metálica de la tierra.
Estas capas no son intercambiables.. Una pantalla de aislamiento semiconductor controla la interfaz de campo, pero no sustituye a una ruta metálica de falla a tierra.. Una pantalla de alambre de cobre puede proporcionar continuidad eléctrica y una sección transversal configurable., pero la capa de alambre por sí sola no es una barrera de agua radial continua. Una funda de aluminio soldado o de plomo extruido puede proporcionar una barrera metálica contra la humedad., pero la selección de materiales aún necesita mecánica, térmico, corrosión, fabricación, y comprobaciones de interfaz de accesorios. Armadura, donde se usa, Tiene una función mecánica primaria y no puede reemplazar automáticamente el circuito de funda diseñado..
| Capa o componente | Rol del sistema primario | Pregunta de diseño que queda |
|---|---|---|
| Pantalla conductora. | Crea una interfaz eléctrica suave sobre el conductor.. | ¿Cómo controla el sistema de extrusión la geometría?, limpieza, y compatibilidad? |
| Pantalla de aislamiento. | Define el límite equipotencial exterior del aislamiento principal.. | ¿Cómo restaurarán las uniones y terminaciones ese límite?? |
| Pantalla o funda metálica. | Proporciona continuidad metálica., conexión de unión, y servicio actual especificado. | ¿Qué material?, resistencia, área, arreglo de vinculación, y se aplica el deber de culpa? |
| Barrera metálica contra la humedad, cuando esté presente. | Limita la entrada de humedad radial y también puede realizar la función de funda eléctrica.. | ¿Cómo serán las soldaduras?, articulaciones, protección contra la corrosión, doblando, y controlar la fatiga? |
| cubierta polimérica. | Protege el metal y puede aislarlo de la tierra para una unión especial.. | ¿Qué integridad eléctrica, mecánico, ambiental, y se aplican controles posteriores a la instalación? |
Un diseño de funda debe pasar por cuatro estados diferentes del sistema..
Una hoja de datos que solo menciona “funda de aluminio” o “pantalla de alambre de cobre” deja un trabajo importante sin terminar. Las dimensiones materiales y nominales describen la capa física.; no establecen su desempeño en el sistema de cable conectado.
Estado 1: La carga normal crea voltaje y calor inducidos..
La corriente del conductor de CA produce un flujo magnético que une la funda metálica.. El voltaje inducido resultante depende de la corriente., frecuencia, geometría del cable, disposición de fases, longitud de la sección, y conductores cercanos. El acuerdo de vinculación decide lo que sucede a continuación..
Cuando las vainas están unidas en ambos extremos., el camino cerrado puede transportar corriente circulante. Esa corriente produce pérdidas adicionales y puede reducir la capacidad de transporte de corriente del cable.. IEC 60287-1-1 proporciona el marco de cálculo para las pérdidas de conductores y cubiertas en un solo circuito. IEC 60287-1-2 aborda las pérdidas por corrientes parásitas para formaciones planas de doble circuito definidas y distingue explícitamente las vainas de un punto o unidas cruzadas de las uniones en ambos extremos con una corriente circulante significativa.
Estado 2: Una falla a tierra divide la corriente entre varios caminos..
La funda metálica puede transportar sólo una parte de la corriente total de defecto a tierra.. La corriente se puede dividir entre las cubiertas del cable., conductores de tierra, rejillas de estaciones, caminos metálicos paralelos, y tierra según las impedancias y conexiones del sistema. Por lo tanto, la corriente de defecto máxima posible en un bus no es automáticamente la corriente asignada a una cubierta de cable..
IEC 60909-3 aborda corrientes de cortocircuito parcial a través de tierra e incluye procedimientos para la distribución de corriente y factores de reducción de vainas o blindajes metálicos conectados a tierra en ambos extremos.. Después de que se establezca la división actual, la funda, cables de unión, articulaciones, conexiones de caja de enlace, y los conductores de tierra necesitan controles térmicos y mecánicos para la secuencia de limpieza aplicable.. IEC 60949 proporciona un método para la corriente de cortocircuito térmicamente admisible que tiene en cuenta el calentamiento no adiabático; no elimina la necesidad de definir el material, condiciones iniciales y finales, duración, y la ruta actual real.
Estado 3: Coordinación de aislamiento de ensayos de maniobras y rayos..
La unión especial permite deliberadamente que partes del sistema de funda funcionen por encima del potencial de tierra.. El voltaje estacionario de frecuencia industrial es solo una condición. Cambio de eventos, impulsos relámpago, fallas a tierra, y las interacciones con los equipos conectados pueden imponer voltaje transitorio a través del aislamiento seccionalizador de la funda., la funda, aislamiento de la caja de enlace, y limitadores de voltaje de vaina.
Un SVL no se selecciona únicamente a partir del voltaje del sistema. Su voltaje continuo, nivel de protección, comportamiento de sobretensión temporal, deber energético, longitud de conexión, disposición de puesta a tierra, y relación con el aislamiento protegido debe provenir del estudio de coordinación de aislamientos.. Un nivel de protección más bajo no es automáticamente más seguro si el voltaje normal o temporal sobrecarga el limitador.. Una clasificación más alta no es automáticamente más segura si no protege el aislamiento..
Estado 4: Las condiciones de la ruta desafían la barrera durante décadas..
Una funda metálica puede compartir funciones eléctricas y medioambientales.. Los sistemas de funda de plomo y aluminio pueden proporcionar protección radial contra la humedad cuando sus sellos de continuidad y accesorios permanecen intactos.. Los cables de cobre pueden definir una ruta de corriente de falla y una conexión de unión, a menudo con una lámina o laminado separado donde se requiere una barrera radial.
