Cosa sono i cavi ad alta tensione? Tipi, usi e benefici spiegati

Pensa ai nostri paesaggi di linee elettriche, la rete quasi accidentale di linee che paragona il sangue elettrico, la nostra vasta rete di linee elettriche che portano elettricità nelle nostre case, industrie e città. Il cavo ad alta tensione è uno dei tanti componenti intricati trovati al centro di questo sistema che fa funzionare la moderna trasmissione di potenza. Perché questi sono eroi non celebrati di questi cavi che consentono una trasmissione efficiente di un'enorme quantità di elettricità per lunghe distanze 

In questo articolo imparerai quali sono i cavi ad alta tensione, dove vengono utilizzati, ciò che li distingue dagli altri tipi di cavi, i loro tipi, le caratteristiche e il motivo per cui dovresti prestare attenzione agli speciali requisiti di installazione e funzionamento.

Quali sono i cavi ad alta tensione e ad alta tensione?

Questi cavi sono progettati per trasportare energia elettrica ad alta tensione, in genere che vanno da 35 kV a 220 kV. Sono costituiti da direttore, isolamento, materiali protettivi per consentire una trasmissione di potenza sicura ed efficiente. I cavi ad alta tensione funzionano a tensione ancora più elevata, generalmente tra 330 kV e 750 kV, consentendo la trasmissione di elettricità su distanze molto lunghe con perdite minime.

Dove vengono utilizzati i cavi ad alta tensione?

I cavi ad alta tensione sono essenziali in vari scenari:

Reti di trasmissione di potenza: Questo li porta dalle centrali elettriche alle sottostazioni per trasportare il potere tra le città e attraverso le regioni.

Strutture industriali: La potenza di origine dei cavi per la macchina pesante e il lavoro su larga scala per mantenere i processi industriali in esecuzione senza soluzione di continuità.

Agricoltori di energia rinnovabile: L'elettricità generata da impianti per vento, solari e idroelettrici viene trasmessa alla rete elettrica principale utilizzando cavi ad alta tensione, a sostegno degli sforzi energetici sostenibili.

Sistemi sotterranei urbani: I cavi ad alta tensione sotterranei forniscono elettricità ad aree densamente popolate in cui non ci sono linee aeree.

Trasporto: Nei progetti di trasporti pubblici urbani come metropolitane e sistemi di metropolitana leggera, vengono posati cavi ad alta tensione lungo le linee della pista per fornire energia dalle sottostazioni principali alle sottostazioni di trazione e step-down. Queste sottostazioni supportano le operazioni dei treni all'interno delle sezioni e alimentano varie attrezzature della stazione, tra cui illuminazione, ventilazione ed elevatori.

In che modo i cavi ad alta tensione differiscono dai cavi di media e bassa tensione?

Le principali distinzioni tra cavi alti, medi e bassi tensioni si trovano nella loro progettazione, isolamento e applicazioni:

Livelli di tensione:

Cavi a bassa tensione: Utilizzato in applicazioni commerciali residenziali e leggere: fino a 1 kV.

Cavi di media tensione: Per reti di distribuzione urbana e applicazioni industriali; 1 kV a 35 kV.

Cavi ad alta tensione: Per servizi superiori a 35 kV utilizzati per la trasmissione a lunga distanza e l'interconnessione di griglie elettriche.

Requisiti di isolamento:

Cavi ad alta tensione: Questi cavi portano tensioni estremamente elevate e dispongono di rigorosi requisiti di isolamento. Vengono in genere utilizzati materiali isolanti a più strati e di alta qualità, come il polietilene reticolato (XLPE).

Cavi di media tensione: I materiali di isolamento devono resistere stabilmente ai livelli di media tensione. I materiali comuni come il polivinil cloruro (PVC) e la gomma etilene-propilene (EPR) sono adatti per l'isolamento del cavo di media tensione.

Cavi a bassa tensione: I requisiti di isolamento sono relativamente più bassi, con strati di isolamento più sottili. I materiali di isolamento ordinari in PVC sono sufficienti per le applicazioni generali di cavo a bassa tensione.

Costruzione: 

Cavi ad alta tensione: La struttura è spesso complessa. Oltre al conduttore di base e allo strato di isolamento, questi cavi in ​​genere includono strati di schermatura (schermatura interna ed esterna), strati tamponi, guaine metalliche (ad es. Le guaine di alluminio o piombo) e strati protettivi esterni.

Cavi di media tensione: La struttura è relativamente più semplice rispetto ai cavi ad alta tensione. In genere consiste in un conduttore, strato di isolamento, strati di protezione (alcuni cavi di media tensione li hanno) e uno strato protettivo esterno.

Cavi a bassa tensione: La struttura è generalmente semplice, generalmente includendo un conduttore e uno strato di isolamento. Alcuni possono avere una guaina di base, principalmente per facilitare i dispositivi elettrici del terminale.

