Terminació de cables MV i HV a equips i unions

Problemes generals i consideracions en la terminació elèctrica

Quan es tracta de finalitzar connexions elèctriques en quadres de distribució interiors, motors elèctrics, transformadors de potència, transformadors d'instrumentació i altres equips de mitja tensió (MT, on el rang de tensió és (1 kV < V < 60 kV) i alta tensió (AT, amb V≥60 kV), surten diversos reptes. Aquests problemes sovint provenen de la complexitat dels dissenys de terminació, especialment els relacionats amb els quadres de distribució. Per abordar aquestes preocupacions de manera efectiva, la coordinació estreta amb el fabricant de l'equipament no només és aconsellable sinó essencial.

Factors a tenir en compte en la terminació de màquines elèctriques i en les transicions de cablages soterranis a aeri

Factors en la terminació de màquines elèctriques

En la terminació de màquines elèctriques, un conjunt exhaustiu de factors ha de ser considerat amb cura per assegurar una operació segura, fiable i eficient:

• Busos i estructures de suport: El disseny, material i resistència dels busos i les seves estructures de suport són crucials. Han de resistir corrents elèctriques, tensions mecàniques i forces possibles de curtcircuït, mentre mantenint una alineació i estabilitat adequades.

• Estructura d'aislament del disjuntor: La integritat de l'aislament dins dels disjuntores és vital per prevenir descomposicions elèctriques. Ha de poder resistir la tensió nominal, les sobretensions transitories i les condicions ambientals sense fallar.

• Anàlisi de descàrrega parcial (PD): Realitzar anàlisis de descàrrega parcial ajuda a detectar signes inicials de degradació de l'aislament. Les descàrregues parcials poden indicar debilitaments potencials en el sistema d'aislament, que, si no s'aborden, podrien portar a falles catastròfiques.

• Material d'aislament: La elecció del material d'aislament, sigui aixi oli, hexafluorur de sò (SF6) o buit, té un impacte significatiu en el rendiment. Cada material té les seves pròpies avantatges i limitacions en termes de força d'aislament, capacitat d'extinció d'arc, impacte ambiental i requisits de manteniment.

• Condició del sistema de clavatge: El sistema de clavatge, que fixa els components en lloc, ha de trobar-se en bones condicions. Un sistema de clavatge defectuós pot portar a connexions folgades, increment de la resistència elèctrica i possible sobrecalentament.

• Tipus de gas de refredament: Per a màquines que depenen de sistemes de refredament basats en gas, el tipus de gas de refredament utilitzat afecta la dissipació de calor i el rendiment general. Diferents gasos tenen conductivitats tèrmiques i capacitats de portada de calor variades.

• Proximitat de components terra a conductors d'alta tensió: La ubicació dels components terra en relació amb els conductors d'alta tensió és crítica. Una proximitat excessiva pot augmentar el risc de filtració elèctrica, flashovers o interferències, necessitant un aislament i espaiament adequats.

Terminacions per a la transició de cables soterranis a línies aeri

Les terminacions per a la transició de cables soterranis a línies aeri, comunament referides com a terminacions OH/OG, juguen un paper clau en les xarxes de distribució elèctrica. Aquestes terminacions solen estar dissenyades per a sistemes amb tensions nominals de fins a 36 kV. Les seves funcions principals inclouen connectar el sistema de distribució a quadres de distribució interiors o exteriors preassemblats i facilitar la ruta de la potència elèctrica, evitant la necessitat que les línies aeri travessin àrees urbanes.

Les terminacions OH/OG són compatibles tant amb cables aïllats d'oli - paper com amb cables aïllats de polietil·len reticulat (XLPE), que poden ser de nuclí únic o trinucli. S'instalen a l'exterior i es muntegen en estructures metàl·liques que estan firmament ancrades a postes de línia aeri de fusta, formigó o metall, tal com es mostra en la Figura 1.

Un requisit de seguretat essencial per a les terminacions OH/OG és que les seves estructures metàl·liques hagin de ser aterrades correctament. Aquest aterrament serveix per protegir contra xocs elèctrics, dissipar corrents de fallada i assegurar la seguretat elèctrica general del sistema.

Requisits per a les estructures metàl·liques OH/OG i instal·lacions de cables, i terminacions de cullissa

Requisits d'estructures metàl·liques OH/OG i instal·lacions de cables

L'alçada de l'estructura metàl·lica OH/OG (Aeri/Soterrani) no és arbitrària; ha de seguir estrictament la distància mínima d'aislament de seguretat respecte al terra definida per les normes industrials aplicables. Aquesta conformitat és crucial per assegurar la seguretat de les persones, l'equipament i el sistema elèctric general, prevenint perillos elèctrics com el contacte accidental o l'arc a terra.

