En general, el aislamiento del cable está diseñado para soportar el estrés causado por la alta tensión y para prevenir el contacto directo del conductor de alta tensión con otros objetos o personas.La pantalla metálica de cada conductor se conecta a tierra en cada extremo del cable y en los empalmes.Para tensiones más altas el aceite debe mantenerse bajo presión para evitar la formación de vacíos que pudieran permitir descargas parciales dentro del aislamiento.Anteriormente el papel aislado solo se había utilizado para telegrafía de baja tensión y circuitos telefónicos.La vulcanización fue patentada por Charles Goodyear en 1844, pero no fue aplicada a los cables hasta los años 1880, cuando se usó para circuitos de iluminación.Durante la Segunda Guerra Mundial, se aplicaron diferentes variedades de caucho sintético y polietileno como aislamiento.En la actualidad es posible encontrar cables aislados con aceite y papel alrededor del mundo.Estas capas deben ser absolutamente suaves, sin siquiera protuberancias de pocos micrómetros.Otro aspecto importante es que el aislamiento no debe tener alguna inclusión, cavidad o algún otro defecto similar.Se requiere empacar la materia prima y almacenarla dentro de un cuarto limpio en la máquina que fabrica el cable.Las líneas equipotenciales que se observan en la figura 2, se asimilan a las isolíneas de una región montañosa: entre más cerca estén estas línea una de la otra, la pendiente será más pronunciada y será más grande el daño; que para este caso equivale a una ruptura de la rigidez dieléctrica del material.De esta manera, la interfaz entre el cable y el cono de alivio se logra por presión mecánica, evitando que se formen cavidades o burbujas entre el cable y el cono.La parte externa se encuentra conectado a tierra y distribuye el campo eléctrico de la misma manera que un terminal del cable.La parte interna está a alta tensión y se encarga de apantallar el conector del campo eléctrico.Por lo tanto, existen varios métodos de prueba y medición para verificar que un cable es completamente funcionales o para detectar fallos.Si bien en los cables de papel lo que se prueba principalmente es la resistencia del aislamiento con corriente continua, la prueba más común para el cable con un dieléctrico sólido consiste en provocar una descarga parcial.Con algunas pruebas, incluso es posible localizar la posición del defecto en el aislamiento antes de que se produzca el fallo.
Terminal exterior de un cable de alta tensión, para conectar de forma subterránea un transformador de potencia a una subestación de alta tensión.
Sección transversal de un cable de 400kV, donde se observa el conductor segmentado multifilar en el centro, seguido de la capa aislante y semiconductora, la pantalla hecha de hilos de cobre, la cubierta de aluminio, y la cubierta exterior de plástico.
Figura 1.
Sección de un cable de alta tensión, (1) conductor (3) aislamiento (2) y (4) Capas semiconductoras (5) en la capa externa del conductor y la capa exterior.
Una máquina extrusora para hacer cables de alta tensión
Figura 2.
Cuando la pantalla de un cable (0%) se corta, las líneas equipotenciales (de 20% a 80%) se concentran en el borde del electrodo de tierra, causando riesgo de
chisporroteo
.
Figura 3.
Un cuerpo de caucho
R
es presionado sobre el aislamiento (azul) del cable. Las líneas equipotenciales entre
HV
(alta tensión) y
earth
(tierra) se distribuyen uniformemente por la forma del electrodo de tierra. De esta manera, se reducen las concentraciones de campo eléctrico en el cable.
Figura 4.
Sección transversal de un empalme de alta tensión, con un cable de alta tensión montado en el lado derecho.
Figura 5.
Distribución de campo eléctrico en un empalme de alta tensión.
