ES2275282T3 - Equipo para los extremos de cables y material para formar el equipo. - Google Patents

Abstract

EQUIPO (7, 8) PARA EXTREMOS DE CABLE (1 CABLE, QUE COMPRENDE UN MANGUITO DEFLECTOR (8) FORMADO POR UNA MEZCLA A BASE DE UN ELASTOMERO DE SILICONA LIQUIDA Y CARGAS DE CONDUCCION. SE CARACTERIZA POR EL HECHO DE QUE LA MEZCLA PRESENTA CARACTERISTICAS DIELECTRICAS NO LINEALES Y UNA PERMITIVIDAD QUE VA AUMENTANDO CON LA INTENSIDAD DEL CAMPO ELECTRICO.

Description

Equipo para los extremos de cables y material para formar el equipo.

Por extremo de cable no es necesario entender lo que la persona, familiarizada con este ramo técnico, entiende por regla general.

Un extremo de cable es, dentro del sector de los fabricantes de cables, la parte final de un cable, el cual está sumergido en un medio ambiente, generador de problemas eléctricos sobre esta parte final. Dentro de una confluencia o de una desviación existen por lo menos dos partes finales de cable. En el sentido de la presente invención, y en aras de una mayor simplicidad, es necesario entender por extremo de cable la parte final del mismo.

Las redes de transporte y de distribución de energía eléctrica están constituidas por unas líneas, más frecuentemente aéreas, que unen un generador de energía - como, por ejemplo, una central nuclear - con una multitud de instalaciones eléctricas de los usuarios, con el objeto de abastecer a éstas últimas con la electricidad.

Estas líneas - que se constituyen de unos cables de transporte de la energía eléctrica bajo unas elevadas tensiones (tensiones medianas, altas tensiones y tensiones muy altas) - son de una gran longitud, y las mismas comprenden un determinado número de cables, que están unidos entre si por sus extremos.

Estructuralmente, los cables de este tipo comprenden un alma metálica, que soporta las altas tensiones, y la misma se encuentra envuelta por una funda aislante, que comprende un manguito intermedio de aislamiento eléctrico rodeado, a su vez, por una funda/pantalla metálica, que está cubierta de una funda exterior de protección clásica. Además, el manguito aislante está rodeado, por regla general, por dos capas semi-conductoras.

Durante el funcionamiento, el alma metálica es puesta en contacto con el potencial de alta tensión, mientras que la funda/pantalla es puesta en contacto con el potencial de masa.

Sabemos que, por poner bajo tensión dos armaduras metálicas - colindantes entre si así como separadas por un aislamiento - de un condensador, a unos respectivos potenciales diferentes, V1 y V2, entre estas armaduras es creado un campo eléctrico E, de una intensidad proporcional a la diferencia de los potenciales e inversamente proporcional a la distancia d, que separa las armaduras:

\vskip1.000000\baselineskip

E = K \frac{V2 - V1}{d},

\vskip1.000000\baselineskip

siendo K una constante de proporcionalidad.

En el caso de un condensador cilíndrico, d ha de ser considerada como la distancia radial, que separa las dos armaduras.

El cable anteriormente mencionado se comporta como un condensador cilíndrico con una armadura interna, el alma, y con una armadura externa, la funda/pantalla, estando el manguito aislante intermedio previsto para soportar el intenso campo eléctrico, que aparece entre las dos armaduras. Por los extremos del cable, la conexión con el generador o con una de las instalaciones del usuario o bien de confluencia con otro cable, son interrumpidas la funda/pantalla así como la funda de protección. Durante el funcionamiento, una interrupción de este tipo trae consigo unos importantes problemas dieléctricos, un efecto de punta, caracterizados por una fuerte concentración de las líneas equipotenciales y, por consiguiente, por un intenso campo eléctrico, que se puede presentar a las altas tensiones y puede provocar la distensión del aire ambiental y, de este modo, la destrucción del cable.

Para disminuir estos problemas dieléctricos, es necesario que el campo eléctrico se produzca lejos de la interrumpida funda/pantalla y sea, asimismo, compatible con el medio ambiente.

