Кіріспе
Ең біріншіден, es necesario comprender la importancia del cable submarino 132kV dentro de los cables de potencia. Estos componentes son esenciales en la infraestructura energética moderna, especialmente para la interconexión de redes eléctricas entre regiones separadas por masas de agua. Мысалы, el nivel de tensión de 132 kV corresponde a una categoría de alta tensión (AT) ampliamente utilizada en sistemas de transmisión y subtransmisión. Сонымен қатар, este artículo explora las características técnicas, los materiales de aislamiento, los procesos de fabricación y los criterios de selección de estos cables. Ақырында, se incluye una tabla comparativa de conductores según normas IEC y AWG/MCM.
1. Contexto y aplicaciones del cable submarino 132kV
En cuanto a sus usos principales, los cable submarino 132kV se emplean en cuatro grandes áreas:
1.1 Conexión de parques eólicos marinos (оффшорлық)
Бұл жағдайда, transportan la energía generada desde las turbinas hasta la subestación en tierra.
1.2 Interconexión entre islas y continente
Сонымен қатар, permiten compartir recursos energéticos entre sistemas eléctricos aislados.
1.3 Cruce de ríos, lagos o fiordos
Allí donde una línea aérea no es viable por restricciones ambientales o de navegación.
1.4 Alimentación de plataformas petroleras o gasísticas
De igual forma, reemplazan la generación in situ por energía más limpia y estable.
Por otra parte, la tensión de 132 kV es un equilibrio entre capacidad de transporte (mayor que 66 кВ) y complejidad técnica (menor que 220 кВ). Демек, las distancias típicas alcanzan hasta 80-100 km sin estaciones repetidoras intermedias.
2. Estructura interna de un cable submarino 132kV
Antes de detallar cada capa, hay que recordar que un cable submarino de esta tensión debe soportar presiones hidrostáticas, corrosión por agua salada, esfuerzos de tracción durante el tendido y ciclos térmicos.Сондықтан, su diseño típico incluye los siguientes siete componentes:
2.1 Дирижер
Жалпы de cobre o aluminio, compactado y redondo (clase 2 según IEC 60228). Esto permite reducir el diámetro y facilitar el encintado de aislamiento.
2.2 Pantalla de semiconductores
Se componen de capas internas y externas que eliminan huecos y uniformizan el campo eléctrico.
2.3 Негізгі оқшаулау
Se trata de айқаспалы полиэтилен (XLPE) de alto desempeño, con espesor calculado para 132 кВ (әдетте 14-16 mm según norma IEC 60840).
2.4 Металл экран
Consiste en cintas de cobre o alambres de acero/cobre para conducir corrientes de cortocircuito y permitir detección de fallas.
2.5 Capa antihumedad (swelling tape)
Esta capa se expande con el agua para bloquear la migración longitudinal.
2.6 Құрыш
Está formada por alambres de acero galvanizado (para resistencia mecánica) o cobre (si se necesita mayor capacidad de corriente). Adicionalmente, puede ser simple o doble capa.
2.7 Cubierta externa
Normalmente de polipropileno (PP) o polietileno (PE) resistente a la abrasión y a organismos marinos.
Una diferencia clave con los cables terrestres es que la armadura y la cubierta están diseñadas para soportar la tracción del tendido y el ataque químico marino.
3. Normativas de referencia
Сапасын қамтамасыз ету үшін, se aplican las siguientes normas:
- IEC 60840: Cables de potencia con aislamiento XLPE para tensiones de 30 кВ а 150 кВ.
- IEC 60228: Оқшауланған кабельдік өткізгіштер.
- AEIC CS9: Especificación para cables submarinos (Asociación de Consejos de Iluminación de EE. Uu.).
- ICEA S-111-704: Guía para cables de potencia submarinos.
