TERMINACIÓN PARA EXTERIORES INTEGRADA PARA UN CABLE DE ALTO VOLTAJE
ANTECEDENTES En muchos casos, se transmite energía eléctrica a través de cables localizados en exteriores. Para reducir pérdidas de energía provocadas por la resistencia en los cables, la energía a menudo se transmite a voltajes que exceden 50kV. Para terminar los cables, debe conectarse una transición entre el conductor de cable y la tierra. Esta transición debe ser capaz de soportar la caída de voltaje entre el conductor de cable y la tierra. Estas transiciones en general se refieren como "terminaciones". Debido a los altos voltajes de los cables y al hecho de que los cables y las terminaciones se ubican en exteriores, las terminaciones están sujetas a tensiones eléctricas y ambientales. Las tensiones ambientales incluyen agua, mugre o suciedad, nieve, viento y fluctuaciones en temperatura. Las tensiones eléctricas en general son provocadas por la propia terminación e incluyen alta intensidad de campo eléctrico, corriente de fuga ("fuga") y descarga. Las terminaciones de exteriores en general incluyen una estructura de sub-montaje. En una estructura de sub-montaje, se ensamblan múltiples componentes para formar la terminación. Un ejemplo de una terminación de exteriores para un cable de alto voltaje con una estructura de sub-montaje se ilustra en la Figura 2. La terminación de exteriores 200 incluye tres componentes; dos equipos de aislamiento 202, 204 y un cono de tensión 208. El primer equipo de aislamiento 202 incluye una primera terminal 212 para conectar la terminación 200 a un cable de alto voltaje (no mostrado). El cable de alto voltaje entra a la terminación 200 a través de la primera terminal 212. La porción del cable alojada por el primer equipo de aislamiento 202 se desprende hasta el aislamiento y conecta a la primera terminal 212 mediante un conectar. El cono de tensión 208 incluye
una segunda terminal 214 para conectar un cable de puesta a tierra a la tierra (no mostrado). La segunda terminal 214 incluye un alojamiento de entrada a través del cual el cable a tierra entra a la terminación 200, y una abrazadera que conecta el cable a tierra con la segunda terminal 214. Los dos de aislamiento 202, 204 incluyen múltiples aletas de equipos aisladores 206. Las aletas de aisladores 206 reducen la mugre o polvo y/o agua que se acumula en la terminación, lo que reduce fuga y la ocurrencia de una descarga. Los dos equipos de aislamiento 202, 204 se conectan en conjunto y el segundo equipo de aislamiento 204 se conecta al cono de tensión 208. La terminación de exteriores 200 puede ser prefabricada y ensamblada antes de uso. Para mejorar el desempeño mecánico y eléctrico de la terminación, el cuerpo de aislamiento puede ser fabricado de silicona. La silicona proporciona capacidades anti-mugre y anti-agua y puede reducir descarga y formación de arco en la terminación. Además, la silicona puede extender el intervalo de temperaturas y otros factores ambientales que pueda soportar la terminación. Incluso con las ventajas que se proporcionan por silicona, las terminaciones con una estructura de sub-montaje todavía sufren los efectos de tensiones eléctricas y ambientales. Por ejemplo, la intensidad de campo eléctrico más alta de la terminación 200 ocurre en la unión entre el equipo de aislamiento 204 y el cono de tensión 208. Debido a que no hay aletas de aisladores en este sitio, se acumulan mugre y agua, provocando descarga, particularmente cuando el ambiente incluye lluvia o humedad. Además, la falta de aletas de aisladores provoca fuga de corriente en la unión entre el equipo de aislamiento 204 y el cono de tensión 208 y la unión entre los equipos de aislamiento 202, 204. COMPENDIO
Se describe una terminal de exteriores integrada, que reduce los efectos de tensiones ambientales y eléctricas a las cuales se somete por integración de una primera porción, segunda porción y una pluralidad de aletas de aisladores en un cuerpo aislante de una pieza. La primera porción, .segunda porción y las aletas de aisladores pueden moldearse en conjunto en una sola pieza, de manera tal que el cuerpo de aislamiento no incluye costuras en sección transversal. La primera porción incluye un primer conector integrado para conectar la terminal exterior a un cable de alto voltaje. La segunda porción conecta con una segunda terminal para conectar con tierra. La segunda porción funciona como un cono de tensión. La primera porción tiene una forma generalmente cilindrica y el cono de tensión tiene una forma generalmente cónica. La primera porción transita a la segunda porción sin cambios abruptos en área en sección transversal, de esta manera evitando un aumento en campos eléctricos. La terminación de exteriores integrada puede prefabricarse utilizando un material tal como silicona. Las aletas de aisladores se extienden aproximadamente perpendiculares a y pueden ser distribuidas uniformemente sobre el eje longitudinal del cuerpo de aislamiento. Al distribuir uniformemente las aletas de aisladores, se evita el riesgo de descarga. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención puede ser mejor comprendida con referencia a los siguientes dibujos y descripción. Los componentes en las figuras no necesariamente son a escala, en su lugar, se hace énfasis para ilustrar los principios de la invención. En las figuras, los mismos símbolos de referencia designan las mismas partes, componentes, módulos o etapas, a menos de que y en la proporción indicada de otra forma. La Figura 1 es una vista isométrica de una terminación de exteriores;
La Figura 2 es una vista isométrica despiezada de una terminación de exteriores de acuerdo con la técnica previa; La Figura 3 es una vista en planta frontal de una terminación de exteriores; y La Figura 4 es una vista en sección transversal de la terminación de exteriores de la Figura 3. DESCRIPCIÓN DETALLADA Se presentan terminaciones integradas para cables de alto voltaje que son adecuadas para uso en exteriores (cada una "terminación de exteriores integrada"). La terminación de exteriores integrada incluye una pieza, que en general elimina costuras y discontinuidades entre lo que de otra forma serían componentes separados. Por lo tanto, la terminación de exteriores integrada reduce los efectos de tensiones ambientales y eléctricas. La Figura 1 ilustra un ejemplo de una terminación de exteriores integrada 100. La terminación de exteriores integrada 100 en general incluye una primera porción 116 y una segunda porción 114 que funciona como un cono de tensión. La terminación de exteriores integrada 100 también puede incluir una pluralidad de aletas de aisladores 112 que se extienden aproximadamente perpendiculares a la superficie externa 120 del cuerpo de aislamiento 110. La primera porción 116, el cono de tensión 114 y las aletas de aisladores 112 se integran completamente para formar un cuerpo de aislamiento de una pieza 110. La terminación de exteriores integrada 100 también puede incluir una primera terminal 102. La primera terminal 102 puede ser integral con la primera porción 116 y permite que la terminal de exteriores integrada 100 se conecte con un cable de alto voltaje (no mostrado). La primera terminal 102 puede incluir un conectar plegado sin blindaje (no mostrado). Para conectar el cable de alto voltaje con la terminación 100, el
aislamiento en el cable de alto voltaje puede desprenderse hacia atrás y plegarse al conector de plegado sobre el cable. Sin embargo, la primera terminal 102 puede incluir otros tipos de conectores. La terminal de exteriores integrada 100 también puede incluir una segunda terminal 104 que puede integrarse con el cono de tensión 114 (solo se muestra una porción del cual), que conecta la terminal de exteriores integrada 100 con tierra (no mostrado). La primera porción 116 puede incluir una forma generalmente cilindrica y el cono de tensión 114 puede incluir una forma que es generalmente cónica. Cuando el cuerpo de aislamiento 110 transita desde la primera porción 116 al cono de tensión 1 14, el cono de tensión 114 incluye un diámetro en sección transversal que es aproximadamente igual al de la primera porción 116 y aumenta en la dirección de la segunda terminal 104. De esta manera, podrá evitarse un cambio abrupto en diámetro entre la primera porción 116 y la segunda porción 114, lo que puede llevar a campos eléctricos incrementados. Además, el diámetro en sección transversal del cono de tensión 114 puede alcanzar su valor más grande en un punto .entre la primera porción 116 y la segunda terminal 104, y entonces puede disminuir en la dirección de la segunda terminal 104. Sin embargo, el diámetro en sección transversal del cono de tensión 114 en general es más grande, en todos los sitios, que el diámetro en sección transversal de la primera porción 116. El cuerpo de aislamiento 110 en general incluye aletas de aislador 112 situadas sobre e integrales con su superficie externa 120. De esta manera, tanto la primera porción 116 como el cono de tensión 114 en general incluyen múltiples aletas de aislador 112. Las aletas de aislador 112 pueden distribuirse uniformemente sobre el eje longitudinal 126 del cuerpo de aislamiento 110. Al distribuir uniformemente las aletas de aislador 112, particularmente aquellas aletas de aislador 112 en el área de mayor
