Xarxes d'Alte Tensió Elèctrica – Línies Aeriès EAT i AT
Xarxes d'Alimentació Elèctrica i Línies Aeri
En els sistemes d'energia elèctrica, es fan servir sovint tensions molt altes (EHV, on la tensió V≥150 kV) i tensions altes (HV, amb 60 kV ≤ V <150 kV) per a la transmissió d'energia. L'ús d'aquest nivell de tensions elevades serveix per reduir la corrent que circula pels cables de transmissió. Segons la llei de Joule, W=RI2t=UIt, on W representa l'energia dissipada en forma de calor, R és la resistència del conductor, I és la corrent, t és el temps, i U és la tensió. Reduint la corrent, es pot disminuir la secció transversal dels conductors, així com també minimitzar les pèrdues d'energia degudes a l'efecte Joule.
Les xarxes de transmissió solen originar-se des de les centrals elèctriques i subestacions. Tot i que les línies aeri són el component predominant en molts àmbits, en entorns urbans, els cables soterrats aïllats sovint són una necessitat degut a restriccions espacials i consideracions estètiques.
Les línies aeri EHV i HV es componen principalment dels següents elements clau:
L'equipament de transmissió d'energia està dissenyat amb l'objectiu de minimitzar la formació de descàrrega de corona. En aquest sentit, els anells de corona, tal com es mostra a la Figura 1, tenen un paper crucial. Al repartir el camp elèctric sobre una àrea més gran, redueixen el gradient del camp per davall del llindar de corona, suprimint efectivament la descàrrega de corona. Això no només ajuda a prevenir les pèrdues d'energia associades a la corona, sinó que també redueix el soroll audible i la interferència electromagnètica, contribuint a l'eficiència i fiabilitat general del sistema de transmissió.
Protecció contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els Raigs contra els......
Una de les amenaces més significatives per a les línies aeri són els raigs. Aquestes línies estan exposades al risc de ser impactades per raigs a tota la seva longitud, el que significa que la protecció proporcionada únicament pels para-raigs a les subestacions és insuficient. Són necessàries mesures addicionals de protecció per assegurar la fiabilitat i seguretat del sistema de transmissió.
Per abordar aquest problema, es instal·len "fils de protecció contra raigs" a tota la trajectòria de les línies aeri. Entre aquests, els cables OPGW (Optical Power Ground Wire) s'utilitzen ampliament degut a la seva funcionalitat dual. Un cable OPGW té una estructura tubular que conté un o més fibres òptiques monomode al seu nucli. Aquest conjunt de fibres central està envoltat per diverses capes de fils d'acer i alumini.
Les capes conductores externes del cable OPGW tenen un paper crucial en la protecció elèctrica. Connecten les torres de transmissió adjacents a terra, creant un camí de baixa resistència per a les corrents de raig. Fent-ho, efectivament escuden els conductors de potència de les impacts directes de raigs, reduint la probabilitat de danys als principals cables de transmissió.
Alhora, les fibres òptiques dins del cable OPGW ofereixen avantatges significatius de comunicació. Aquestes fibres es poden utilitzar per a la transmissió de dades d'alta velocitat, complint diverses necessitats dins del sector elèctric. Es fan servir per aplicacions internes com la protecció i control de les línies de transmissió, permetent la monitorització en temps real i una resposta ràpida a possibles problemes. A més, suporten les necessitats de comunicació de veu i dades, facilitant la coordinació fluida entre diferents parts de la xarxa elèctrica.
Les pròpies fibres òptiques posseeixen excel·lents propietats aïllants, que proporcionen una protecció inherent contra la inducció elèctrica des de les línies de transmissió d'energia i els raigs. També són molt resistentes al soroll extern i a la interferència, assegurant la integritat de les dades transmeses. A més, les fibres òptiques tenen pèrdues de transmissió extremadament baixes, fent-les ideals per a la transmissió de dades d'alta velocitat a llargues distàncies sense una degradació significativa del senyal.
La Figura 2 il·lustra un exemple típic d'un cable OPGW, mostrant la seva estructura única i destacades com combina la protecció elèctrica i les capacitats de comunicació, fent-lo un component indispensable en els sistemes moderns de línies aeri de transmissió.
En alguns països, per a les línies aeri més antigues que operen a un nivell de tensió de 72,5 kV, es va utilitzar una aproximació específica per a la protecció contra raigs. Històricament, només les primeres quatre o cinc travesses adjacents a les subestacions estaven equipades amb mesures protectoras, i es feien servir cables d'alumini reforçat amb acer (ACSR) per a aquest propòsit. No obstant això, aquesta solució ha estat eliminada. El cable OPGW (Optical Power Ground Wire) ha esdevingut l'opció preferida, ja que no només ofereix una protecció eficaç contra els raigs, sinó que també permet la comunicació de dades entre subestacions, proporcionant una solució més completa i versàtil.
Els cables aïllats sovint presenten aïllament de polietil·len reticulat (XLPE). Aquests cables solen tenir conductors d'alumini i estan dissenyats per a aplicacions monofàsiques. L'ús de l'aïllament XLPE proporciona excel·lents propietats elèctriques, força mecànica i durabilitat, fent-lo adequat per a la transmissió d'energia.
Les xarxes de transmissió a tensions molt altes (EHV) i tensions altes (HV) sovint adopten una configuració en "anell". Com es mostra a la Figura 3, aquesta disposició es caracteritza per un grau significatiu de complexitat. La configuració en anell ofereix una major fiabilitat i flexibilitat en la distribució d'energia, permetent una millor distribució de càrrega i facilitant el manteniment i la operació de la xarxa. Permet redirigir l'energia en cas de falles o treballs de manteniment, minimitzant les interrupcions en el subministrament d'energia i assegurant un sistema de transmissió més estable i eficient.