Una conocida solución consiste en colocar, sobre el extremo interrumpido del cable, un cono deflector de un material conductor, el cual tiene la forma de trompeta que es divergente desde la funda/pantalla y que favorece un escalonamiento entre las líneas equipotenciales. No obstante, un cono de esta clase - que no es suficiente para evitar las distensiones, en especial a las altas tensiones - está normalmente asociado a un sistema de aislamiento eléctrico, que comprende un material aislante, que tiene unas características dieléctricas, sobre todo de rigidez, que son superiores a las del aire, y con el mismo se envuelve el extremo desnudo del cable. Este material aislante puede ser un aceite mineral o sintético, un gas (hexaflúoreno de azufre SF6, por ejemplo) o bien un elastómero (silicona de monómero de etilenpropilendieno EPDM). Sin embargo, todos estos aislantes tienen unas permisividades relativas \epsilon_{r} clásicas (del orden de 3 a 5), debido al hecho de que los sistemas de aislamiento de este tipo deben ser voluminosos para ser lo suficientemente eficaces.

Otra solución, revelada en la Patente Francesa Núm. FR 2 656 962 - B1, propone envolver el extremo interrumpido del cable con un manguito deflector - conductor o semi-conductor - alrededor del cual está dispuesto un material de alta permisividad (\epsilon_{r} del orden de 10), cuyo espesor se reduce desde el manguito deflector hacia el extremo del cable. Un equipo de esta clase para los extremos de cable favorece el escalonamiento entre las líneas equipotenciales sin tener el inconveniente de ser de un volumen demasiado grande. No obstante, esta solución no es satisfactoria.

También es conocido, a través de la Patente Europea Núm. EP 0 435 569, un manguito para envolver una confluencia o un extremo de cable eléctrico, este manguito comprende, por cada uno de sus dos extremos, una capa interior, constituida por un material de una elevada permisividad relativa, el cual comprende un elastómero de silicona líquida así como unas partículas conductoras. Esta solución tampoco es más satisfactoria.

La presente invención tiene sobre todo por objeto reducir el volumen de los equipos de esta clase para los extremos de cables.

A este efecto, la invención se refiere a un equipo para los extremos de cables bajo tensión, el cual está previsto para disminuir el campo eléctrico en la cercanía del extremo del cable; equipo éste que comprende un manguito deflector, constituido por una mezcla que comprende un elastómero de silicona líquida y unas cargas de conducción; este equipo está caracterizado por el hecho de que la mezcla tiene unas características dieléctricas no lineales, y la permisividad relativa de la misma se incrementa con la intensidad del campo eléctrico.

Gracias a ello, se resuelven bien los problemas del anterior estado de la técnica, estando el equipo de la presente invención constituido, por lo menos en parte, por un material que tiene una permisividad relativa no lineal y superior a 10 a las altas tensiones. El dispositivo no solamente reduce el campo magnético en su seno, sin ser de un volumen engorroso, sino el mismo, además, no constituye el origen de unos molestos fenómenos térmicos, gracias a una buena rigidez dieléctrica, a unas reducidas pérdidas dieléctricas así como a una baja conductividad.

De forma preferente, la mezcla puede comprender unas cargas de cohesión.

Gracias a ello, queda mejorado el comportamiento mecánico del cono deflector. Además, las características mecánicas del material, que constituye el dispositivo, y como pueden ser la dureza, la resistencia al desgarro, la remanencia y el alargamiento a la ruptura, permiten la fabricación del dispositivo así como unas transformaciones del mismo a un más reducido costo.

La presente invención será comprendida mejor por medio de la descripción, relacionada a continuación para una conveniente forma de realización del equipo según la invención, haciendo para ello referencia a la Figura única del plano adjunto, la cual muestra la vista de sección de un extremo de un cable, conjuntamente con el equipo de la invención.

Un cable, previsto para transportar la energía eléctrica a las altas tensiones, puede estar conectado, por sus extremos, a un generador o a una instalación eléctrica, o incluso puede estar unido con otro cable. El equipo de la invención está previsto para modificar la estructura del extremo del cable con el fin de disminuir el campo eléctrico así como las molestias dieléctricas en la cercanía del extremo del cable a las altas tensiones por favorecer un escalonamiento entre las líneas equipotenciales.

Según el particular ejemplo de la descripción, el equipo está dispuesto sobre un extremo del cable, en el sentido conocido por la persona familiarizada con este ramo técnico, es decir, la parte final del cable está sumergida en un medio ambiente, generador de problemas eléctricos sobre esta misma parte final.