En instal·lar cables per a terminacions OH/OG, haurien de col·locar-se en el costat del poste que dona a l'oposat del trànsit entrant. Aquesta posició minimitza el risc de danys causats pels vehicles, millorant la fiabilitat i la llargada de vida de la infraestructura elèctrica. Addicionalment, durant tot el procés d'instal·lació i després que els cables estiguin en la seva posició final, és imprescindible que no s'encorbin més enllà del radi de corbatura intern mínim especificat pel fabricant. No complir aquest requisit pot causar danys interns a l'aislament i als conductors del cable, que podrien portar a falles elèctriques. En alguns casos, per assegurar que es manté el radi de corbatura mínim, poden ser necessaris postes més alts, afegint una consideració addicional en les fases de planificació i instal·lació. Més endavant, les terminacions OH/OG han de dissenyar-se amb mesures antianimals. Això protegeix els cables de danys causats pels animals, que podrien resultar en tallades de corrent i perillos de seguretat.

Terminacions de cullissa

Les terminacions de cable s'utilitzen habitualment per connectar cables als terminals de diversos equips, incloent-hi transformadors, motors i quadres de distribució preassemblats. Tanmateix, degut a les condicions específiques de la instal·lació elèctrica o la naturalesa dels terminals de l'equip, hi ha instàncies en què la connexió del cable als bushings necessita ser sellada. En aquestes situacions, les terminacions de cullissa, tal com es mostra en la Figura 2, són la opció preferida. Aquestes terminacions especialitzades no només proporcionen una connexió elèctrica segura, sinó que també ofereixen la funcionalitat de sellatge necessària, protegint el sistema elèctric dels elements ambientals i assegurant la seva operació estable.

Terminacions de cullissa i la seva aplicació en unitats de distribució en anell (RMUs)

Les terminacions de cullissa tenen un propòsit crucial i especialitzat, especialment quan es tracta de connectar cables als bushings de les Unitats de Distribució en Anell (RMUs). Les RMUs són sistemes de quadres de distribució compactes, autocontingudes i totalment aïllades que normalment utilitzen hexafluorur de sò (SF6) com a medi d'aislament. Ampliament utilitzades en xarxes de distribució secundàries, aquestes unitats juguen un paper vital en la gestió i distribució de la potència elèctrica a nivell local.

Una de les característiques clau de les RMUs és el seu disseny per a resistir arcs interns, el qual augmenta la seguretat i fiabilitat del sistema elèctric. Les parts vives de les RMUs estan enginyerades per ser sense manteniment, reduint la necessitat d'intervencions freqüents i minimitzant el temps d'aturada. A més, la seva naturalesa modular permet una expansió fàcil al lloc d'instal·lació, permetent que el sistema s'adapti a les demandes de potència que canvien amb el temps.

Les funcions de commutació i protecció dins de les RMUs s'aconsegueixen mitjançant l'ús de commutadors-desconnectors en combinació amb fusibles o disjuntores. Aquesta configuració assegura que el sistema elèctric pugui ser aïllat de manera segura, que es puguin detectar i eliminar ràpidament les fallades, i que es mantingui la integritat de la xarxa de distribució.

Les terminacions de cullissa no només són útils per connectar cables als bushings de les RMUs, sinó que també troben aplicació quan diversos cables necessiten connectar-se al mateix bushing d'equips elèctrics. Com es mostra en la Figura 3, aquestes terminacions proporcionen una solució pràctica i fiable per a aquestes connexions complexes de cables a equips, facilitant la distribució eficient de la potència elèctrica mentre es manté la integritat i seguretat del sistema general.

Juntes i terminacions de cable Elastimold

Elastimold és una marca reconeguda que ofereix una gamma completa d'equips i accessoris per a l'esplegament i terminació de cables, dissenyats per tensions nominals de fins a 36 kV.

Les terminacions de cable Elastimold es presenten en dissenys d'una sola peça i modulars. Aquests models versàtils són adequats per a diverses aplicacions, incloent-hi la transició de cables soterranis a conductors aeri descoberts, connexions a equips de front viu i connexions de cullissa, fent-les adaptatives per a usos interiors i exteriors. Es poden integrar de manera fluida en quadres de distribució de alta tensió aïllats amb oli, SF6 i aire, així com en transformadors, motors i condensadors.

