Risposta breve: La sezione di percorso più restrittiva governa un sistema di cavi sotterranei ad alta tensione. Le condizioni lungo la maggior parte dell'allineamento non possono superare tale limite. Una breve traversata profonda, banco di condotti congestionati, zona di terreno asciutto, o un vano comune può limitare la portata del circuito. Anche una transizione brusca o una sezione della guaina mal coordinata possono rendere l'installazione poco pratica. I team di progettazione devono dividere il percorso in elettrico, termico, meccanico, civile, e prima le zone di manutenzione. Possono quindi congelare la dimensione del conduttore, costruzione del cavo, posizioni congiunte, legame, e lunghezze del tamburo.
La questione pratica della progettazione va oltre la possibilità della sepoltura. Si chiede se gli equipaggi possano installare il sistema completo di cavi e accessori senza danni. Il sistema deve quindi trasportare il carico richiesto attraverso ogni condizione del percorso, resistere a guasti e transitori, e rimanere accessibili per l'ispezione e la riparazione.
Il segmento di percorso più debole determina la valutazione utile del circuito
Una valutazione basata su un terreno uniforme e una profondità di sepoltura costante può essere fuorviante. L'allineamento reale può contenere attraversamenti stradali, congestione dei servizi pubblici, sponde di condotti in cemento, Fori dell'HDD, tunnel, sezioni del ponte, baie congiunte, e transizioni. Il calore segue il percorso disponibile in ogni posizione. Il segmento con la resistenza termica effettiva più elevata può diventare il collo di bottiglia del circuito, anche quando occupa poco del percorso.
Lo stesso principio si applica meccanicamente. Una trincea lunga e diritta può presentare poche difficoltà di installazione, mentre una curva del condotto o una modifica dell'elevazione controlla la tensione di trazione e la pressione della parete laterale. Elettricamente, una posizione congiunta può controllare la lunghezza della sezione della guaina, tensione indotta, equilibrio dei legami incrociati, e il layout della casella di collegamento. Le squadre non possono rilasciare civili, cavo, e gli schemi elettrici separatamente e riconciliarli dopo la produzione.
L'XWA gamma di cavi di alimentazione ad alta tensione fornisce il contesto della costruzione dei cavi. Zona conduttore finale, guaina metallica, sopraguaina, barriere d'acqua, lunghezza del tamburo, e le interfacce accessorie dipendono dal modello di percorso approvato.
Costruisci un modello di percorso prima di selezionare la costruzione del cavo
Un utile modello di percorso divide l'allineamento ogni volta che una condizione cambia. La modifica potrebbe influire sulla valutazione, tirando, legame, protezione, o manutenzione. La sola diversificazione geografica non è sufficiente. Ogni segmento dovrebbe identificare l'ambiente installato e l'interfaccia ad entrambe le estremità.
| Dati sulla zona del percorso | Cosa cambia | Prove richieste prima del congelamento della progettazione |
|---|---|---|
| Profondità di sepoltura, formazione, e spaziatura di fase | Resistenza termica, campo magnetico, perdite di guaina, protezione degli scavi, e larghezza del percorso. | Sezioni trasversali dei percorsi e vincoli dei servizi rilevati. |
| Terreno nativo e riempimento artificiale | Dissipazione del calore, rischio di essiccazione, e stabilità del rating a lungo termine. | Dati sulla resistività termica sul campo o in laboratorio con posizione e umidità. |
| Materiale del condotto, diametro, disposizione, e riempire | Percorso termale, tirando il gioco, attrito, geometria di piegatura, e accesso sostitutivo. | Disegni delle sponde dei condotti, dati noiosi, requisito del mandrino, e modello termico. |
| Attraversamenti e fonti di calore adiacenti | Aumento della temperatura locale e riscaldamento reciproco. | Indagine di utilità, separazione, ipotesi di carico, e studio numerico dove necessario. |
| Baie congiunte e posizioni dei link-box | Lunghezze del tamburo, sezioni di guaina, legame incrociato, accesso, drenaggio, e sequenza di installazione. | Layout civile ed elettrico coordinato. |
| Acque sotterranee, allagamento, e contaminazione | Barriera d'acqua, sopraguaina, sigillatura, controllo della corrosione, e ambiente accessorio. | Informazioni geotecniche e di drenaggio con condizioni peggiori credibili. |
| Transizione al tunnel, ponte, lancia, o sottostazione | Valutazione dell'aria, supporta, strategia antincendio, movimento termomeccanico, e fermacavo. | Disegno dell'interfaccia e calcolo del movimento/vincolo. |
Questo programma di percorso dovrebbe comportare un controllo di revisione. Un cambiamento civile tardivo può invalidare il rating attuale, tirando lo studio, programma congiunto, o calcolo dell'incollaggio della guaina anche quando la scheda tecnica del cavo rimane invariata.