4. Factores críticos en la selección del conductor
En primer término, la elección del área transversal del conductor (expresada en mm² según IEC o en kcmil/AWG según estándar americano) depende de cuatro aspectos fundamentales:
4.1 Ағымдағы сыйымдылық (қуаттылық)
Esta se determina por la resistividad del conductor, la temperatura ambiente del fondo marino (típicamente 10-20 °C) y la resistividad térmica del lecho marino.
4.2 Caída de tensión máxima admisible
Жалпы алғанда, se admite entre 3 ж 5% a plena carga.
4.3 Corriente de cortocircuito
En este punto, la sección debe soportar el calentamiento adiabático durante la duración de la falta (típico 1-3 segundos).
4.4 Esfuerzos mecánicos durante el tendido
Cabe señalar que un conductor más grande es más pesado pero también más resistente a la tracción.
5. Tabla de conductores para cable submarino 132kV (IEC y AWG/MCM)
Келесі, se presenta la tabla completa.Es importante aclarar que incluye desde conductores muy pequeños (no habituales en 132 кВ, pero útiles para servicios auxiliares) hasta las secciones máximas para potencias de hasta 300 MW por circuito.
Nota explicativa previa:
- IEC mm²: Sección nominal según IEC 60228 (clase 2 – compacto redondo).
- AWG: American Wire Gauge para diámetros menores.
- MCM: mil circular mil (1 MCM = 0.5067 мм²) para secciones ≥ 250 ккмил.
- Жүргізуші диаметрі (мм): Aproximado para cobre compactado (factor 0.92).
- Тұрақты ток кедергісі a 20 °C (Ω/км): Valor máximo para cobre recocido.
- Aplicación típica en 132 кВ: Orientativa.
| IEC (мм²) | AWG / MCM | Диаметрі (мм) | Resistencia CC (Ω/км) Мыс | Corriente admisible (А)* | Uso típico en 132 кВ |
|---|---|---|---|---|---|
| 25 | 3 AWG | 6,0 | 0,727 | 140 | Control / tierra |
| 35 | 2 AWG | 7,0 | 0,524 | 175 | Control / servicios |
| 50 | 1/0 AWG (53,5) | 8,3 | 0,387 | 215 | Auxiliar menor potencia |
| 70 | 2/0 AWG (67,4) | 9,6 | 0,268 | 265 | Auxiliar |
| 95 | 3/0 AWG (85,0) | 11,0 | 0,193 | 320 | Pequeña distribución |
| 120 | 4/0 AWG (107) | 12,4 | 0,153 | 370 | 15-20 МВт |
| 150 | 300 MCM | 13,8 | 0,124 | 420 | 20-25 МВт |
| 185 | 350 MCM | 15,3 | 0,0991 | 485 | 25-30 МВт |
| 240 | 500 MCM | 17,5 | 0,0754 | 570 | 30-40 МВт |
| 300 | 600 MCM | 19,5 | 0,0601 | 655 | 40-50 МВт |
| 400 | 750 MCM | 22,6 | 0,0470 | 770 | 50-65 МВт |
| 500 | 1000 MCM | 25,2 | 0,0366 | 890 | 65-80 МВт |
| 630 | 1250 MCM | 28,3 | 0,0283 | 1020 | 80-100 МВт |
| 800 | 1600 MCM | 31,9 | 0,0221 | 1160 | 100-120 МВт |
| 1000 | 2000 MCM | 35,7 | 0,0176 | 1320 | 120-150 МВт |
| 1200 | 2400 MCM | 39,1 | 0,0146 | 1480 | 150-180 МВт |
| 1400 | 2800 MCM | 42,3 | 0,0125 | 1630 | 180-210 МВт |
| 1600 | 3200 MCM | 45,2 | 0,0109 | 1770 | 210-240 МВт |
| 1800 | 3600 MCM | 47,9 | 0,0097 | 1910 | 240-270 МВт |
| 2000 | 4000 MCM | 50,5 | 0,0087 | 2040 | 270-300 МВт |
| 2200 | 4400 MCM | 53,0 | 0,0079 | 2170 | >300 МВт (doble circuito) |
| 2400 | 4800 MCM | 55,4 | 0,0072 | 2290 | Proyectos especiales |
| 2500 | 5000 MCM | 56,5 | 0,0069 | 2350 | Proyectos especiales |
| 3000 | 6000 MCM | 61,9 | 0,0058 | 2650 | Potencia extrema |
*Corriente orientativa para cable submarino 132 кВ, XLPE, 90 °C en conductor, fondo marino a 15 °C, resistividad térmica 1,0 K·m/W. Para aluminio, multiplique la resistencia por 1,588 y reduzca la corriente un 20-25%.
