Introdução
Em primeiro lugar, É necessário compreender a importânciacabo submarino 132kV dentro dos cabos de alimentação. Esses componentes são essenciais na infraestrutura energética moderna, especialmente para a interligação de redes elétricas entre regiões separadas por corpos d'água.Por exemplo, o nível de tensão de 132 kV corresponde a uma categoria de alta tensão (NO) Amplamente utilizado em sistemas de transmissão e subtransmissão.Além do mais, Este artigo explora os recursos técnicos, materiais de isolamento, os processos de fabricação e critérios de seleção desses cabos.Finalmente, Uma tabela comparativa de condutores está incluída de acordo com as normas IEC e AWG/MCM..
1. Contexto e aplicações do cabo submarino 132kV
Quanto aos seus principais usos, Cabos submarinos de 132kV são usados em quatro grandes áreas:
1.1 Conexão de parques eólicos offshore (offshore)
Nesse caso, transportar a energia gerada das turbinas para a subestação em terra.
1.2 Interligação entre ilhas e continente
Além disso, permitir o compartilhamento de recursos energéticos entre sistemas elétricos isolados.
1.3 travessia do rio, lagos ou fiordes
lá onde uma companhia aérea não é viável devido a restrições ambientais ou de navegação.
1.4 Alimentação de plataformas de petróleo ou gás
Da mesma maneira, substituir a geração local por energia mais limpa e estável.
Além do mais, a tensão de 132 kV é um equilíbrio entre a capacidade de transporte (maior que 66 kV) e complexidade técnica (menor que 220 kV). Consequentemente, As distâncias típicas chegam até 80-100 km sem estações repetidoras intermediárias.
2. Estrutura interna de um cabo submarino de 132kV
Antes de detalhar cada camada, Deve-se lembrar que um cabo submarino com esta tensão deve suportar pressões hidrostáticas, corrosão por água salgada, tensões de tração durante o assentamento e ciclos térmicos.Portanto, Seu design típico inclui os seguintes sete componentes:
2.1 Condutor
Geralmente de cobre o aluminio, compactado e redondo (aula 2 de acordo com IEC 60228). Isso permite reduzir o diâmetro e facilitar a aplicação de fita isolante.
2.2 Exibição de semicondutores
Eles são compostos de camadas internas e externas que eliminam lacunas e uniformizam o campo elétrico.
2.3 Isolamento principal
É sobre polietileno reticulado (XLPE) alto desempenho, com espessura calculada para 132 kV (normalmente 14-16 mm de acordo com o padrão IEC 60840).
2.4 Tela metálica
Consiste em fitas de cobre ou fios de aço/cobre para conduzir correntes de curto-circuito e permitir a detecção de falhas.
2.5 Camada anti-umidade (fita de inchaço)
Esta camada expande com água para bloquear a migração longitudinal.
2.6 Armadura
Está formada por fios de aço galvanizado (para resistência mecânica) o cobre (se for necessária maior capacidade de corrente). Adicionalmente, pode ser de camada simples ou dupla.
2.7 Capa externa
Normalmente de polipropileno (PP) o polietileno (EDUCAÇAO FISICA) resistente à abrasão e organismos marinhos.
Uma diferença fundamental com cabos terra é que a armadura e o convés são projetados para resistir à tração e ao ataque químico marinho.
3. Regulamentos de referência
Para garantir a qualidade, As seguintes regras se aplicam:
- CEI 60840: Cabos de potência com isolamento XLPE para tensões de 30 kV a 150 kV.
- CEI 60228: Condutores de cabos isolados.
- AEIC CS9: Especificação para cabos submarinos (Associação de Conselhos de Iluminação dos EUA. UU.).
- ICEA S-111-704: Guia para cabos de energia submarinos.
4. Fatores críticos na seleção de motoristas
Em primeiro lugar, a escolha da área da seção transversal do condutor (expresso em mm² conforme IEC ou em kcmil/AWG conforme padrão americano) depende de quatro aspectos fundamentais:
4.1 Capacidade atual (ampacidade)
Isto é determinado por resistividade do condutor, a temperatura ambiente do fundo do mar (tipicamente 10-20 °C) e a resistividade térmica do fundo do mar.
4.2 Queda de tensão máxima permitida
Em geral, se admite entre 3 sim 5% totalmente carregado.
4.3 corrente de curto-circuito
Neste ponto, a seção deve resistir ao aquecimento adiabático durante a duração da falta (típico 1-3 segundos).
4.4 Tensões mecânicas durante o assentamento
Deve-se notar que um condutor maior é mais pesado, mas também mais resistente à tração.
5. Mesa condutora para cabo submarino 132kV (IEC e AWG/MCM)
Próximo, A tabela completa é apresentada.É importante esclarecer que inclui drivers muito pequenos (não é comum em 132 kV, mas útil para serviços auxiliares) até as seções máximas para potências de até 300 MW por circuito.
Nota explicativa anterior:
- IEC mm²: Seção nominal de acordo com IEC 60228 (aula 2 – redondo compacto).
- AWG: American Wire Gauge para diâmetros menores.