Els dissenys dels productes Elastimold incorporen materials d'aislament avançats de cau de sílic. Aquests materials proporcionen una resistència essencial a la creu, descàrregues elèctriques, intempèries i contaminació, assegurant un rendiment fiable fins i tot en les condicions més severes. La naturalesa compacta i lleugera de les unitats Elastimold permet una instal·lació fàcil en espais confinats i habilita aplicacions de penjat lliure.

Els dispositius Elastimold també estan certificats ATEX. ATEX, derivat del títol francès de la directiva 94/9/EC (Comissió Europea) "Appareils destinés à être utilisés en ATmosphères Explosibles" (Equips destinar a ser utilitzats en atmosferes explosibles), aquests bushings de alta tensió són adequats per a l'ús dins de quadres de distribució i transformadors aïllats amb oli o aire en àrees perilloses, com aquells trobats en les indústries del petroli, gas i petroquímica. La fabricació de l'equipament Elastimold segueix les normes internacionals establertes per IEC (Comissió Electrotècnica Internacional), ANSI/IEEE (Institut Nacional American d'Estàndards/Institut d'Enginyers Elèctrics i Electrònics) i CENELEC (Comitè Europeu d'Estàndards Electrotècnics).

Elastimold ofereix diversos dispositius especialitzats per a aplicacions específiques:

• Connectors i accessoris de cullissa separables: Són connectors de trencament de càrrega que proporcionen un mitjà convenient per connectar i desconectar cables i equips en sistemes de distribució de potència. Les cullisses de trencament de càrrega estan dissenyades per a l'operació energitzada utilitzant eines de bastó calent estàndard, permetent operacions de connexió/desconnexió de càrrega i proporcionant una desconexió visible. Els components es poden aïllar utilitzant caps, plugs i bushings de parking aïllats.

• Pararrayos de òxid metàl·lic (MOV): Aquests pararrayos estan completament escudats i submergibles, dissenyats per a la protecció de sobretensions. Disposen d'interfícies de connector separable de 200 A per a la connexió fàcil a altres accessoris Elastimold. Els pararrayos Elastimold oferen protecció de alta tensió contra els raigs i sobretensions de commutació per a transformadors, cables, equips i altres components típicament trobats en sistemes de distribució de potència soterranis. La ubicació adequada, la selecció de la tensió i la coordinació amb els pararrayos de postes de riser poden augmentar significativament els marges de protecció i minimitzar les sobretensions dañines. Les aplicacions típiques inclouen la instal·lació de pararrayos al final d'un sistema radial o a ambdós extrems d'un punt obert en un sistema de boucle, amb pararrayos addicionals afegits en ubicacions estratègiques a amont per a la protecció òptima.

• Cullisses fusionades: Aquestes combinen fusibles de limitació de corrent reemplaçables per a la protecció de corrent en terminacions de cable OH/OG amb interfícies de connector separable de 200 A per a la compatibilitat amb altres accessoris Elastimold.

Raychem és una altra marca reconeguda en el camp dels equips d'esplegament i terminació de cables.

Terminacions per a GIS (Subestacions aïllades amb gas)

Quan l'espai disponible per a la instal·lació de la subestació és limitat o les condicions ambientals són extremadament severes, una Subestació Aïllada amb Gas (GIS) sovint és la solució preferida. El GIS és un conjunt compacte, multi-component, allotjat dins d'una envoltura metàl·lica aterrada. Conté busos, disjuntores, aïlladors i transformadors d'instrumentació, amb gas d'hexafluorur de sò (SF6) comprimit com a medi d'aislament principal, assegurant un aislament fiable entre fase i terra. Tot i que els GIS s'instalen típicament a l'interior, també hi ha models d'exterior disponibles.

Les unitats GIS estan dotades d'envoltures de terminació de cable on es fan les terminacions de cable. Segons la Norma IEC 60859, tant les envoltures com les terminacions de cable han de complir requisits específics de dimensions per assegurar intercanviabilitat. Les terminacions de cable per a GIS són adequades per a cables aïllats amb gas, oli - paper i XLPE i comparteixen molts components amb les juntes de cable discutides anteriorment.

Característiques de les terminacions de cable GIS

Les característiques principals de les terminacions de cable GIS inclouen:

• Terminal de cable: Facilita la connexió entre el conductor del cable i la terminació.

• Cos de la caixa: Normalment fet d'aleació d'alumini o un material similar, proporciona suport estructural i protecció.

