El Terminal exterior para cable de 145 kV es un accesorio esencial para las redes eléctricas de alta tensión. Su función consiste en conectar un cable de alta tensión con una línea aérea, un transformador, una subestación u otro equipo eléctrico instalado en el exterior.
En una instalación de este nivel de tensión, la terminación tiene una función mucho más importante que una simple conexión eléctrica. También debe controlar el campo eléctrico, mantener el aislamiento y proteger el extremo del cable frente a las condiciones ambientales.
Además, el diseño debe garantizar un funcionamiento estable durante muchos años. Por este motivo, la selección de una terminación exterior de 145 kV requiere analizar tanto las características del cable como las condiciones específicas de la instalación.
Actualmente existen varias tecnologías para este tipo de aplicación. Entre las más importantes se encuentran el terminal exterior con aislador de porcelana, el terminal exterior con aislador compuesto y el terminal exterior totalmente seco.
Cada solución presenta características diferentes. Por lo tanto, el fabricante y el usuario final deben evaluar cuidadosamente la tensión, el tipo de cable, el nivel de contaminación, la altitud y los requisitos de ensayo antes de seleccionar el producto.
¿Qué es un terminal exterior para cable de 145 kV?
Un terminal exterior para cable de 145 kV es un sistema de terminación diseñado para instalarse en un ambiente atmosférico y conectar un cable de alta tensión con otro elemento de la red eléctrica.
Normalmente, el cable utiliza un conductor de cobre o aluminio, aislamiento XLPE, pantalla semiconductora, pantalla metálica y cubierta exterior. Durante la instalación, estas capas deben prepararse siguiendo unas dimensiones muy precisas.
El extremo del aislamiento necesita un sistema especial para controlar la distribución del campo eléctrico. De lo contrario, la concentración del campo puede aumentar considerablemente en la zona donde termina la pantalla semiconductora.
Por esta razón, una terminación exterior 145 kV integra diferentes componentes eléctricos, mecánicos y de sellado. Todos ellos trabajan conjuntamente para mantener la seguridad y la estabilidad del sistema.
Además, el terminal debe proporcionar una distancia de aislamiento adecuada entre el conductor de alta tensión y las partes conectadas a tierra.
Principales funciones de una terminación exterior de 145 kV
La primera función consiste en realizar una conexión eléctrica fiable. Sin embargo, esta no es la única responsabilidad del terminal.
También debe controlar el campo eléctrico alrededor del extremo del aislamiento. Esta función resulta especialmente importante cuando se retira la pantalla semiconductora del cable.
Asimismo, el terminal debe soportar esfuerzos eléctricos y mecánicos. Durante el funcionamiento, el accesorio puede experimentar ciclos térmicos, viento, lluvia, contaminación y radiación solar.
En consecuencia, una terminación de alta tensión debe cumplir varios objetivos al mismo tiempo:
- Controlar el campo eléctrico.
- Mantener el aislamiento eléctrico.
- Proteger el extremo del cable.
- Evitar la entrada de humedad.
- Soportar condiciones ambientales.
- Conectar correctamente la pantalla metálica.
- Proporcionar una conexión fiable del conductor.
- Mantener la estabilidad durante la vida útil del sistema.
Por lo tanto, el terminal de cable de 145 kV debe diseñarse específicamente para las características del cable y del proyecto.
Estructura de un terminal exterior de 145 kV
Aunque la estructura cambia según el fabricante, una terminación exterior suele incluir varios elementos principales.
Conector del conductor
El conector establece la conexión entre el conductor del cable y el equipo eléctrico.
Dependiendo del proyecto, puede utilizarse un conector de compresión o un sistema atornillado. La selección depende del material del conductor, su sección, la corriente nominal y los requisitos mecánicos.
Por ejemplo, un cable con conductor de aluminio necesita una solución de conexión compatible con las características eléctricas y mecánicas del aluminio.
Sistema de control del campo eléctrico
Esta parte constituye uno de los elementos más importantes del terminal.
Cuando la pantalla semiconductora termina, el campo eléctrico puede concentrarse en una zona relativamente pequeña. Esta situación puede provocar un incremento de los esfuerzos eléctricos.
Para evitarlo, el terminal utiliza un sistema de control de campo. Según la tecnología, pueden emplearse componentes premoldeados, materiales especiales o elementos diseñados con una geometría determinada.
De esta manera, el campo eléctrico se distribuye de forma más uniforme.
Aislador exterior
El aislador proporciona el aislamiento externo necesario entre el conductor y tierra.
