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Cable de alimentación submarino

Sección transversal del cable de alimentación submarino utilizado en el parque eólico Wolfe Island .
Conexiones HVDC en Europa
Rojo=en funcionamiento
Verde=decidido/en construcción
Azul=planificado

Un cable de energía submarino es un cable de transmisión para transportar energía eléctrica debajo de la superficie del agua. [1] Estos se denominan "submarinos" porque suelen transportar energía eléctrica debajo de agua salada (brazos del océano , mares , estrechos , etc.) pero también es posible utilizar cables de energía submarinos debajo de agua dulce (grandes lagos y ríos ) . . Existen ejemplos de este último que conectan el continente con grandes islas en el río San Lorenzo .

Tecnologías de diseño

La finalidad de los cables eléctricos submarinos es el transporte de corriente eléctrica a alta tensión . El núcleo eléctrico es un conjunto concéntrico de conductor interno , aislamiento eléctrico y capas protectoras (se asemeja al diseño de un cable coaxial ). [2] Los cables tripolares modernos (p. ej. para la conexión de turbinas eólicas marinas ) suelen llevar, además de conductores eléctricos, fibras ópticas para la transmisión de datos o la medición de temperatura.

Conductor

El conductor se fabrica a partir de alambres de cobre o aluminio; este último material tiene una cuota de mercado pequeña pero creciente. Los tamaños de conductor ≤ 1200 mm 2 son los más comunes, pero ocasionalmente se han fabricado tamaños ≥ 2400 mm 2 . Para tensiones ≥ 12 kV los conductores son redondos para que el aislamiento quede expuesto a un gradiente de campo eléctrico uniforme . El conductor puede estar formado por alambres redondos individuales o puede ser un solo alambre macizo. En algunos diseños, se colocan alambres perfilados (alambres trapezoidales) para formar un conductor redondo con intersticios muy pequeños entre los alambres.

Aislamiento

Hoy en día se utilizan principalmente tres tipos diferentes de aislamiento eléctrico alrededor del conductor. El polietileno reticulado (XLPE) se utiliza hasta una tensión del sistema de 420 kV. Se produce por extrusión , con un espesor de aislamiento de hasta unos 30 mm; Los cables de clase 36 kV tienen sólo un espesor de aislamiento de 5,5 a 8 mm. Ciertas formulaciones de aislamiento XLPE también se pueden utilizar para CC. Los cables llenos de aceite de baja presión tienen un aislamiento recubierto de tiras de papel. Todo el núcleo del cable está impregnado con un líquido aislante de baja viscosidad ( aceite mineral o sintético). Un canal de aceite central en el conductor facilita el flujo de aceite en cables de hasta 525 kV para cuando el cable se calienta, pero rara vez se usa en cables submarinos debido al riesgo de contaminación por petróleo con daños en el cable. Los cables impregnados en masa también tienen un aislamiento recubierto de papel, pero el compuesto de impregnación es muy viscoso y no se desprende cuando el cable se daña. El aislamiento impregnado en masa se puede utilizar para cables HVDC masivos de hasta 525 kV.

Blindaje

Los cables ≥ 52 kV están equipados con una funda de plomo extruido para evitar la entrada de agua. Hasta el momento no se ha aceptado ningún otro material. La aleación de plomo se extruye sobre el aislamiento en longitudes largas (es posible más de 50 km). En esta etapa el producto se denomina núcleo de cable. En los cables unipolares el núcleo está rodeado por una armadura concéntrica. En los cables de tres núcleos, tres núcleos de cable se colocan en una configuración en espiral antes de aplicar el blindaje. La armadura suele estar compuesta por alambres de acero empapados en betún para protegerlos contra la corrosión. Dado que el campo magnético alterno en los cables de CA provoca pérdidas en el blindaje, estos cables a veces están equipados con materiales metálicos no magnéticos (acero inoxidable, cobre, latón).

CA o CC

La mayoría de los sistemas de transmisión de energía eléctrica utilizan corriente alterna (CA) , porque los transformadores pueden cambiar fácilmente los voltajes según sea necesario. La transmisión de corriente continua de alto voltaje requiere un convertidor en cada extremo de una línea de corriente continua para conectarse a una red de corriente alterna. Un sistema que utiliza cables de energía submarinos puede ser menos costoso en general si utiliza transmisión de corriente continua de alto voltaje, especialmente en un enlace largo donde la capacitancia del cable requeriría demasiada corriente de carga adicional. Los conductores internos y externos de un cable forman las placas de un capacitor , y si el cable es largo (del orden de decenas de kilómetros), la corriente que fluye a través de esta capacitancia puede ser significativa en comparación con la corriente de carga. Esto requeriría conductores más grandes y, por tanto, más costosos, para transmitir una determinada cantidad de energía utilizable.

Cables de energía submarinos operativos.

Cables de corriente alterna

Los sistemas de cables submarinos de corriente alterna (CA) para transmitir cantidades menores de energía eléctrica trifásica se pueden construir con cables de tres núcleos en los que los tres conductores aislados se colocan en un solo cable submarino. La mayoría de los cables de parques eólicos marinos a costa se construyen de esta manera.

Para cantidades mayores de energía transmitida, los sistemas de CA se componen de tres cables submarinos unipolares separados, cada uno de los cuales contiene solo un conductor aislado y transporta una fase de la corriente eléctrica trifásica. A menudo se añade un cuarto cable idéntico en paralelo a los otros tres, simplemente como repuesto en caso de que uno de los tres cables primarios se dañe y deba ser reemplazado. Este daño puede ocurrir, por ejemplo, cuando el ancla de un barco se deja caer por descuido. El cuarto cable puede sustituir a cualquiera de los otros tres, siempre que se cuente con el sistema de conmutación eléctrica adecuado .

Cables de corriente continua

Cables de energía submarinos en construcción

Cables de energía submarinos propuestos

Ver también

Referencias

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enlaces externos