6. Equivalencias prácticas entre IEC y AWG/MCM
Ең біріншіден, no existe una correspondencia exacta.Дегенмен, las normas aceptan aproximaciones comerciales.Мысалы:
- 250 mm² IEC ≈ 500 MCM (en realidad 500 MCM son 253 мм²).
- 400 mm² IEC ≈ 750 MCM (750 MCM = 380 мм²).
- 1000 mm² IEC ≈ 2000 MCM (2000 MCM = 1013 мм²).
Демек, en proyectos internacionales es común que el fabricante ofrezca ambas designaciones en la ficha técnica.
7. Proceso de fabricación y tendido cable submarino 132kV
Бір жағынан қарағанда, la fabricación de un cable submarino 132 kV se realiza en líneas verticales de extrusión (VCV) para evitar defectos en el aislamiento. El procedimiento es el siguiente: el conductor se encinta con las capas semiconductoras, luego se extruye el XLPE, se vulcaniza en un tubo de nitrógeno presurizado, y finalmente se aplican las pantallas, armaduras y cubiertas.
Басқа жақтан, el tendido se realiza con buques cableadores que mantienen una tensión controlada (әдетте < 10 kN por tonelada de cable) y una curvatura mínima de 20 veces el diámetro del cable. Сонымен қатар, se emplean sistemas de posicionamiento dinámico (DP) para mantener la ruta exacta.
8. Consideraciones ambientales y de mantenimiento
En primer término, суасты кабельдері 132 kV tienen una vida útil de 30-40 años.Дегенмен, los principales riesgos son:
8.1 кеме зәкірлері
Estas pueden dañar la armadura y penetrar el aislamiento.Сондықтан, se utilizan cartas náuticas con zonas de exclusión.
8.2 Corrientes de fuga y corrosión
Бұл жағдайда, el acero de la armadura requiere protección catódica o recubrimientos especiales.
8.3 Fatiga por vibración
Especialmente en zonas con fuertes corrientes de marea.
Para solucionarlo, la monitorización se realiza mediante reflectometría (OTDR) para detectar puntos calientes o humedad.
9. Tendencias futuras
Қазір, se investigan cables con aislamiento termoplástico (como el HPTE) que permiten temperaturas de operación de hasta 105 °C.De esta forma, aumentan la capacidad de transporte sin cambiar la sección del conductor.Adicionalmente, los sistemas de corriente continua en alta tensión (HVDC) а 132 kV están emergiendo para distancias > 100 км, con menores pérdidas.
Қорытынды- Суасты кабель өндірушісі
Қысқаша, Суасты кабель өндірушісі, el cable submarino 132kV es un producto de alta ingeniería que combina ciencia de materiales, electrotécnica y mecánica de suelos marinos. Сондықтан, la correcta selección del conductor, basada en tablas como la presentada aquí (con equivalencias IEC y AWG/MCM desde 25 мм² дейін 3000 мм²), es fundamental para garantizar la fiabilidad, eficiencia y seguridad de las conexiones submarinas. Ақырында, a medida que la energía eólica marina se expande, la demanda de estos cables seguirá creciendo, impulsando innovaciones en materiales y técnicas de instalación.
Referencias
- IEC 60840:2020 – Power cables with extruded insulation for 30 kV up to 150 кВ.
- IEC 60228:2004 – Conductors of insulated cables.
- Worzyk, Т. (2009). Submarine Power Cables: Жобалау, Арнату, Repair, Environmental Aspects. Springer.