Introduzione
Prima di tutto, È necessario comprendere l'importanza dicavo sottomarino 132kV all'interno dei cavi di alimentazione. Questi componenti sono essenziali nelle moderne infrastrutture energetiche, in particolare per l'interconnessione delle reti elettriche tra regioni separate da corpi idrici.Per esempio, il livello di tensione di 132 kV corrisponde a una categoria di alta tensione (A) Ampiamente usato nei sistemi di trasmissione e sottotrasmissione.Oltretutto, Questo articolo esplora le caratteristiche tecniche, materiali isolanti, i processi di produzione e i criteri di selezione di questi cavi.Finalmente, È inclusa una tabella comparativa dei conduttori secondo gli standard IEC e AWG/MCM..
1. Contesto e applicazioni del cavo sottomarino a 132kV
Per quanto riguarda i suoi usi principali, I cavi sottomarini da 132 kV vengono utilizzati in quattro grandi aree:
1.1 Collegamento di parchi eolici offshore (al largo)
In questo caso, trasportare l'energia generata dalle turbine alla sottostazione a terra.
1.2 Interconnessione tra isole e continente
Inoltre, consentire la condivisione delle risorse energetiche tra sistemi elettrici isolati.
1.3 attraversamento del fiume, laghi o fiordi
là dove una compagnia aerea non è operativa a causa di restrizioni ambientali o di navigazione.
1.4 Alimentazione di piattaforme petrolifere o di gas
Allo stesso modo, sostituire la generazione in loco con energia più pulita e stabile.
Oltretutto, la tensione di 132 kV è un equilibrio tra la capacità di trasporto (maggiore di 66 kV) e complessità tecnica (meno di 220 kV). Di conseguenza, Le distanze tipiche raggiungono fino a 80-100 km senza ripetitori intermedi.
2. Struttura interna di un cavo sottomarino da 132kV
Prima di dettagliare ogni strato, Va ricordato che un cavo sottomarino di questa tensione deve resistere alle pressioni idrostatiche, corrosione dell'acqua salata, tensioni di trazione durante la posa e cicli termici.Perciò, Il suo design tipico include i seguenti sette componenti:
2.1 Conduttore
Generalmente rame o alluminio, compatto e rotondo (classe 2 secondo la CEI 60228). Ciò lo consente ridurre il diametro e facilitare la nastratura isolante.
2.2 Display a semiconduttore
Sono costituiti da strati interni ed esterni che eliminano gli spazi vuoti e uniformano il campo elettrico.
2.3 Isolamento principale
Si tratta di polietilene reticolato (XLPE) alte prestazioni, con spessore calcolato per 132 kV (normalmente 14-16 mm secondo la norma CEI 60840).
2.4 Schermo metallico
È composto da nastri di rame o fili di acciaio/rame per condurre correnti di cortocircuito e consentire il rilevamento dei guasti.
2.5 Strato antiumidità (nastro rigonfiante)
Questo strato si espande con l'acqua per bloccare la migrazione longitudinale.
2.6 Armatura
È formato da fili di acciaio zincato (per la resistenza meccanica) il rame (se è necessaria una capacità di corrente maggiore). Inoltre, può essere a strato singolo o doppio.
2.7 Copertura esterna
Normalmente polipropilene (PP) il polietilene (PE) resistente all'abrasione e agli organismi marini.
Una differenza fondamentale con i cavi di terra è questa l'armatura e il ponte sono progettati per resistere alla trazione di posa e agli attacchi chimici marini.
3. Normativa di riferimento
Per garantire la qualità, Si applicano le seguenti regole:
- CEI 60840: Cavi di alimentazione con isolamento in XLPE per tensioni di 30 kv a 150 kV.
- CEI 60228: Conduttori del cavo isolati.
- AEICCS9: Specifica per cavi sottomarini (Associazione dei consigli di illuminazione degli Stati Uniti. UU.).
- ICEA S-111-704: Guida per cavi elettrici sottomarini.