En función del diseño, el fabricante puede utilizar porcelana o materiales poliméricos. Por consiguiente, encontramos principalmente dos tipos de soluciones: terminal exterior con aislador de porcelana y terminal exterior con aislador compuesto.
Sistema de sellado
El agua y la humedad representan factores importantes en una instalación exterior.
Por ello, el terminal incorpora sistemas de sellado diseñados para proteger el cable y sus componentes internos. Una buena estanqueidad ayuda a reducir el riesgo de deterioro durante el servicio.
Sistema de puesta a tierra
La pantalla metálica también necesita una conexión adecuada con el sistema de puesta a tierra.
Además, el esquema de bonding del cable debe analizarse junto con el diseño general de la instalación. Dependiendo de la configuración, pueden existir diferentes métodos de conexión de las pantallas.
Terminal exterior con aislador de porcelana
El terminal exterior con aislador de porcelana para cable de 145 kV representa una de las tecnologías tradicionales utilizadas en instalaciones de alta tensión.
La porcelana posee buenas propiedades dieléctricas y una elevada resistencia mecánica. Por este motivo, este tipo de terminal continúa siendo una opción utilizada en determinados proyectos.
Normalmente, el aislador presenta una serie de faldones. Estos elementos aumentan la distancia de fuga y ayudan a mantener el aislamiento externo en condiciones ambientales adversas.
Ventajas del terminal de porcelana
Una de sus principales ventajas es la experiencia acumulada en instalaciones eléctricas de alta tensión.
Además, la porcelana ofrece una elevada resistencia mecánica. Esta característica puede ser importante cuando el terminal debe soportar esfuerzos externos.
Entre sus principales características se encuentran:
- Tecnología ampliamente conocida.
- Buen comportamiento dieléctrico.
- Elevada resistencia mecánica.
- Amplia experiencia en subestaciones.
- Posibilidad de utilizar grandes distancias de fuga.
- Adecuado para diferentes configuraciones de alta tensión.
Sin embargo, también existen algunos aspectos que deben considerarse.
La porcelana suele tener un peso superior al de una solución equivalente con aislador compuesto. Además, debe manipularse cuidadosamente durante el transporte y el montaje.
Por lo tanto, cuando el peso y la facilidad de instalación son factores importantes, conviene comparar esta solución con un terminal de aislador compuesto.
Terminal exterior con aislador compuesto
El terminal exterior con aislador compuesto para cable de 145 kV utiliza un sistema aislante basado en materiales poliméricos.
En muchas aplicaciones, la superficie exterior utiliza caucho de silicona. Este material ofrece características interesantes para instalaciones sometidas a contaminación, humedad y lluvia.
Una de las principales ventajas de esta tecnología es su menor peso.
Además, los materiales compuestos pueden presentar buenas características hidrofóbicas. Como resultado, determinadas soluciones pueden mantener un comportamiento favorable bajo condiciones de contaminación y humedad.
Ventajas del aislador compuesto
Entre sus principales ventajas destacan:
- Menor peso.
- Transporte más sencillo.
- Instalación más cómoda.
- Buena resistencia frente a determinadas condiciones ambientales.
- Buen comportamiento en zonas contaminadas.
- Menor riesgo de rotura frágil frente a determinados impactos.
- Diseño flexible para diferentes aplicaciones.
Por otra parte, el diseño debe considerar cuidadosamente la protección frente a la radiación ultravioleta, la temperatura y el envejecimiento del material.
La calidad de la silicona y del diseño del aislador tiene una influencia importante en el rendimiento a largo plazo.
Terminal exterior totalmente seco
El terminal exterior totalmente seco para cable de 145 kV es otra solución utilizada para determinadas aplicaciones de alta tensión.
La principal característica de esta tecnología es que utiliza un sistema de aislamiento y control de campo sin depender de determinados fluidos aislantes.
Por este motivo, una solución totalmente seca puede resultar atractiva para proyectos que buscan simplificar determinados aspectos de mantenimiento y operación.
Además, la ausencia de determinados líquidos puede reducir las preocupaciones relacionadas con posibles fugas.
Características de una terminación totalmente seca
Una terminación seca debe controlar cuidadosamente el campo eléctrico. Los materiales sólidos, las interfaces y los elementos de control trabajan conjuntamente para distribuir el esfuerzo eléctrico.
Entre sus ventajas potenciales se encuentran:
- Diseño sin determinados fluidos aislantes.
- Menor preocupación por fugas de líquidos.
- Mantenimiento simplificado en determinadas aplicaciones.
- Diseño compacto.
- Adecuado para determinados proyectos de alta tensión.
- Menor impacto relacionado con la gestión de fluidos.