Quali sono i diversi tipi di cavi ad alta tensione e le loro caratteristiche?

I cavi ad alta tensione possono essere classificati in base a materiali isolanti e progettazione strutturale:

Mediante materiale isolante:

Cavi in ​​polietilene reticolato (XLPE): Noto per la grande resistenza termica e la resistenza meccanica, fino a 220 kV.

Cavi ad alta tensione isolati dal polivinil cloruro (PVC): Questi cavi offrono prestazioni di isolamento sufficienti per soddisfare determinati livelli di tensione elevati, in genere adatti a gamme ad alta tensione che non sono estremamente elevate.

Cavi ad alta tensione isolati in gomma etilene-propilene (EPR): Questi cavi combinano la flessibilità dei materiali in gomma con funzioni di protezione di base. Il loro aspetto generale è pulito e gli strati aderiscono bene l'uno all'altro.

Cavi pieni di olio: Isolamento della carta impregnata di petrolio; Funzionano ma è necessario prestare attenzione per prevenire perdite.

Cavi impregnati di massa: I composti viscosi sono usati come applicazioni di isolamento, in particolare per applicazioni di corrente continua (HVDC) ad alta tensione.

Per struttura:

Cavi a core singolo: Questi vengono utilizzati in cui la flessibilità e la facilità di installazione sono priorità e contengono un singolo conduttore.

Cavi a tre core: Offri una distribuzione del carico bilanciata e una ridotta interferenza elettromagnetica incorporando tre conduttori in una singola guaina.

Cavi a due core/a quattro core: Questi sono adatti per occasioni speciali o esigenze specifiche, come circuiti di alimentazione a fase monofase ad alta tensione nelle ferrovie elettrificate.

Quali sono i vantaggi dei cavi ad alta tensione?

I cavi ad alta tensione offrono diversi vantaggi notevoli:

Alta conducibilità: Una grande quantità di elettricità può essere trasmessa in modo efficiente senza enormi perdite di energia su lunghe distanze.

Forte isolamento: Elevato sollecitazione elettrica progettata per garantire sicurezza e affidabilità.

Resistenza al calore: In condizioni termiche elevate possono operare senza degrado e mantenere prestazioni stabili.

Adattabilità ambientale: Underground, sott'acqua e nei climi estremi.

Perché i cavi ad alta tensione sono cruciali per i sistemi di alimentazione?

I cavi ad alta tensione svolgono un ruolo vitale nel mantenere la stabilità e l'efficienza dei sistemi di alimentazione:

Trasmissione efficiente: Consentono all'elettricità di spostarsi su lunghe distanze con scarsa perdita, quindi il consumatore arriva un potere generato.

Interconnettività della griglia: Facilizzerebbe il collegamento di diverse reti elettriche e aumenterebbe l'affidabilità e offrirebbe una condivisione delle risorse.

Supporto per l'energia rinnovabile: Promuovere il consumo di energia sostenibile ed essenziale per l'integrazione di fonti di energia rinnovabile nella rete principale.

Cosa dovrebbe essere considerato durante l'installazione di cavi ad alta tensione?

L'installazione di cavi ad alta tensione richiede un'attenta pianificazione e aderenza a requisiti specifici:

Pianificazione del percorso: Scegliere i percorsi che minimizzano la necessità di ostacoli fisici e migliorano l'impatto ambientale.

Gestione termica: Ciò garantisce un'adeguata dissipazione del calore, al fine di prevenire il surriscaldamento e mantenere l'integrità dei cavi in ​​bundle.

Protezione meccanica: Contenente salvaguardie per proteggere dai danni fisici durante e dopo l'installazione.

Conformità normativa: Conforme agli standard locali e internazionali che garantiscono sicurezza e prestazioni.

Come si comportano i cavi ad alta tensione in ambienti estremi?

I cavi ad alta tensione sono progettati per funzionare in modo affidabile in varie condizioni difficili:

Climi freddi: Per prevenire questa fragilità, i materiali sono scelti per rimanere flessibili e funzionali a bassa temperatura.

Temperature elevate: L'isolamento resistente al calore garantisce la stabilità delle prestazioni in ambiente caldo.

Alte quote: La pressione dell'aria viene ridotta e vengono effettuati gli adattamenti di progettazione dello stress elettrico aumentato.

Conclusione

Il cavo ad alta tensione è una parte essenziale della nostra infrastruttura elettrica: consentire la trasmissione efficiente e affidabile della potenza su grandi distanze e in tutti i tipi di ambienti. L'elettricità ci raggiunge comodamente per il loro design sofisticato e la loro costruzione robusta. Per sottolineare l'importanza di loro in un mondo moderno, le loro funzioni, tipi e applicazione dovrebbero essere chiarite.

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