Cabos de alta e extra-alta tensão: principais fatores de projeto e últimas inovações em materiais

O mundo caminha rapidamente em direção a energias mais limpas e redes elétricas modernas. À medida que os países investem em energia renovável e em sistemas de transmissão maiores, a demanda por cabos de alta tensão (AT) e extra-alta tensão (MAT) cresce. Esses cabos servem como base para a transmissão de alta capacidade e longa distância. Sem eles, cidades e indústrias não seriam capazes de receber eletricidade facilmente de parques eólicos, usinas solares ou projetos hidrelétricos distantes.

Cabos de alta tensão vs. extra-alta tensão

Para entender sua importância, é útil entender a diferença entre cabos de alta tensão e cabos de alta tensão. Cabos de alta tensão são usados ​​principalmente para a transmissão de eletricidade entre regiões e cidades. Eles podem enviar uma forte corrente elétrica em médio alcance.

E os cabos de extra-alta tensão são substancialmente mais avançados. Eles podem suportar níveis de potência muito mais elevados. É por isso que são usados ​​para transmissão de longa distância e alta capacidade. Cabos EHV são frequentemente utilizados em projetos inter-regionais ou em cabos submarinos que conectam energia entre países.

Principais fatores de design

Os fios de alta tensão e alta tensão (HV) têm uma arquitetura complexa. É preciso escolher cuidadosamente cada parte do cabo para obter o melhor desempenho, segurança e preço acessível.

Estrutura do condutor

O condutor é o coração do cabo. Geralmente é feito de cobre ou alumínio. O cobre é conhecido como o melhor condutor de eletricidade, mas é mais pesado e mais caro. Já o alumínio é mais leve e barato, embora exija uma seção transversal maior para transportar a mesma corrente.

Engenheiros frequentemente tomam decisões com base nas necessidades técnicas e financeiras do projeto. As qualidades mecânicas e elétricas do condutor devem ser fortes o suficiente para suportar o estresse durante a instalação e operação de cabos muito grandes.

Materiais de isolamento

O isolamento é o que protege o condutor contra rupturas. O material mais comum é o XLPE, ou polietileno reticulado. O XLPE oferece muitas vantagens, como alta resistência ao calor e excelente desempenho elétrico. Outros tipos de isolamento incluem papel impregnado com gás ou óleo, embora sejam menos comuns atualmente.

O XLPE se tornou a principal escolha no mundo todo porque oferece eficiência, durabilidade e, o mais importante, é mais fácil de instalar.

Blindagem e Revestimento

A blindagem e a capa externa são as duas camadas mais importantes. A blindagem metálica ajuda a manter o campo elétrico dentro do fio estável, o que reduz o risco de quebra. A capa externa protege contra água, ferrugem e outros tipos de danos, como danos mecânicos.

Para muitos projetos, a capa externa precisa ser capaz de resistir a produtos químicos e condições climáticas, especialmente para cabos que ficam debaixo d'água ou no subsolo.

Estabilidade Mecânica e Térmica

Ao transportar grandes volumes de energia, os cabos aquecem e expandem. Os projetistas devem controlar a expansão térmica e garantir que o cabo possa suportar essas tensões. Ao mesmo tempo, o cabo deve atender aos requisitos de resistência mecânica durante a instalação, seja em condições de águas profundas ou em túneis subterrâneos urbanos.

Inovações de materiais

Os materiais para cabos evoluíram muito nos últimos anos. Essas novas ideias estão mudando a forma como os cabos de alta tensão e alta tensão serão fabricados no futuro.

Para reduzir as perdas dielétricas e aumentar a resistência à tensão, foi desenvolvido o XLPE de alto desempenho. Isso faz com que os fios funcionem melhor e durem mais em longas distâncias. Outro campo promissor é o isolamento nanocompósito. Ao adicionar nanopartículas ao material, os fabricantes podem criar um isolamento com maior resistência ao envelhecimento e ao calor.

Há também uma tendência para materiais de revestimento ecológicos. Os designs modernos utilizam compostos com baixa emissão de fumaça, livres de halogênio, retardantes de chamas e recicláveis. Esses materiais são mais seguros para as pessoas e melhores para o meio ambiente.

Fabricação e Controle de Qualidade

O processo de fabricação de cabos de alta e alta tensão não é tão simples. É muito importante que os processos de extrusão e reticulação sejam executados corretamente, pois mesmo um pequeno erro pode causar uma falha em campo. É por isso que o controle de qualidade é tão importante, e envolve testes de descarga parcial e resistência à tensão.

Normas internacionais como IEC, GB e IEEE ajudam a reger o processo de produção. Essas normas garantem que os cabos atendam às necessidades globais.

Casos de Aplicação

Cabos de alta tensão e alta tensão (HV) desempenharam papéis muito importantes em muitos projetos. Por exemplo, os projetos de transmissão de alta tensão (UHV) da China estão entre os maiores do mundo. Eles provaram que os cabos de alta tensão podem transportar energia renovável de locais distantes para grandes cidades.

Cabos submarinos conectam redes de energia entre países, o que ajuda a manter a oferta e a demanda sob controle. E as redes subterrâneas de alta tensão nas cidades estão sendo aprimoradas para atender ao aumento da demanda sem alterar a aparência da região.

Tendências futuras

A pesquisa sobre cabos supercondutores e novos materiais de isolamento continuará no futuro. À medida que as energias renováveis ​​se tornam mais populares, a necessidade de cabos de alta tensão e alta tensão (HV) confiáveis ​​também aumentará. O setor avançará em direção a sistemas de cabos mais inteligentes e conectados, graças ao monitoramento digital e à tecnologia de rede inteligente.

Conclusão

Cabos que transportam alta e extra-alta tensão são mais do que apenas fios. Eles são muito importantes para a transição energética global e para tornar as redes elétricas mais fortes, limpas e inteligentes. A concorrência continuará sendo baseada na inovação de materiais, à medida que novos designs tornam as coisas melhores, mais seguras e mais sustentáveis.