Estructuralmente, el cable comprende un alma metálica 1, que soporta las altas tensiones y que está envuelta por un manguito aislante intermedio 3; una funda/pantalla metálica 5, que está dispuesta alrededor del manguito aislante 3; como asimismo comprende el cable una funda exterior de protección clásica 6, que rodea la funda/pantalla 5. Además, la pared exterior del alma metálica 1 y la pared interior de la funda/pantalla metálica 5 están aquí cubiertas, cada una, por una capa semi-conductora, 2 y 4, formadas al estilo de un polietileno cargado de negro de carbono, y estas capas tienen una resistencia transversal de aproximadamente 10^{4} ohmios.m.

Por el extremo del cable, la funda de protección exterior 6, la funda/pantalla 5 y la capa semiconductora 4 de ésta están interrumpidas, mientras que el alma metálica 1 y el manguito aislante 3 se prolongan.

Un manguito deflector 8 está dispuesto alrededor del manguito aislante 3, desnudo y en la forma - en vista de sección transversal - de un cono divergente a partir del extremo de la capa semi-conductora 4, y el mismo tiene un extremo libre redondeado. Este cono deflector 8 está hecho de un material, que a continuación se describe con más detalles.

El equipo comprende, además, un aislamiento 7, aquí un elastómero de silicona, que rodea la parte extrema interrumpida de la funda de protección exterior 6, el cono deflector 8 así como el extremo desnudo del cable. Se puede apreciar que el aislamiento 7 también podría ser un elastómero del material EPDM (monómero de etilenpropilendieno).

Después de la descripción estructural del cable y de su extremo, equipado para una conexión, se describe seguidamente el material, que constituye el cono deflector 8.

Material que constituye el manguito deflector

El material que forma el manguito deflector 8 es una mezcla que comprende:

-

Un elastómero de silicona aislante LSR (Liquid Silicone Rubber - Goma de silicona líquida), fabricado por la Sociedad BAYER, así como

-

Unas cargas de conductividad para hacer que el material sea semi-conductor.

Esta mezcla tiene unas características dieléctricas no lineales, y su tangente del ángulo de pérdidas dieléctricas así como su permisividad relativa se incrementan con la intensidad del campo eléctrico al cual se encuentra sometida la misma.

Las cargas para la conductividad están constituidas por el negro de carbono de baja estructura, pero asimismo podrían comprender el negro de carbono de una estructura mediana o de una estructura alta o bien el elastómero de silicona líquida de tipo conductor LSR o incluso una mezcla de estas cargas.

Se ha elegido la mezcla siguiente, que tienen las características abajo indicadas:

-

Una rigidez dieléctrica > 4 kV/mm.,

-

Una tangente del ángulo de pérdida dieléctrica < 4.000 10^{-4},

-

Una permisividad relativa < 50,

-

Una resistencia transversal \geq 10^{13} \Omegam,

así como de la fórmula:

-

50 al 60% de silicona LSR aislante SILOPREN 2530,

-

40 al 50% de negro de carbono Thermax MTN 990.

Los distintos ensayos efectuados con esta fórmula han permitido obtener los resultados siguientes con ocho muestras:

-

Rigidez dieléctrica: 4 hasta 10 kV/mm.,

-

Tangente del ángulo de pérdida dieléctrica: 0,1 hasta 0,4,

-

Permisividad relativa: 30 hasta 50,

-

Resistencia transversal: 10^{13} hasta 10^{17} \Omegam.

Por el otro lado, se han podido obtener los valores siguientes:

1

Claims (2)

1. Equipo (7, 8) para los extremos de cables (1 hasta 6) bajo tensión, previsto para disminuir el campo eléctrico en la cercanía del extremo del cable; equipo éste que comprende un manguito deflector (8), constituido por una mezcla que comprende un elastómero de silicona líquida y unas cargas para la conductividad; este equipo está caracterizado porque la mezcla tiene unas características dieléctricas no lineales, y la permisividad de la misma se incrementa con la intensidad del campo eléctrico.

2. Equipo conforme a la reivindicación 1), en el cual la mezcla del manguito deflector comprende unas cargas de cohesión.