- MCM: mil circular mil (1 MCM = 0.5067 mm²) para seções ≥ 250 kcmil.
- Diâmetro do driver (milímetros): Aproximado para cobre compactado (fator 0.92).
- Resistência ao CC 20 °C (Ah/km): Valor máximo para cobre recozido.
- Aplicação típica em 132 kV: Orientação.
| CEI (mm²) | AWG / MCM | Diâmetro (milímetros) | Resistência CC (Ah/km) Cobre | Corrente permitida (UM)* | Uso típico em 132 kV |
|---|---|---|---|---|---|
| 25 | 3 AWG | 6,0 | 0,727 | 140 | Ao controle / terra |
| 35 | 2 AWG | 7,0 | 0,524 | 175 | Ao controle / serviços |
| 50 | 1/0 AWG (53,5) | 8,3 | 0,387 | 215 | Auxiliar de menor potência |
| 70 | 2/0 AWG (67,4) | 9,6 | 0,268 | 265 | Auxiliar |
| 95 | 3/0 AWG (85,0) | 11,0 | 0,193 | 320 | Pequena distribuição |
| 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 (circuito duplo) |
| 2400 | 4800 MCM | 55,4 | 0,0072 | 2290 | Projetos especiais |
| 2500 | 5000 MCM | 56,5 | 0,0069 | 2350 | Projetos especiais |
| 3000 | 6000 MCM | 61,9 | 0,0058 | 2650 | Poder extremo |
*Corrente indicativa para cabo submarino 132 kV, XLPE, 90 °C no condutor, fundo do mar um 15 °C, resistividade térmica 1,0 K·m/W.Para alumínio, multiplique a resistência por 1,588 e reduzir a corrente em 20-25%.
6. Equivalências práticas entre IEC e AWG/MCM
Em primeiro lugar, não há correspondência exata.No entanto, Os padrões aceitam abordagens comerciais.Por exemplo:
- 250 mm² CEI ≈ 500 MCM (Na verdade 500 Filho MCM 253 mm²).
- 400 mm² CEI ≈ 750 MCM (750 MCM = 380 mm²).
- 1000 mm² CEI ≈ 2000 MCM (2000 MCM = 1013 mm²).
Consequentemente, Em projetos internacionais é comum o fabricante oferecer ambas as designações na ficha técnica.
7. Processo de fabricação e colocação de cabo submarino de 132kV
Por um lado, a fabricação de um cabo submarino 132 kV é feito em linhas de extrusão verticais (VCV) para evitar defeitos de isolamento.O procedimento é o seguinte: o condutor é gravado com as camadas semicondutoras, então o XLPE é extrudado, é vulcanizado em um tubo de nitrogênio pressurizado, e finalmente as telas são aplicadas, armadura e capas.
Por outro lado, O assentamento é realizado com vasos de cabos que mantêm uma tensão controlada (normalmente < 10 kN por tonelada de cabo) e uma curvatura mínima de 20 vezes o diâmetro do cabo.Além do mais, sistemas de posicionamento dinâmico são usados (PD) para manter a rota exata.
8. Considerações ambientais e de manutenção
Em primeiro lugar, cabos submarinos 132 kV tem uma vida útil de 30-40 anos.No entanto, os principais riscos são:
8.1 âncoras de navio
Isso é Eles podem danificar a armadura e penetrar no isolamento.É por isso, São utilizadas cartas náuticas com zonas de exclusão.
8.2 Correntes de fuga e corrosão
Nesse caso, o aço blindado requer proteção catódica ou revestimentos especiais.
8.3 fadiga vibratória
Especialmente em áreas com fortes correntes de maré.
Para resolver isso, o monitoramento é realizado por meio de reflectometria (OTDR) para detectar pontos quentes ou umidade.
9. Tendências futuras
No momento, cabos com isolamento termoplástico são investigados (como o HPTE) permitindo temperaturas de operação de até 105 °C.Desta maneira, Aumentam a capacidade de transporte sem alterar a seção do condutor.Adicionalmente, sistemas de corrente contínua de alta tensão (HVDC) a 132 kV estão surgindo para distâncias > 100 quilômetros, com perdas menores.
Conclusão- Fabricante de cabos submarinos
Em resumo, Fabricante de cabos submarinos, O cabo submarino de 132kV é um produto altamente projetado que combina ciência de materiais, eletrotécnica e mecânica de solos marinhos.Portanto, a seleção correta do driver, com base em tabelas como a apresentada aqui (com equivalências IEC e AWG/MCM de 25 mm² até 3000 mm²), é essencial para garantir a confiabilidade, eficiência e segurança das conexões subaquáticas.Finalmente, à medida que a energia eólica offshore se expande, A demanda por esses cabos continuará a crescer, impulsionando inovações em materiais e técnicas de instalação.
Referências
- CEI 60840:2020 – Cabos de potência com isolamento extrudado para 30 kV até 150 kV.
- CEI 60228:2004 – Condutores de cabos isolados.
- Saco, T. (2009). Cabos de alimentação submarinos: Projeto, Instalação, Reparar, Aspectos Ambientais. Springer.