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Anexo 3: Información técnica – “Puntas Terminales y Empalmes”
Cubierta
exterior
Semiconductor 2
Semiconductor 1
Conductor
Espacios de aire
Pantalla
metálica
Aislación
Conductor: portador principal de corriente, la sección deseada se obtiene trenzando conductores de menor sección
Semiconductor 1: evita efecto corona (ionización) en espacios de aire entre hilos conductores
Aislación: mantiene el voltaje del cable (13.8 kV/ 1.73) separado del voltaje de tierra (0V).
Pantalla metálica + Semiconductor 2: sistema de aislación que tiene varias funciones:
-
Confinar el campo dentro del cable
-
Obtener una distribución radial homogénea del campo eléctrico dentro de la aislación
-
Proteger al cable de voltajes inducidos
-
Reducir el riesgo de shock
-
Proveer camino de regreso para corrientes de pérdida y de falla
Pantalla metálica: siempre se debe conectar a tierra
Semiconductor 2: en forma similar al Semiconductor 1, evita efecto corona en intersticios bajo la pantalla metálica
Cubierta exterior: protege mecánicamente al cable y actúa como barrera contra la humedad
a) Cable sin pantalla a tierra: distribución no homogénea
ocasiona altas concentraciones de campo eléctrico.
b) Cable con pantalla a tierra: distribución radial
homogénea y campo confinado al interior del cable.
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Empalmes (splicings): dos o más conductores unidos por un
conector apropiado y con aislación, pantalla y cubierta
reconstruídas con materiales compatibles.
En un empalme se busca reconstruir las capas originales del
cable (semiconductor 1, aislación, semiconductor 2, pantalla
metálica, cubierta) de modo de mantener el campo eléctrico
confinado al cable.
Líneas de potencial
Cubierta
0%
Aislación
Líneas de campo
eléctrico
100%
Conductor central
Puntas terminales (terminations): para la unión del cable a los bornes de conexión (bornes de motor, de interruptor,
de barras, transformador, etc.) se requiere un tratamiento de la punta del cable que provea alguna forma de control
gradual del campo eléctrico (control del estrés eléctrico), de forma de liberar suavemente el campo que hasta ahora
venía confinado dentro del cable.
Al terminar el cable es necesario eliminar las capas
semiconductoras y de pantalla a una cierta distancia del
conductor central expuesto. Esto es para asegurar un largo
suficiente de superficie de aislación, de modo de prevenir la
ruptura dieléctrica a lo largo de la interfase entre la aislación
del cable y el material aislante aplicado en la terminación.
4.8 kV
3.2 kV
7.2 kV
1.6 kV
0 kV
7.9 kV
Se observa que este cambio en las capas externas ocasiona
una zona de alta concentración de campo eléctrico, superior a
la que se encuentra en el cable contínuo, y que puede superar
la rigidez dieléctrica de los materiales intervinientes. Es
necesario aplicar uno de estos dos métodos de control de
estrés:
Zona de alta
concentración de campo
Líneas de
Líneas de potencial
campo eléctrico
a) Control geométrico
Se realiza una extensión del apantallamiento, con lo que se
logra una expansión del diámetro en la zona de la
discontinuidad, reduciéndose así el gradualmente el estrés en
la zona.
b) Control capacitivo
Se utiliza un material de alta constante dieléctrica (K=30)
superior a la constante de la aislación del cable (K=3). Se
coloca este material a continuación de las capas cortadas, y
de esta manera el material cambia capacitivamente la
distribución del voltaje en la punta, controlando la densidad de
campo eléctrico y llevándola a valores aceptables.
K=30
K=3
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