¿Qué son los cables de alto voltaje? Tipos, usos y beneficios explicados

Piense en nuestros paisajes de líneas eléctricas, la red de líneas casi accidental que compara eléctrica con la sangre, nuestra vasta red de líneas eléctricas que traen electricidad a nuestros hogares, industrias y ciudades. El cable de alto voltaje es uno de los muchos componentes intrincados que se encuentran en el centro de este sistema que hace que la transmisión de potencia moderna funcione. Porque estos son héroes no reconocidos de estos cables que permiten la transmisión eficiente de una gran cantidad de electricidad a largas distancias 

En este artículo, aprenderá sobre cuáles son los cables de alto voltaje, dónde se usan, qué los distingue de otros tipos de cables, sus tipos, características y por qué debe prestar atención a los requisitos especiales de instalación y operación.

¿Cuáles son los cables de alto voltaje y ultra alto voltaje?

Estos cables están diseñados para transportar energía eléctrica a alto voltaje, típicamente que varían de 35 kV a 220 kV. Están compuestos de conductores, aislamiento, una cubierta de materiales protectores para permitir una transmisión de energía segura y eficiente. Los cables de voltaje ultra alto funcionan a un voltaje aún más alto, generalmente entre 330 kV y 750 kV, lo que permite transmitir la electricidad a distancias muy largas con una pérdida mínima.

¿Dónde se usan los cables de alto voltaje?

Los cables de alto voltaje son esenciales en varios escenarios:

Redes de transmisión de energía: Esto los lleva de las centrales eléctricas a las subestaciones para llevar el poder a través de las ciudades y en las regiones.

Instalaciones industriales: Los cables obtienen potencia para una máquina pesada y a gran escala para mantener los procesos industriales funcionando sin problemas.

Granjas de energía renovable: La electricidad generada a partir de plantas eólicas, solares e hidroeléctricas se transmite a la red eléctrica principal utilizando cables de alto voltaje, en apoyo de los esfuerzos de energía sostenible.

Sistemas subterráneos urbanos: Los cables subterráneos de alto voltaje suministran electricidad a áreas densamente pobladas donde no hay líneas aéreas.

Transporte: En proyectos de transporte público urbano, como los subterráneos y los sistemas de tren ligero, se colocan cables de alto voltaje a lo largo de las líneas de vía para entregar energía desde subestaciones principales hasta tracción y subestaciones reducidas. Estas subestaciones apoyan las operaciones del tren dentro de las secciones y alimentan varios equipos de la estación, incluida la iluminación, la ventilación y los ascensores.

¿Cómo difieren los cables de alto voltaje de los cables de voltaje medio y bajo?

Las distinciones principales entre los cables altos, medianos y de bajo voltaje se encuentran en su diseño, aislamiento y aplicaciones:

Niveles de voltaje:

Cables de bajo voltaje: Utilizado en aplicaciones comerciales residenciales y ligeras: hasta 1 kV.

Cables de voltaje medio: Para redes de distribución urbana y aplicaciones industriales; 1 kV a 35 kV.

Cables de alto voltaje: Para servicios superiores a 35 kV utilizados para la transmisión de larga distancia y la interconexión de las redes eléctricas.

Requisitos de aislamiento:

Cables de alto voltaje: Estos cables tienen voltajes extremadamente altos y tienen requisitos de aislamiento estrictos. Típicamente se usan materiales de aislamiento de múltiples capas y alta calidad, como el polietileno reticulado (XLPE).

Cables de voltaje medio: Los materiales de aislamiento deben resistir de manera estable los niveles de voltaje medio. Los materiales comunes como el cloruro de polivinilo (PVC) y el caucho de etileno-propileno (EPR) son adecuados para aislamiento de cable de voltaje medio.

Cables de bajo voltaje: Los requisitos de aislamiento son relativamente más bajos, con capas de aislamiento más delgadas. Los materiales de aislamiento de PVC ordinarios son suficientes para aplicaciones generales de cable de bajo voltaje.

Construcción: 

Cables de alto voltaje: La estructura a menudo es compleja. Además del conductor básico y la capa de aislamiento, estos cables generalmente incluyen capas de blindaje (blindaje interno y externo), capas de amortiguación, vainas metálicas (por ejemplo, vainas de aluminio o plomo) y capas protectores exteriores.

Cables de voltaje medio: La estructura es relativamente más simple en comparación con los cables de alto voltaje. Generalmente consiste en un conductor, una capa de aislamiento, capas de blindaje (algunos cables de voltaje medio los tienen) y una capa protectora externa.