densidad de campo eléctrico 122, se evita el riesgo de descarga, tal como la que se provoca por lluvia y acumulación de mugre. Para crear una terminación de exteriores integrada de una pieza 00, la primera porción 116, segunda porción 1 14 y las aletas de aisladores 112, se moldean en conjunto para formar una sola pieza. De esta manera, el cuerpo de aislamiento 110 en general no incluye costuras en sección transversal dentro de la primera porción 1 16 o entre la primera porción 116 y el cono de tensión 114. La terminación de exterior integrada 100, puede ser prefabricada utilizando un material tal como silicona. Un ejemplo de una terminación de exteriores integrada se ilustra en las Figuras 3 y 4. Como se muestra en la Figura 4, la terminación de exteriores integrada 300 incluye un eje longitudinal 378 y puede ser aproximadamente simétrica sobre este eje 378. La terminal incluye una primera porción 316, una segunda porción 314, y múltiples aletas de aisladores 312. Estos elementos se integran entre sí para formar un cuerpo de aislamiento de una sola pieza 310. El cuerpo de aislamiento 310 se integra con la primera terminal 302 y la segunda terminal 304, para formar la terminación de exteriores integrada 300 como una sola pieza. Además, la primera terminal 302, primera porción 316, segunda porción 314 y la segunda terminal 304 se integran de manera tal que las transiciones entre sus superficies exteriores, son generalmente uniformes y sin costuras o discontinuidades aproximadamente coaxiales. De esta manera, debido a que la terminación de exteriores 300 incluye una pieza generalmente uniforme, se evita la fuga debido a costuras y/o discontinuidades. Las aletas de aisladores se integran con la superficie exterior 320 del cuerpo de aislamiento 310, de manera tal que pueden distribuirse sobre la superficie exterior 320 y aproximadamente perpendiculares al eje longitudinal 378 de la terminal 300. Las aletas de aisladores 312 pueden distribuirse uniformemente. Debido a que la
terminación 300 incluye una sola pieza, las aletas de aisladores 312 pueden situarse sobre la segunda porción 314, que funciona como un cono de tensión, y sobre la transición entre la primera porción 316 y la segunda porción 314. De esta manera, pueden reducirse fuga y descarga en estas áreas, que típicamente experimentan la intensidad de campo eléctrico más alta. El cuerpo de aislamiento 310, primera terminal 302 y segunda terminal 304 incluye una perforación 360 para recibir un cable de alto voltaje y un cable a tierra. La primera terminal 302 puede incluir un conectar de plegado, que se pliega sobre el cable de alto voltaje. La segunda terminal 304 incluye un conectar 370 y una perforación a tierra 374. La perforación a tierra 374 puede recibir cable a tierra con su aislamiento expuesto y la perforación puede recibir el cable a tierra con su conductor expuesto. El conectar 370 asegura el cable a tierra a la segunda terminal 304. La Figura 3 incluye dimensiones ejemplares, en milímetros, para una terminación de exteriores integrada 300, adecuada para aplicaciones de 138 kilovolts (kV). Sin embargo, la terminación integrada 300 puede ajustarse en escala para clases de voltaje superiores, tales como 220 kV y 500 kV o reducirse en escala para aplicaciones a voltajes menores tales como 69 kV. La longitud total de la terminación de exteriores integrada 300, incluyendo el primer 302 y segundo 304 conectares, es de aproximadamente 1400 mm. El diámetro de la primera terminal es aproximadamente 86 mm, la distancia del extremo del segundo conectar 304 (solo se muestra una porción de este) a la primer aleta de aislador en el cono de tensión 314, es aproximadamente 141 mm, y la parte más ancha del cono de tensión 314, incluyendo la aleta de aislador 312, es 332 mm. Las aletas de aislador 312 de la terminación 300 forman un ángulo de 8 grados desde una línea horizontal aproximadamente perpendicular al eje longitudinal 326 de la terminación 300. La porción de extremo 311 de las aletas de aisladores 312 en general
es cóncava con respecto al segundo conector 304, de manera tal que la porción de extremo 311 dirige hacia el segundo conector 304 con un radio de aproximadamente 2.5 mm. Las aletas de aisladores 312 incluyen una porción generalmente convexa 321 con un radio de aproximadamente 12 mm, que proporciona una transición desde las aletas de aisladores 312 a la superficie exterior 320 del cuerpo de aislamiento 310. Además, las aletas de aisladores 312 se extienden desde la superficie exterior 320 del cuerpo de aislamiento 310 por 45 mm o 70 mm y son aproximadamente igualmente espaciadas sobre la superficie exterior 320 del cuerpo de aislamiento 310 en aproximadamente 48 mm a aproximadamente 52 mm. Mientras que diversas modalidades de la invención se han descrito, será aparente para aquellos con destreza ordinaria en la especialidad que muchas más modalidades e implementaciones son posibles dentro del alcance de la invención. De acuerdo con esto, la invención no se deberá restringir excepto a la luz de las reivindicaciones anexas y sus equivalentes.