La portata sotterranea è un calcolo del trasferimento di calore
La corrente produce una perdita del conduttore, perdita dielettrica, e perdita della guaina metallica o dello schermo. Quel calore deve passare attraverso l'isolamento, strati metallici, sopraguaina, condotto o riempimento circostante, terra natia, e infine il confine ambientale. La portata è la corrente che mantiene i limiti di temperatura specificati entro i presupposti ambientali e di carico definiti.
CEI 60287 fornisce metodi per i calcoli della corrente nominale in stato stazionario. CEI 60853 affronta condizioni cicliche e di emergenza. Questi metodi richiedono input di progetto; non forniscono una classificazione interrata universale per una dimensione di cavo. CEI TR 62095 spiega anche quando i metodi numerici possono rappresentare meglio geometrie o confini complessi.
Misurare e localizzare la resistività termica del suolo
Nomi del suolo come sabbia, argilla, o il riempimento non sono di per sé input termici affidabili. La resistività termica dipende dalla composizione, densità, umidità, temperatura, e il comportamento di asciugatura. IEEE 442 copre le misurazioni dei terreni e dei materiali di riempimento utilizzati attorno ai sistemi di cavi sotterranei.
Un valore medio può nascondere una breve sezione scarsa. L'indagine dovrebbe identificare i cambiamenti nel materiale, drenaggio, acque sotterranee, copertura superficiale, e la vicinanza ad altre fonti di calore. I risultati dei test necessitano delle posizioni dei percorsi e di una base di umidità concordata in modo che il modello termico possa distinguere il normale, stagione secca, e condizioni credibili a lungo termine.
Il riempimento ingegnerizzato fa parte del sistema di classificazione
Un riempimento a bassa resistività può creare una zona di trasferimento termico controllato attorno al cavo o alla serie di condotti. Il suo valore dipende dalla densità installata, stabilità all'umidità, dimensioni, posizionamento, e controllo di qualità. Un risultato di laboratorio non garantisce le prestazioni sul campo in caso di segregazione, vuoti, contaminazione, o l'essiccazione modifica il materiale.
Le specifiche di costruzione dovrebbero pertanto definire l'involucro del terreno di riempimento, accettazione materiale, metodo di posizionamento, requisiti di compattazione o di flusso, campionamento, record, e la responsabilità per le deviazioni. Una modifica nella larghezza della trincea o nello spessore del riempimento deve attivare una nuova esecuzione del modello termico.
Brevi traversate spesso diventano il collo di bottiglia termico
Strade, ferrovie, fiumi, utenze congestionate, e le aree limitate dal punto di vista ambientale spesso richiedono un seppellimento più profondo, condotti, involucro in acciaio, rivestimento in cemento, HDD, microtunneling, o sezioni con tubi spinti. Questi metodi risolvono problemi di accesso o protezione civile ma possono aggiungere resistenza termica.
Uno studio di incrocio dovrebbe modellare la sua profondità effettiva, spaziatura del foro, materiale dell'involucro o del condotto, stuccatura, acque sotterranee, circuiti adiacenti, e lunghezza. Anche la transizione dentro e fuori dall'incrocio è importante. La spaziatura dei cavi potrebbe cambiare, i condotti possono convergere, e la geometria di trazione può forzare posizioni diverse del giunto o del tamburo.
Un errore comune utilizza la classificazione in trincea aperta e tratta l'attraversamento solo come un dettaglio meccanico. Esegui il controllo inverso. Determina se l'incrocio imposta la valutazione continua o di emergenza. Quindi decidere se distanziare, conduttore di zona, riempimento, raffreddamento, disposizione del circuito, o il carico operativo deve cambiare.
