Введение
Прежде всего, 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. Например, el nivel de tensión de 132 kV corresponde a una categoría de alta tensión (В) ampliamente utilizada en sistemas de transmisión y subtransmisión. Кроме, este artículo explora las características técnicas, los materiales de aislamiento, los procesos de fabricación y los criterios de selección de estos cables. Окончательно, 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 (оффшорный)
В этом случае, transportan la energía generada desde las turbinas hasta la subestación en tierra.
1.2 Interconexión entre islas y continente
Кроме того, 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). Следовательно, 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.Поэтому, su diseño típico incluye los siguientes siete componentes:
2.1 Дирижер
В целом медь или алюминий, compactado y redondo (сорт 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 Aislamiento principal
Se trata de сшитый полиэтилен (СПЭ) de alto desempeño, con espesor calculado para 132 кВ (normalmente 14-16 mm según norma IEC 60840).
2.4 Металлический 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 Броня
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) полиэтилен (ЧП) 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
Para garantizar la calidad, se aplican las siguientes normas:
- МЭК 60840: Cables de potencia con aislamiento XLPE para tensiones de 30 кВ а 150 кВ.
- МЭК 60228: Изолированные жилы кабеля.
- AEIC CS9: Especificación para cables submarinos (Asociación de Consejos de Iluminación de EE. УУ.).
- 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 Текущая емкость (пропускная способность)
Esta se determina por la resistividad del conductor, la temperatura ambiente del fondo marino (típicamente 10-20 °С) y la resistividad térmica del lecho marino.
4.2 Caída de tensión máxima admisible
В общем, se admite entre 3 й 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 секунды).
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)
Следующий, 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 (сорт 2 – compacto redondo).
- AWG: American Wire Gauge para diámetros menores.
- МСМ: mil circular mil (1 MCM = 0.5067 мм²) para secciones ≥ 250 КСМИЛ.
- Диаметр драйвера (мм): Aproximado para cobre compactado (factor 0.92).
- Resistencia CC a 20 °С (Ох/км): Valor máximo para cobre recocido.
- Aplicación típica en 132 кВ: Orientativa.
| МЭК (мм²) | AWG / МСМ | Диаметр (мм) | Resistencia CC (Ох/км) Медь | Corriente admisible (А)* | Uso típico en 132 кВ |
|---|---|---|---|---|---|
| 25 | 3 AWG | 6,0 | 0,727 | 140 | Контроль / tierra |
| 35 | 2 AWG | 7,0 | 0,524 | 175 | Контроль / 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 МСМ | 13,8 | 0,124 | 420 | 20-25 МВт |
| 185 | 350 МСМ | 15,3 | 0,0991 | 485 | 25-30 МВт |
| 240 | 500 МСМ | 17,5 | 0,0754 | 570 | 30-40 МВт |
| 300 | 600 МСМ | 19,5 | 0,0601 | 655 | 40-50 МВт |
| 400 | 750 МСМ | 22,6 | 0,0470 | 770 | 50-65 МВт |
| 500 | 1000 МСМ | 25,2 | 0,0366 | 890 | 65-80 МВт |
| 630 | 1250 МСМ | 28,3 | 0,0283 | 1020 | 80-100 МВт |
| 800 | 1600 МСМ | 31,9 | 0,0221 | 1160 | 100-120 МВт |
| 1000 | 2000 МСМ | 35,7 | 0,0176 | 1320 | 120-150 МВт |
| 1200 | 2400 МСМ | 39,1 | 0,0146 | 1480 | 150-180 МВт |
| 1400 | 2800 МСМ | 42,3 | 0,0125 | 1630 | 180-210 МВт |
| 1600 | 3200 МСМ | 45,2 | 0,0109 | 1770 | 210-240 МВт |
| 1800 | 3600 МСМ | 47,9 | 0,0097 | 1910 | 240-270 МВт |
| 2000 | 4000 МСМ | 50,5 | 0,0087 | 2040 | 270-300 МВт |
| 2200 | 4400 МСМ | 53,0 | 0,0079 | 2170 | >300 МВт (doble circuito) |
| 2400 | 4800 МСМ | 55,4 | 0,0072 | 2290 | Proyectos especiales |
| 2500 | 5000 МСМ | 56,5 | 0,0069 | 2350 | Proyectos especiales |
| 3000 | 6000 МСМ | 61,9 | 0,0058 | 2650 | Potencia extrema |
*Corriente orientativa para cable submarino 132 кВ, СПЭ, 90 °C en conductor, fondo marino a 15 °С, 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
Прежде всего, no existe una correspondencia exacta.Однако, las normas aceptan aproximaciones comerciales.Например:
- 250 mm² IEC ≈ 500 МСМ (en realidad 500 MCM son 253 мм²).
- 400 mm² IEC ≈ 750 МСМ (750 MCM = 380 мм²).
- 1000 mm² IEC ≈ 2000 МСМ (2000 MCM = 1013 мм²).
Следовательно, en proyectos internacionales es común que el fabricante ofrezca ambas designaciones en la ficha técnica.
7. Proceso de fabricación y tendido cable submarino 132kV
С одной стороны, 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.
С другой стороны, el tendido se realiza con buques cableadores que mantienen una tensión controlada (normalmente < 10 kN por tonelada de cable) y una curvatura mínima de 20 veces el diámetro del cable. Кроме, se emplean sistemas de posicionamiento dinámico (DP) para mantener la ruta exacta.
8. Consideraciones ambientales y de mantenimiento
En primer término, los cables submarinos de 132 kV tienen una vida útil de 30-40 años.Тем не менее, los principales riesgos son:
8.1 корабельные якоря
Estas pueden dañar la armadura y penetrar el aislamiento.Вот почему, se utilizan cartas náuticas con zonas de exclusión.
8.2 Corrientes de fuga y corrosión
В этом случае, 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
В данный момент, 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.
Заключение- Производитель подводных кабелей
В итоге, Производитель подводных кабелей, el cable submarino 132kV es un producto de alta ingeniería que combina ciencia de materiales, electrotécnica y mecánica de suelos marinos. Поэтому, la correcta selección del conductor, basada en tablas como la presentada aquí (con equivalencias IEC y AWG/MCM desde 25 mm² hasta 3000 мм²), es fundamental para garantizar la fiabilidad, eficiencia y seguridad de las conexiones submarinas. Окончательно, 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
- МЭК 60840:2020 – Power cables with extruded insulation for 30 kV up to 150 кВ.
- МЭК 60228:2004 – Conductors of insulated cables.
- Worzyk, Т. (2009). Submarine Power Cables: Дизайн, Монтаж, Repair, Environmental Aspects. Springer.