• Aïllador de suport fiable: Aïlladors d'epoxi de grau alt i sense traça ofereixen excel·lents propietats mecàniques i elèctriques. Aquests aïlladors són compatibles amb els subproductes del gas SF6, assegurant una llarga vida útil de la terminació. El seu disseny també permet una opcional ruptura de pantalla de cable.

• Compost de ompliment: Com l'oli de transformador, l'oli de polibutè o substàncies similars, que ajuden en l'aislament i el control de tensions.

• Con de control de tensions amb cinta de fusta: Gestiona la tensió elèctrica a la interfície entre l'aislament del cable i la terminació.

• Suport rígid del cable: El connector es bloqueja segurament en lloc mitjançant un capuchon roscat a la part superior de l'aïllador de suport. Aquest disseny assegura que la connexió elèctrica entre el GIS i la terminació no estigui subjecta a forces mecàniques del cable.

• Sistema de sel·lado positiu: Es fa servir un sistema de sel·lado doble "O" per a sellar el compartiment d'oli de la terminació del compartiment de gas SF6 del GIS. Joints totalment retinguts són comprimits per evitar l'ingrés d'elements atmosfèrics a l'interior de la terminació.

• Grampall d'aterrament: Proporciona una connexió segura per a l'aterrament.

La Figura 4 il·lustra un esquema d'una terminació de cable GIS. Alguns models disponibles al mercat no requereixen l'ús d'oli, eliminant la necessitat d'una carcassa d'oli.

Requisits de sel·lado, connexió i instal·lació per a les terminacions de cable GIS

Sistema de sel·lado

El sistema de sel·lado de les terminacions de cable GIS és d'extrema importància i ha de ser dissenyat meticulosament. La seva funció principal és prevenir la filtració d'oli o gas al GIS. Un sel·lado compromès podria portar a falles d'aislament, pèrdua de gas i perillos de seguretat potencials. Assegurant un mecanisme de sel·lado robust i fiable, es manté la integritat de l'ambient GIS i del sistema elèctric general.

Piece de connexió d'ajust

El proveïdor de GIS és responsable de proporcionar una peça de connexió d'ajust que estigui específicament dissenyada per ajustar-se a l'extrem del cable. Aquest component és crucial per establir una connexió segura i elèctrica entre el cable i el GIS. El disseny precís i la compatibilitat de la peça de connexió d'ajust són essencials per assegurar una integració fluida i un rendiment òptim de la interfície cable-GIS.

Instal·lacions d'isolació i proves

Per garantir la seguretat i fiabilitat del sistema elèctric, s'han de proporcionar instal·lacions adequades per aïllar de manera segura un cable alimentador. Aquesta capacitat d'aislament és necessària durant manteniments, reparacions o operacions de troballes de fallades. A més, s'han de fer disposicions per connectar un cable de prova de alta tensió, ja sigui al GIS o al cable mateix. Aquestes instal·lacions de prova permeten inspeccions rutinàries i proves diagnòstiques per avaluar l'estat del cable i el GIS, ajudant a identificar possibles problemes abans que es converteixin en problemes majors.

Eines i accessoris requerits per a la instal·lació de terminacions GIS

Per a la instal·lació exitosa de les terminacions de cable GIS, un conjunt específic d'eines i accessoris adequats és indispensable:

• Tenalles Panduit: Aquestes tenalles estan específicament dissenyades per instal·lar cinta de fusta al voltant del con de control de tensions. L'aplicació precisa de la cinta de fusta és crucial per gestionar la tensió elèctrica i assegurar la fiabilitat a llarg termini de la terminació.

• Tenalles de circlip: Utilitzades per a la instal·lació del cap, les tenalles de circlip proporcionen la presa i la precisió necessàries per assegurar aquest important component en lloc.

• Flange d'adaptador: La flange d'adaptador joca un paper clau en facilitar la connexió entre diferents components, assegurant un ajust i alineació adequats dins del sistema de terminació GIS.

• Kit de retirada del cap: Aquest kit és essencial per a operacions de manteniment i reparació, permetent la retirada segura i eficient del cap quan es requereixi.

• Kit de re-montatge: El kit de re-montatge conté tots els components i hardware necessaris per tornar a montar la terminació després de manteniments o reparacions, assegurant que totes les parts es reemplacen correctament.

• Kit d'aterrament: Un kit d'aterrament és vital per establir una connexió elèctrica segura al terra, que és essencial per a la seguretat del sistema elèctric i del personal.

• Connexió de pantalla: La connexió de pantalla assegura l'aterrament i l'escudament adequats del cable, reduint la interferència electromagnètica i millorant el rendiment general del sistema cable-GIS.