4. Fattori critici nella scelta del conducente
In primo luogo, la scelta della sezione trasversale del conduttore (espresso in mm² secondo IEC o in kcmil/AWG secondo lo standard americano) dipende da quattro aspetti fondamentali:
4.1 Capacità attuale (ampiezza)
Questo è determinato da resistività del conduttore, la temperatura ambiente del fondale marino (tipicamente 10-20 °C) e la resistività termica del fondale marino.
4.2 Caduta di tensione massima consentita
Generalmente, è ammesso tra 3 sì 5% completamente carico.
4.3 corrente di cortocircuito
A questo punto, la sezione deve resistere al riscaldamento adiabatico per tutta la durata del guasto (tipico 1-3 secondi).
4.4 Sollecitazioni meccaniche durante la posa
Va notato che un conduttore più grande è più pesante ma anche più resistente alla trazione.
5. Tabella conduttori per cavo sottomarino 132kV (IEC e AWG/MCM)
Prossimo, Viene presentata la tabella completa.È importante chiarirlo include driver molto piccoli (non comune in 132 kV, ma utile per servizi ausiliari) fino alle sezioni massime per potenze fino a 300 MW per circuito.
Nota esplicativa precedente:
- CEI mm²: Sezione nominale secondo CEI 60228 (classe 2 – rotondo compatto).
- AWG: American Wire Gauge per diametri più piccoli.
- MCM: mille circolare mille (1 MCM = 0.5067 mm²) per sezioni ≥ 250 kcmil.
- Diametro del driver (mm): Approssimativo per rame compattato (fattore 0.92).
- Resistenza CC 20 °C (Ω/km): Valore massimo per il rame ricotto.
- Applicazione tipica in 132 kV: Guida.
| CEI (mm²) | AWG / MCM | Diametro (mm) | Resistenza CC (Ω/km) Rame | Corrente consentita (UN)* | Utilizzo tipico in 132 kV |
|---|---|---|---|---|---|
| 25 | 3 AWG | 6,0 | 0,727 | 140 | Controllare / terra |
| 35 | 2 AWG | 7,0 | 0,524 | 175 | Controllare / servizi |
| 50 | 1/0 AWG (53,5) | 8,3 | 0,387 | 215 | Ausiliario di potenza inferiore |
| 70 | 2/0 AWG (67,4) | 9,6 | 0,268 | 265 | Assistente |
| 95 | 3/0 AWG (85,0) | 11,0 | 0,193 | 320 | Piccola distribuzione |
| 120 | 4/0 AWG (107) | 12,4 | 0,153 | 370 | 15-20 MW |
| 150 | 300 MCM | 13,8 | 0,124 | 420 | 20-25 MW |
| 185 | 350 MCM | 15,3 | 0,0991 | 485 | 25-30 MW |
| 240 | 500 MCM | 17,5 | 0,0754 | 570 | 30-40 MW |
| 300 | 600 MCM | 19,5 | 0,0601 | 655 | 40-50 MW |
| 400 | 750 MCM | 22,6 | 0,0470 | 770 | 50-65 MW |
| 500 | 1000 MCM | 25,2 | 0,0366 | 890 | 65-80 MW |
| 630 | 1250 MCM | 28,3 | 0,0283 | 1020 | 80-100 MW |
| 800 | 1600 MCM | 31,9 | 0,0221 | 1160 | 100-120 MW |
| 1000 | 2000 MCM | 35,7 | 0,0176 | 1320 | 120-150 MW |
| 1200 | 2400 MCM | 39,1 | 0,0146 | 1480 | 150-180 MW |
| 1400 | 2800 MCM | 42,3 | 0,0125 | 1630 | 180-210 MW |
| 1600 | 3200 MCM | 45,2 | 0,0109 | 1770 | 210-240 MW |
| 1800 | 3600 MCM | 47,9 | 0,0097 | 1910 | 240-270 MW |
| 2000 | 4000 MCM | 50,5 | 0,0087 | 2040 | 270-300 MW |
| 2200 | 4400 MCM | 53,0 | 0,0079 | 2170 | >300 MW (doppio circuito) |
| 2400 | 4800 MCM | 55,4 | 0,0072 | 2290 | Progetti speciali |
| 2500 | 5000 MCM | 56,5 | 0,0069 | 2350 | Progetti speciali |
| 3000 | 6000 MCM | 61,9 | 0,0058 | 2650 | Potenza estrema |
*Corrente indicativa per cavo sottomarino 132 kV, XLPE, 90 °C nel conduttore, fondo marino a 15 °C, resistività termica 1,0 Km/W.Per alluminio, moltiplicare la resistenza per 1,588 e ridurre la corrente di 20-25%.