Sin embargo, no todas las terminaciones secas utilizan exactamente la misma tecnología.
Por ello, antes de seleccionar un terminal exterior totalmente seco de 145 kV, es necesario revisar los ensayos de tipo, las características técnicas y la experiencia de servicio del fabricante.
Comparación entre porcelana, compuesto y tecnología totalmente seca
Las tres soluciones pueden utilizarse en diferentes proyectos. Sin embargo, sus características no son idénticas.
| Característica | Aislador de porcelana | Aislador compuesto | Totalmente seco |
|---|---|---|---|
| Tecnología | Tradicional | Polimérica | Sistema seco |
| Peso | Relativamente alto | Relativamente bajo | Depende del diseño |
| Resistencia mecánica | Muy buena | Buena | Depende del diseño |
| Contaminación | Buena | Muy buena en diseños adecuados | Depende del diseño |
| Manipulación | Más exigente | Más sencilla | Generalmente sencilla |
| Material exterior | Porcelana | Silicona/polímero | Material aislante sólido |
| Mantenimiento | Bajo | Bajo | Bajo |
| Aplicación exterior | Sí | Sí | Sí |
| Aplicación a 145 kV | Sí | Sí | Según diseño y ensayos |
Por ejemplo, una instalación ubicada cerca del mar puede requerir una solución con elevada resistencia a la contaminación. En ese caso, un aislador compuesto puede ser una alternativa interesante.
En cambio, un proyecto que prioriza una tecnología tradicional puede optar por porcelana.
Por otra parte, cuando el proyecto busca evitar determinados fluidos aislantes, la tecnología totalmente seca puede ofrecer ventajas.
En definitiva, no existe una solución universal. La selección debe basarse en las condiciones reales del proyecto.
Control del campo eléctrico en una terminación de 145 kV
El control del campo eléctrico es fundamental en cualquier terminal de cable de alta tensión de 145 kV.
El aislamiento XLPE del cable está diseñado para trabajar con una distribución controlada del campo eléctrico. Sin embargo, la situación cambia cuando termina la pantalla semiconductora.
En ese punto aparece una discontinuidad geométrica. Como resultado, el campo eléctrico puede concentrarse alrededor del extremo de la pantalla.
Para reducir este efecto, el terminal incorpora un sistema de control de campo.
Dependiendo del diseño, este sistema puede utilizar materiales con características eléctricas específicas y componentes premoldeados.
Además, las dimensiones de cada componente son importantes. Un pequeño error durante el montaje puede modificar la distribución del campo eléctrico.
Por este motivo, la preparación del cable debe realizarse siguiendo exactamente las instrucciones del fabricante.
Descargas parciales en terminales de 145 kV
Las descargas parciales, conocidas como PD (Partial Discharge), constituyen uno de los parámetros más importantes en la evaluación de accesorios de alta tensión.
Una descarga parcial puede aparecer debido a defectos, vacíos, contaminación o problemas de fabricación y montaje.
Por lo tanto, el control de las descargas parciales forma parte de los procedimientos de evaluación de muchos sistemas de cable de alta tensión.
Además, las pruebas de descarga parcial pueden ayudar a detectar determinados defectos antes de que provoquen una avería importante.
Para un fabricante de terminales exteriores de 145 kV, el control de calidad debe cubrir tanto los materiales como los procesos de fabricación y montaje.
Normas y ensayos para un terminal exterior de 145 kV
La selección de las normas depende de la aplicación y de las especificaciones del proyecto.
Para cables de potencia con aislamiento extruido y sus accesorios, IEC 60840 cubre actualmente cables y accesorios para tensiones superiores a 30 kV hasta 150 kV, con Um de hasta 170 kV. Por ello, esta norma es especialmente relevante para sistemas dentro del rango de 145 kV.
Los ensayos aplicables pueden incluir:
- Ensayo de tensión a frecuencia industrial.
- Ensayo de descargas parciales.
- Ensayo de impulso.
- Ensayo de calentamiento.
- Ensayos de envejecimiento.
- Ensayos mecánicos.
- Ensayos de estanqueidad.
- Ensayos ambientales.
- Ensayos de tipo.
- Ensayos de rutina.
Sin embargo, los valores concretos de cada ensayo deben obtenerse de la norma correspondiente y de la especificación del proyecto.
No es recomendable calcular la tensión de ensayo únicamente mediante un factor aplicado a la tensión nominal.
Asimismo, debe distinguirse entre los ensayos del cable y los ensayos específicos de los accesorios.