La ruta luego introduce exposición a la corrosión., movimiento cíclico, doblando, vibración, agua de bahía conjunta, fuerzas de tracción, expansión térmica, y daños en la instalación. La cubierta exterior se vuelve importante porque los daños pueden exponer el metal., comprometer la protección contra la corrosión, o derrotar un esquema de unión aislada. IEC 60229 cubre cubiertas extruidas con una función protectora especial e incluye pruebas eléctricas después de la instalación. Un resultado de resistencia del aislamiento principal no demuestra que la cubierta permanezca intacta..
La vinculación cambia la respuesta; no es un accesorio seleccionado posteriormente.
Unión sólida, unión de un solo punto, y los enlaces cruzados son disposiciones de circuitos en lugar de grados de calidad.. La unión sólida proporciona una ruta continua de corriente de vaina y generalmente limita el voltaje estacionario., pero la pérdida circulante puede volverse material. La unión por un solo punto interrumpe la circulación continua en una sección, mientras está en tensión, continuidad de la tierra, aislamiento de funda, y la protección transitoria necesita control. La unión cruzada conecta secciones menores sucesivas, por lo que los voltajes inducidos pueden cancelarse en gran medida cuando las longitudes, geometría del cable, relaciones de fase, y las conexiones permanecen adecuadamente equilibradas.
Una transición de ruta puede alterar ese equilibrio. Cambios de formación trébol a plana., longitudes desiguales de secciones menores, cambios de orden de fase, reubicación conjunta, circuitos paralelos, o diferentes construcciones de cables alteran el modelo de tensión inducida. El reciente artículo de XWA sobre Disposiciones de unión de pantallas de cables de MT explica las opciones básicas del circuito. A nivel de transmisión HV, los mismos nombres requieren una coordinación de aislamiento específica del proyecto, pérdida, falla, voltaje táctil, y modelo de mantenimiento.
TB CIGRE 797 trata los sistemas de cables de transmisión de CA en y por encima 66 kV que requiere un sistema de unión de funda de diseño exclusivo. Su alcance une el cable y accesorios con cables de unión., cuadros de enlace, SVL, toma de tierra, pruebas de instalación, y mantenimiento. Ese límite del sistema es la razón por la que una sección transversal del cable por sí sola no puede establecer el diseño de unión.
La elección del material sigue el modo de fallo., no una jerarquía.
Los cables de cobre permiten ajustar la sección transversal metálica alrededor de la pantalla de aislamiento y siguen siendo compatibles con la construcción de cables flexibles.. Es posible que se necesite una solución de bloqueo de agua o de laminado metálico independiente cuando la ruta requiera una barrera radial.. El aluminio soldado puede combinar continuidad metálica con una barrera continua contra la humedad y una masa menor que el plomo., mientras que la calidad de la soldadura, formando, protección contra la corrosión, comportamiento de flexión, y el sellado de accesorios siguen siendo críticos. El plomo extruido proporciona una barrera continua y una útil resistencia química en diseños adecuados., pero agrega masa y requiere atención al soporte mecánico, tensión cíclica, controles ambientales, y métodos de unión compatibles.
Ningún nombre del material prueba la capacidad de fallar. resistividad eléctrica, área metálica efectiva, tolerancias de construcción, articulaciones, hardware de conexión, división actual, duración de la falla, y temperatura permitida todo importa. Ningún nombre del material demuestra tampoco la durabilidad de la ruta.. El metal seleccionado, funda, sistema de bloqueo de agua, sellos, método de instalación, y el suelo o el entorno del túnel deben trabajar juntos.
Un único número de corriente de falla no es una especificación de funda.
Una declaración como "corriente de falla durante un segundo" permanece incompleta a menos que el documento indique si la corriente es el valor total del sistema., corriente de secuencia cero, o la porción asignada a la funda metálica. También necesita el tipo de falla., arreglo de puesta a tierra, secuencia de limpieza, contribución de ambos extremos, caminos paralelos, estado de vinculación, condición de carga inicial, y tratamiento del deber repetido.
La secuencia de diseño debe comenzar con los casos de fallas de la red y la división actual.. Luego debe identificar las condiciones más severas de los componentes de unión y vaina y verificar la capacidad térmica y las conexiones.. Los mismos casos rigen para la revisión de tensión de contacto., aumento del potencial terrestre, tensión de envoltura, y energía SVL. El CEI oficial procedimientos de distribución de corriente Proporcionar una referencia neutral para el problema de la división actual sin proporcionar insumos específicos del proyecto..
El dibujo final deberá unir la construcción del cable al circuito de recorrido..
El 64/110(123) rango de cable kV y 76/132(145) rango de cable kV mostrar el contexto de construcción específico del voltaje. Un expediente de proyecto debe ir más allá uniendo cada tramo de cable y accesorio al cálculo de unión.
El registro controlado debe identificar el material metálico., área nominal, base de resistencia longitudinal, barrera radial, y deber de cobertura. También debería arreglar la formación de cables., espaciado, longitudes de sección, orden de fase, conexiones de unión, ubicaciones de cuadros de enlace, conexiones a tierra, datos SVL, y construcción de unión-plomo. Corrientes de funcionamiento, casos de falla, tiempos de limpieza, límites de tensión estacionaria, casos transitorios, base de voltaje de contacto, pruebas de instalación, y acceso de mantenimiento completan el registro.
El control decisivo es la coherencia. El dibujo del cable, longitudes de fabricación, horario conjunto, diagrama de cuadro de enlace, cálculo de pérdidas, división de corriente de falla, estudio de coordinación de aislamiento, y la ruta construida debe describir el mismo sistema eléctrico. Si un registro cambia, Los cálculos e interfaces afectados requieren revisión antes de que el cambio se convierta en una instrucción de campo..