6. Equivalenze pratiche tra IEC e AWG/MCM
Prima di tutto, non esiste una corrispondenza esatta.Tuttavia, Gli standard accettano approcci commerciali.Per esempio:
- 250 mm²IEC ≈ 500 MCM (Infatti 500 Figlio di MCM 253 mm²).
- 400 mm²IEC ≈ 750 MCM (750 MCM = 380 mm²).
- 1000 mm²IEC ≈ 2000 MCM (2000 MCM = 1013 mm²).
Di conseguenza, Nei progetti internazionali è prassi comune che il produttore offra entrambe le designazioni nella scheda tecnica.
7. Processo di produzione e posa di cavo sottomarino 132kV
Da un lato, la realizzazione di un cavo sottomarino 132 kV è realizzato in linee di estrusione verticali (VCV) per evitare difetti di isolamento.La procedura è la seguente: il conduttore è nastrato con gli strati semiconduttori, quindi l'XLPE viene estruso, è vulcanizzato in un tubo di azoto pressurizzato, e infine vengono applicati i retini, armature e coperture.
D'altra parte, La posa viene effettuata con navi cavi che mantengono una tensione controllata (normalmente < 10 kN per tonnellata di cavo) e una curvatura minima di 20 volte il diametro del cavo.Oltretutto, vengono utilizzati sistemi di posizionamento dinamico (DP) per mantenere il percorso esatto.
8. Considerazioni ambientali e di manutenzione
In primo luogo, cavi sottomarini 132 kV hanno una vita utile di 30-40 anni.Tuttavia, i rischi principali sono:
8.1 ancore di navi
È Possono danneggiare l'armatura e penetrare nell'isolamento.Ecco perché, Vengono utilizzate carte nautiche con zone di esclusione.
8.2 Correnti di dispersione e di corrosione
In questo caso, l'acciaio per armature richiede protezione catodica o rivestimenti speciali.
8.3 affaticamento da vibrazioni
Particolarmente in zone con forti correnti di marea.
Per risolverlo, il monitoraggio viene effettuato mediante riflettometria (OTDR) per rilevare punti caldi o umidità.
9. Tendenze future
Al momento, vengono studiati cavi con isolamento termoplastico (come l'HPTE) consentendo temperature di esercizio fino a 105 °C.In questo modo, Aumentano la capacità di trasporto senza modificare la sezione dei conduttori.Inoltre, sistemi in corrente continua ad alta tensione (HVDC) UN 132 i kV stanno emergendo per le distanze > 100 km, con perdite minori.
Conclusione- Produttore di cavi sottomarini
In sintesi, Produttore di cavi sottomarini, Il cavo sottomarino da 132 kV è un prodotto altamente ingegnerizzato che unisce la scienza dei materiali, elettrotecnica e meccanica dei terreni marini.Perciò, la corretta selezione del conducente, sulla base di tabelle come quella qui presentata (con equivalenze IEC e AWG/MCM da 25 mm² fino a 3000 mm²), è essenziale per garantire l’affidabilità, efficienza e sicurezza dei collegamenti subacquei.Finalmente, man mano che l’eolico offshore si espande, La domanda di questi cavi continuerà a crescere, guidare le innovazioni nei materiali e nelle tecniche di installazione.
Riferimenti
- CEI 60840:2020 – Cavi di alimentazione con isolamento estruso per 30 kV fino a 150 kV.
- CEI 60228:2004 – Conduttori di cavi isolati.
- Sacco, T. (2009). Cavi elettrici sottomarini: Progetto, Installazione, Riparazione, Aspetti ambientali. Springer.