Il metodo del percorso cambia più della protezione meccanica
| Metodo di installazione | Punto di forza principale | Vincolo di progettazione che comunemente controlla |
|---|---|---|
| Sepoltura diretta | Percorso termico diretto e costruzione relativamente semplice dove è disponibile lo scavo. | Variabilità del suolo, danno esterno, drenaggio, qualità del riempimento, e futuri scavi. |
| Condotto o banco di condotti | Corridoio definito ed eventuale accesso sostitutivo. | Resistenza termica del condotto, raggruppamento circuitale, tirando la geometria, pulizia, e spaziatura articolare. |
| Trogolo o trincea accessibile | Ispezione e disposizione controllata dei cavi. | Ventilazione, separazione del fuoco, gestione dell'acqua, coperture, accesso, e sostenere le transizioni. |
| Tunnel o pozzo | Infrastrutture condivise e accesso attraverso aree dense. | Temperatura dell'aria, ventilazione, strategia antincendio, forze di supporto, vincolo verticale, e vincoli di evacuazione. |
| HDD o microtunnel | Attraversamento senza scavo continuo in superficie. | Lunghezza, profondità, curvatura del foro, attrito, tirando la tensione, comportamento del condotto, stuccatura, e riparare l'accesso. |
Brochure tecnica CIGRE 889 organizza lavori sotterranei ad alta tensione sia nell'edilizia civile che nella progettazione di impianti. Suo TBC CIGRE 889 panoramica copre la sepoltura diretta, condotti, tunnel, alberi, metodi senza trincea, incroci, tirando, progettazione termomeccanica, incollaggio della guaina, e baie congiunte. La lezione utile è che la scelta del percorso non può basarsi solo sulla protezione meccanica.
I cavi ad alta tensione di grandi dimensioni necessitano di un calcolo di tiro specifico per il percorso
I cavi unipolari ad alta tensione possono avere ampie aree di conduttori, sistemi di isolamento a spessore, guaine metalliche continue, e massa sostanziale. Non si comportano come i cavi di installazione flessibili. Lo studio di installazione deve verificare il cavo e il percorso effettivi. I suoi input includono il raggio di curvatura, tirando la tensione, pressione sul fianco, limiti del dispositivo di traino, spazio del condotto, attrito, elevazione, sequenza di piegatura, e temperatura di installazione.
La tensione massima all'estremità di trazione non è l'unico criterio di accettazione. La pressione in corrispondenza di una curva può superare il limite del cavo o del condotto prima che la tensione totale raggiunga il massimo. I fori lunghi possono anche produrre una grande incertezza a causa dell'attrito, lubrificante, condizione del condotto, acqua, e la trazione simultanea di più cavi modifica il risultato.
Un piano di installazione pratico registra le ipotesi di calcolo, tirare la direzione, posizioni dell'attrezzatura, metodo di trazione, comunicazione, controllo della velocità, valori massimi consentiti, criteri di arresto, contingenza per una trazione in stallo, e registrazione della forza misurata. Gli equipaggi dovrebbero provare e pulire il condotto, quindi confermarne la geometria prima di impegnare il tamburo nella trazione.
Il movimento termico continua dopo l'installazione
I cicli di carico riscaldano e raffreddano il conduttore e la struttura del cavo. I sistemi XLPE a conduttori di grandi dimensioni possono sviluppare forza assiale, tensione, e movimento ciclico. Il comportamento cambia tra un cavo trattenuto in un condotto, un cavo disposto in modo flessibile in un tunnel, un albero verticale, e una transizione tra supporto rigido e flessibile.
La sola spaziatura dei supporti non completa il progetto. Rigidità assiale effettiva, rigidità alla flessione, dilatazione termica, attrito, geometria del cavo, costruzione del conduttore, cambiamento di temperatura, disposizione della piega, tacchette, e le forze di faglia possono tutte avere importanza. Le linee guida CIGRE rilevano che questi ingressi dei cavi potrebbero richiedere dati del produttore o misurazioni a grandezza naturale.
Le transizioni meritano calcoli espliciti perché la forza e il movimento possono concentrarsi in prossimità delle terminazioni, articolazioni, alzate, punti fissi, e sostenere i cambiamenti. Il progetto dovrebbe indicare dove può verificarsi il movimento e dove agiscono i vincoli. Dovrebbe anche mostrare come la disposizione del supporto protegge gli accessori dal carico trasferito.
La guaina metallica costituisce un impianto elettrico lungo il percorso
La guaina o schermo metallico contribuisce al controllo del campo elettrico, servizio di guasto a terra, protezione dell'acqua in alcune costruzioni, e il sistema di legame. Non selezionarne il materiale e l'area indipendentemente dalla lunghezza del percorso, formazione, attuale, messa a terra, e tempo di eliminazione dei guasti.