Instalación de un terminal exterior para cable de 145 kV
La instalación tiene una influencia directa sobre la fiabilidad de la terminación.
Antes del montaje, es necesario comprobar el tipo de cable, las dimensiones del conductor y el diámetro sobre el aislamiento. También deben verificarse las condiciones ambientales del lugar de trabajo.
A continuación, el instalador prepara el extremo del cable siguiendo las dimensiones indicadas por el fabricante.
El proceso normalmente incluye:
- Preparación del extremo del cable.
- Retirada de la cubierta exterior.
- Preparación de la pantalla metálica.
- Retirada controlada de la pantalla semiconductora.
- Preparación del aislamiento XLPE.
- Instalación del sistema de control de campo.
- Montaje del aislador exterior.
- Instalación del conector.
- Conexión de la pantalla y puesta a tierra.
- Instalación del sistema de sellado.
- Inspección final.
- Realización de los ensayos correspondientes.
Cada etapa requiere precisión.
Por ejemplo, una herramienta inadecuada puede dañar la superficie del aislamiento XLPE. Del mismo modo, una dimensión de corte incorrecta puede afectar al sistema de control del campo eléctrico.
Por consiguiente, el montaje debe realizarlo personal cualificado y siguiendo el manual específico del fabricante.
Aplicaciones del terminal exterior de 145 kV
El terminal exterior 145 kV puede utilizarse en diferentes configuraciones de redes eléctricas.
Subestaciones eléctricas
Una aplicación habitual consiste en conectar un cable subterráneo con una subestación.
En este caso, la terminación puede conectarse a barras, transformadores, líneas aéreas u otros equipos de alta tensión.
Transición entre cable y línea aérea
En determinadas redes, una línea aérea debe conectarse con un tramo de cable subterráneo.
El terminal exterior realiza la transición entre ambos sistemas. Además, debe proporcionar el aislamiento y la distancia de fuga necesarios.
Conexión con transformadores
Los cables de alta tensión también pueden conectarse directamente a transformadores.
En estas aplicaciones, el diseño del terminal debe ser compatible con la interfaz del transformador y con las condiciones mecánicas del montaje.
Instalaciones industriales
Las grandes plantas industriales pueden utilizar redes de alta tensión para alimentar equipos y subestaciones internas.
En consecuencia, un terminal exterior para cable de 145 kV puede formar parte de sistemas de distribución y transmisión dentro de instalaciones industriales de gran tamaño.
Diferencia entre terminal exterior y terminal GIS de 145 kV
Es importante no confundir ambos productos.
Un terminal exterior de 145 kV está diseñado para trabajar en contacto con el ambiente atmosférico. Por eso necesita un aislador exterior con una distancia de fuga adecuada.
En cambio, un terminal GIS de 145 kV está diseñado para conectarse con un equipo GIS y trabajar dentro de una interfaz específica del sistema aislado en gas.
Por lo tanto, aunque ambos productos puedan utilizarse en cables de la misma clase de tensión, su estructura y sus requisitos de instalación son diferentes.
La selección debe realizarse según el equipo al que se conectará el cable.
Factores para seleccionar un terminal exterior de 145 kV
Antes de solicitar una cotización, conviene proporcionar al fabricante información técnica suficiente.
Tensión del sistema
Primero debe indicarse la tensión nominal y la tensión máxima del sistema.
Por ejemplo, una red de 138 kV puede utilizar equipos con una tensión máxima de 145 kV. Por esta razón, la documentación del proyecto debe revisarse cuidadosamente.
Sección del conductor
También es necesario conocer la sección y el material del conductor.
El terminal debe ser compatible con conductores de cobre o aluminio y con sus correspondientes dimensiones.
Diámetro sobre el aislamiento
Este dato es especialmente importante.
Dos cables de la misma clase de tensión pueden presentar diferentes diámetros de aislamiento. Por lo tanto, el terminal no debe seleccionarse únicamente según la tensión.
Pantalla metálica
La sección y el tipo de pantalla también deben comunicarse al fabricante.
Además, es necesario conocer el sistema de puesta a tierra y bonding previsto para la instalación.
Condiciones ambientales
El proyecto debe considerar:
- Temperatura ambiente.
- Altitud.
- Nivel de contaminación.
- Humedad.
- Lluvia.
- Radiación solar.
- Viento.
- Polvo.
- Ambiente salino.
En particular, la contaminación puede influir considerablemente en el diseño del aislador.
Distancia de fuga y contaminación
La distancia de fuga es uno de los parámetros más importantes de un aislador exterior.
En una zona limpia, el diseño puede requerir una determinada distancia de fuga. Sin embargo, una instalación ubicada en una zona costera o industrial puede necesitar un valor superior.