Cables de bajo voltaje: La estructura suele ser simple, generalmente incluye un conductor y una capa de aislamiento. Algunos pueden tener revestimiento básico, principalmente para facilitar los dispositivos eléctricos terminales.

¿Cuáles son los diferentes tipos de cables de alto voltaje y sus características?

Los cables de alto voltaje se pueden clasificar en función de los materiales de aislamiento y el diseño estructural:

Por material de aislamiento:

Cables de polietileno reticulado (XLPE): Conocido por su gran resistencia térmica y resistencia mecánica, hasta 220 kV.

Cables de alto voltaje aislados de cloruro de polivinilo (PVC): Estos cables ofrecen un rendimiento de aislamiento suficiente para cumplir con ciertos niveles de voltaje altos, típicamente adecuados para rangos de alto voltaje que no son extremadamente altos.

Cables de alto voltaje aislados de caucho de etileno-propileno (EPR): Estos cables combinan la flexibilidad de los materiales de caucho con funciones protectoras básicas. Su apariencia general es ordenada, y las capas se adhieren bien entre sí.

Cables llenos de aceite: Aislamiento de papel impregnado de aceite; Funcionan pero se debe tener cuidado para evitar fugas.

Cables impregnados en masa: Los compuestos viscosos se utilizan como aplicaciones de aislamiento, particularmente para aplicaciones de corriente continua de alto voltaje (HVDC).

Por estructura:

Cables de un solo núcleo: Estos se utilizan donde la flexibilidad y la facilidad de instalación son prioridades y contienen un solo conductor.

Cables de tres núcleos: Ofrezca una distribución de carga equilibrada y una interferencia electromagnética reducida incorporando tres conductores en una sola vaina.

Cables de dos núcleos/cuatro núcleos: Estos son adecuados para ocasiones especiales o necesidades específicas, como circuitos de alimentación monofásica de CA de alto voltaje en ferrocarriles electrificados.

¿Cuáles son las ventajas de los cables de alto voltaje?

Los cables de alto voltaje ofrecen varios beneficios notables:

Alta conductividad: Una gran cantidad de electricidad se puede transmitir eficientemente sin enormes pérdidas de energía en largas distancias.

Aislamiento fuerte: Alto estrés eléctrico diseñado para garantizar la seguridad y la confiabilidad.

Resistencia al calor: En condiciones térmicas altas, pueden operar sin degradación y mantener un rendimiento estable.

Adaptabilidad ambiental: Subterráneo, bajo el agua y en los climas extremos.

¿Por qué los cables de alto voltaje son cruciales para los sistemas de energía?

Los cables de alto voltaje juegan un papel vital en el mantenimiento de la estabilidad y la eficiencia de los sistemas de energía:

Transmisión eficiente: Permiten que la electricidad se mueva a largas distancias con poca pérdida, por lo que la energía generada llega al consumidor.

Interconectividad de la cuadrícula: Facilitaría la vinculación de diferentes redes eléctricas y aumentaría la confiabilidad, y ofrecería compartir recursos.

Apoyo a la energía renovable: Promoción del uso de energía sostenible y esencial para integrar fuentes de energía renovables en la red principal.

¿Qué se debe considerar al instalar cables de alto voltaje?

La instalación de cables de alto voltaje requiere una planificación y adherencia cuidadosa a requisitos específicos:

Planificación de ruta: Elegir los caminos que minimizan la necesidad de obstáculos físicos y mejoran el impacto ambiental.

Gestión térmica: Esto garantiza una disipación de calor adecuada, para evitar el sobrecalentamiento y mantener la integridad de los cables agrupados.

Protección mecánica: Que contiene salvaguardas para proteger del daño físico durante y después de la instalación.

Cumplimiento regulatorio: Conforme a los estándares locales e internacionales que garantizan seguridad y rendimiento.

¿Cómo funcionan los cables de alto voltaje en entornos extremos?

Los cables de alto voltaje están diseñados para operar de manera confiable en varias condiciones desafiantes:

Climas fríos: Para evitar esta fragilidad, se eligen los materiales para permanecer flexibles y funcionales a baja temperatura.

Altas temperaturas: El aislamiento resistente al calor asegura la estabilidad del rendimiento en el entorno caliente.

Altitudes: Se reduce la presión del aire y se realizan potenciales mayores adaptaciones de diseño de tensión eléctrica.

Conclusión

El cable de alto voltaje es una parte esencial de nuestra infraestructura eléctrica: permitir la transmisión eficiente y confiable de potencia a grandes distancias y en todo tipo de entornos. La electricidad nos alcanza convenientemente debido a su sofisticado diseño y su construcción robusta. Para señalar la importancia de ellos en un mundo moderno, sus funciones, tipos y aplicación deben aclararse.

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