Alle tensioni di trasmissione, punto unico, solido, o le disposizioni incrociate influiscono sulla tensione della guaina, corrente circolante, perdite, caselle di collegamento, limitatori di tensione della guaina, continuità terrestre, e configurazione congiunta. CIGRE B1.50 tratta ogni sistema di cavi di trasmissione AC di livello pari o superiore 66 kV poiché richiede un sistema di collegamento della guaina progettato in modo unico.
Le ubicazioni comuni soddisfano quindi diversi vincoli contemporaneamente:
- lunghezza del cavo realizzabile e trasportabile;
- accesso al tamburo, tiro del percorso, e tensione ammissibile;
- tensione permanente della guaina e bilanciamento della sezione di collegamento incrociato;
- spazio della baia congiunta, pulizia, drenaggio, e accesso lavorativo sicuro;
- posizione della casella di collegamento, collegamenti di terra, SVL, e ispezione;
- futura localizzazione del guasto, riparazione, e logistica di sostituzione.
Lo spostamento di un vano di giunzione dopo che le squadre hanno congelato il cavo e la progettazione del collegamento può influire su ogni elemento dell'elenco. Il cambiamento dovrebbe innescare elettrico, termico, meccanico, civile, e revisione della catena di fornitura.
La protezione delle acque ha diversi confini indipendenti
Sottosuolo non significa permanentemente asciutto. L'acqua può essere presente nel suolo, condotti, tombini, baie congiunte, e scantinati per cavi. Può viaggiare lungo una guaina danneggiata, attraverso un'estremità non adeguatamente sigillata, o lungo percorsi interni se la struttura del cavo e la sigillatura degli accessori non lo bloccano.
La specifica dovrebbe distinguere:
- Barriera d'acqua radiale: lo strato destinato a limitare l'ingresso di acqua attraverso la parete del cavo.
- Blocco dell'acqua longitudinale: materiali destinati a limitare il passaggio dell'acqua lungo il conduttore o la regione dello schermo metallico dopo un danno locale.
- Protezione sopraguaina: lo strato polimerico esterno protegge i componenti metallici dall'umidità, corrosione, e danni meccanici.
- Sigillatura degli accessori: le interfacce alle articolazioni, terminazioni, caselle di collegamento, e estremità temporanee dei cavi.
- Gestione idrica civile: drenaggio, pompaggio, sigillatura del condotto, dettagli della baia congiunta, e ipotesi sul livello delle inondazioni.
Nessun singolo strato sostituisce gli altri. Una guaina metallica può fornire una barriera radiale ma richiede comunque giunti sani, una sovraguaina intatta, valutazione della corrosione, e sigillatura controllata delle estremità dei cavi. Le squadre dovrebbero verificare la protezione dell'acqua attraverso la selezione dei materiali, controlli di produzione, gestione dell'installazione, prove di guaina, lavorazione accessoria, e ispezione as-built.
Cavi e accessori devono condividere una busta di qualificazione
CEI 60840 copre i sistemi di cavi estrusi sopra 30 kV fino a 150 tensione nominale kV, compreso il 110 Classe kV entro le definizioni di tensione dichiarate. CEI 62067 copre i sistemi di cui sopra 150 kV fino a 500 tensione nominale kV. Entrambi gli standard riguardano cavi e accessori per installazioni fisse nel loro ambito, non solo cavo.
L'XWA 110 Pagina cavo kV fornisce il contesto del prodotto specifico per la tensione. Una specifica di progetto deve comunque definire l'edizione standard applicabile, progettazione di cavi e accessori, intervallo di prequalificazione, prove di tipo, test di routine e a campione, test post-installazione, e qualsiasi percorso speciale o requisito di utilità.
Giunti e terminazioni introducono interfacce dove la geometria, compatibilità dei materiali, classificazione del campo elettrico, pulizia, abilità di installazione, e il comportamento termico si incontrano. TBC CIGRE 968 identifica queste interfacce come parti critiche del sistema di cavi completo. La selezione degli accessori solo in base alla tensione nominale e alle dimensioni dei conduttori è quindi incompleta.
Blocca il disegno attraverso una sequenza controllata
- Definire il servizio elettrico. Registrare la tensione, frequenza, carico continuo e di emergenza, servizio di cortocircuito, messa a terra, commutazione, e criteri di affidabilità.
- Segmentare il percorso. Identificare ogni cambiamento nella sepoltura, suolo, condotto, attraversamento, tunnel, lancia, acqua, fonte di calore, accesso, e condizione di supporto.