Por ejemplo, la sal depositada sobre la superficie del aislador puede combinarse con la humedad y aumentar la conductividad superficial.
Como consecuencia, el riesgo de corrientes de fuga y descargas superficiales puede aumentar.
Por este motivo, el fabricante debe conocer las condiciones ambientales antes de seleccionar el aislador.
Un terminal exterior de 145 kV con aislador compuesto puede resultar especialmente interesante en determinados ambientes contaminados. Sin embargo, la selección final debe basarse en los criterios de diseño aplicables al proyecto.
Fabricación y control de calidad
La fabricación de una terminación exterior para cable de 145 kV requiere un control estricto de los materiales y procesos.
Los materiales aislantes deben presentar características eléctricas estables. Asimismo, los componentes utilizados para controlar el campo eléctrico deben mantener tolerancias adecuadas.
Durante la fabricación pueden realizarse controles dimensionales, inspecciones de materiales y ensayos eléctricos.
Además, los proyectos de alta tensión suelen requerir una documentación técnica completa.
Entre los documentos habituales se encuentran:
- Ficha técnica.
- Plano dimensional.
- Manual de instalación.
- Lista de materiales.
- Informes de ensayo.
- Certificados de materiales.
- Procedimientos de control de calidad.
- Certificados de conformidad.
- Referencias de proyectos.
Esta documentación permite al cliente comprobar que el producto corresponde a las características requeridas.
Vida útil de un terminal exterior de 145 kV
Una terminación correctamente diseñada e instalada puede prestar servicio durante muchos años.
Sin embargo, su vida útil depende de varios factores.
La calidad del aislamiento constituye uno de ellos. Del mismo modo, influyen la fabricación, la instalación, la temperatura de operación y las condiciones ambientales.
Además, el terminal está expuesto durante años a lluvia, radiación ultravioleta, contaminación, ciclos térmicos y esfuerzos eléctricos.
Por lo tanto, no basta con seleccionar un producto que cumpla inicialmente los requisitos eléctricos. También es importante comprobar su experiencia de servicio.
Un fabricante especializado debe poder proporcionar información técnica suficiente sobre el producto y sus aplicaciones anteriores.
¿Cómo elegir el mejor terminal exterior para cable de 145 kV?
La selección comienza con los datos básicos del cable.
Primero se debe confirmar la tensión del sistema. Después conviene proporcionar la sección y el material del conductor.
A continuación, deben indicarse el diámetro sobre el aislamiento, el tipo de pantalla metálica y la configuración de puesta a tierra.
Asimismo, deben comunicarse las condiciones ambientales.
Si la instalación se encuentra en una zona con alta contaminación, la distancia de fuga tendrá una importancia especial. En cambio, cuando el peso del accesorio es una preocupación importante, puede ser interesante comparar una solución de porcelana con una solución compuesta.
Por otra parte, los proyectos que buscan reducir el uso de determinados fluidos aislantes pueden considerar una solución totalmente seca.
Finalmente, la decisión debe basarse en los ensayos, las normas aplicables, la experiencia del fabricante y el coste total de instalación.
Terminal exterior para cable de 145 kV: una solución esencial para redes de alta tensión
El Terminal exterior para cable de 145 kV desempeña un papel fundamental en los sistemas modernos de transmisión y distribución eléctrica.
Su función no se limita a conectar el conductor. También debe controlar el campo eléctrico, mantener el aislamiento, resistir las condiciones ambientales y proporcionar una conexión fiable durante toda la vida útil del cable.
Actualmente, los proyectos pueden elegir entre diferentes tecnologías. El terminal exterior con aislador de porcelana ofrece una solución tradicional con amplia experiencia. Por su parte, el terminal exterior con aislador compuesto destaca por su menor peso y sus buenas características frente a determinadas condiciones ambientales.
Además, el terminal exterior totalmente seco representa una alternativa interesante para proyectos que buscan una solución sin determinados fluidos aislantes.
La elección correcta depende de muchos factores. Entre ellos destacan la tensión del sistema, la sección del conductor, el diámetro del aislamiento, el tipo de pantalla, la contaminación, la altitud y las condiciones climáticas.
Por lo tanto, seleccionar correctamente una terminación exterior de 145 kV es una decisión técnica que debe realizarse junto con el fabricante del accesorio y el diseñador del sistema de cable.
Cuando el diseño, la fabricación, la instalación y los ensayos se realizan correctamente, el terminal puede proporcionar una conexión segura y estable para sistemas de alta tensión durante muchos años.