- Calcolare le prestazioni termiche. Valuta stabile, ciclico, emergenza, riscaldamento reciproco, attraversamento, e condizioni di transizione utilizzando dati ambientali verificati.
- Calcolare la fattibilità dell'installazione. Confermare le dimensioni del cavo, massa, flessione, tensione, pressione sul fianco, accesso al tamburo, direzione di trazione, e attrezzature.
- Coordinare giunti e incollaggi. Fissare le lunghezze delle sezioni elementari, baie congiunte, caselle di collegamento, SVL, continuità terrestre, e test della guaina.
- Confermare la costruzione e la qualificazione. Allineare il conduttore, isolamento, guaina metallica, blocco dell'acqua, sopraguaina, accessori, standard, test, e record.
- Chiudere le interfacce. Emettere un programma controllato che collega la sequenza del percorso, disegno civile, zona termale, lunghezza del cavo, giunto, sezione di incollaggio, metodo di installazione, e registro delle ispezioni.
Questa sequenza riduce il rischio di produrre un cavo tecnicamente conforme che non può raggiungere le prestazioni del circuito richieste dopo l'installazione. Il più ampio Prospettive del mercato dei cavi HV ed EHV spiega perché la domanda di trasmissione è in aumento, mentre il cronoprogramma resta il documento che converte la domanda in un sistema metropolitano eseguibile.
Domande pre-produzione
Un valore di ampacità può coprire il percorso completo?
Solo quando lo studio controlla ogni tratto di percorso sostanzialmente diverso e non trova alcun limite inferiore. In pratica, incroci, condotti raggruppati, fori profondi, aree comuni, e le transizioni spesso richiedono calcoli separati.
La sepoltura più profonda fornisce sempre una protezione migliore?
Una maggiore profondità può ridurre alcuni rischi superficiali, ma solitamente allunga il percorso del calore e può aumentare la difficoltà di trazione e riparazione. Valutare insieme la protezione e le prestazioni termiche.
Ogni cavo HV sotterraneo necessita di un'armatura?
Non automaticamente. La protezione meccanica può provenire dal cavo, condotti, calcestruzzo, coperture, controllo del percorso, o combinazioni di essi. Anche l'armatura influisce sulle perdite, diametro, peso, tirando, legame, e comportamento difettoso. Il pericolo del percorso e la progettazione del sistema determinano i requisiti.
Perché gli alloggiamenti dei giunti fanno parte dell'ingegneria dei cavi?
Controllano le sezioni del tamburo accessibili, direzione di trazione, ambiente accessorio, sezioni di incollaggio della guaina, posizionamento della casella di collegamento, drenaggio, lavorazione, test, e riparazione futura. La loro posizione è una decisione sia civile che elettrica.
Quando è giustificato un modello termico numerico?
Diventa utile quando la geometria, confini materiali, fonti di calore vicine, condizioni della superficie, o le transizioni di percorso non rientrano nei presupposti dei metodi analitici standard. Il modello richiede ancora dati di input verificati e una base di convalida concordata.
Conclusione ingegneristica
Progettare un sistema di cavi sotterranei ad alta tensione dal percorso verso l'interno. La zona termica limitante imposta la corrente trasferibile. La trazione più dura modella le posizioni del tamburo e dei giunti. Lo studio della guaina modella le sezioni di incollaggio. Le condizioni di acqua e corrosione creano barriere e sigillature. I vincoli di accesso determinano la strategia di installazione e riparazione.
La specifica difendibile collega ogni requisito di cavo e accessorio a una condizione del percorso, servizio elettrico, calcolo, o prova. La classe di tensione e la dimensione del conduttore sono solo l'inizio della definizione del sistema.
Invia il percorso e la base del sistema
Per allineamento tecnico, fornire tensione al sistema, frequenza, carico continuo e di emergenza, servizio di cortocircuito, lunghezza e progressiva del percorso, sepolture e sezioni trasversali dei condotti, dati sul suolo e sul terreno di riempimento, incroci, Sezioni HDD o tunnel, condizioni delle acque sotterranee, circuiti adiacenti, posizioni di joint-bay, concetto di incollaggio della guaina, limiti di installazione, norme applicabili, testare le aspettative, quantità, e destinazione. Potenza XWA & Il cavo può allineare la struttura del cavo, lunghezze delle sezioni, interfacce accessorie, e documentare gli orari con la base del percorso approvato.