ES2245681T3 - Cabeza terminal de cable. - Google Patents
Cabeza terminal de cable.Info
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Abstract
Cabeza terminal de cable (8), y en particular cabeza terminal para la intemperie para un cable eléctrico (10) con un conductor (12) del cable, un aislamiento (14) del cable, una capa conductora (15) y un apantallamiento (11) del cable, estando la cabeza terminal (8) soportada en un lado sobre una armadura de pie (20), con medios (18) en la armadura de pie (20) para la sujeción del able (10), con una conducción eléctrica de paso (32) en el interior de la cabeza terminal (8), con una armadura de cabeza (70) para la sujeción de un conductor eléctrico con la conducción de paso (32), con medios (30) para la conexión eléctrica del apantallamiento (11) del cable con el potencial de tierra, con un dispositivo de control de campo (34, 36) y un dispositivo de aislamiento de campo para los pasos de potencial en el extremo del cable, con un cuerpo aislante (50) y medios (23) para la sujeción del cuerpo aislante (50) en la armadura de pie (20), estando la conducción eléctrica de paso (32) conectada a través de elementos de contacto (17, 30) con el conductor (12) del cable.
Description
Cabeza terminal de cable.
La invención se refiere a una cabeza terminal de
cable, y preferiblemente a una cabeza terminal para la intemperie
para alta tensión según el preámbulo de la reivindicación
principal.
Las cabezas terminales son conocidas en distintas
formas de realización. Las formas de realización más antiguas están
equipadas con aisladores de porcelana y un relleno de aceite o de
otra sustancia química. Tales cabezas terminales tienen la
desventaja de que no son mecánicamente muy robustas y ya no cumplen
con las actuales condiciones de protección del medio ambiente con
respecto a una posible salida de sustancia. En la EP 667 665 B1 está
representada una cabeza terminal sin relleno de aceite. La
característica especial de esta cabeza terminal es un elemento
conductor rígido que está configurado para la absorción de las
fuerzas transversales. La transmisión de fuerzas tiene lugar pasando
del enlace del conductor al desnudo por el elemento conductor rígido
y a través de un cuerpo de base con dispositivo de aislamiento y
control de campo a la superestructura de apoyo. En la superficie de
la cabeza terminal, y en particular en la zona del elemento
conductor rígido, no hay un recubrimiento controlador de campo.
Es conocida una adicional cabeza terminal de
cable con estructura autoportante pero sin relleno con un medio
aislante gaseoso o líquido (EP 0683555 A1). La resistencia mecánica
la proporciona un tubo metálico rígido o un tubo rígido que está
provisto de recubrimiento conductor y está puesto a todo lo largo de
la cabeza terminal entre la plataforma de sujeción y el borne del
conductor al desnudo. Al proceder al cambio de un cable debe
desmontarse toda la estructura, y en particular debe deshacerse la
sujeción del conductor al desnudo. Esto último es particularmente
desventajoso, porque deben efectuarse trabajos de montaje tanto en
el extremo inferior como en el extremo superior de la cabeza
terminal.
Con respecto al susodicho recubrimiento conductor
del tubo resistente es digno de mención el hecho de que los
recubrimientos conductores sirven para lograr una igualación del
curso del campo eléctrico. Con esta finalidad es conocida la técnica
de configurar tales capas a base de material conductor delgado o a
base de capas de plásticos semiconductores. Una forma especial de un
recubrimiento conductor se encuentra en la FR 2 547 451 A1, donde la
conductividad depende de manera no lineal de la tensión.
La invención persigue la finalidad de proponer
una cabeza terminal de cable, y preferiblemente una cabeza terminal
para la intemperie y para alta tensión, que sea de fabricación
económica y mecánicamente estable y esté controlada eléctricamente
con fiabilidad.
La finalidad es alcanzada mediante las
características de la reivindicación principal. Se encuentran otras
formas de realización en las reivindicaciones dependientes.
La cabeza terminal está soportada por un lado
sobre una armadura de pie, preferiblemente para su sujeción a una
traviesa. En la armadura de pie están configurados medios para la
sujeción del cable a una conducción eléctrica de paso en el interior
de la cabeza terminal. En una armadura de cabeza se encuentran
medios para la sujeción de un conductor eléctrico a la conducción de
paso. En los pasos de potencial no homogéneos en el extremo del
cable hay medios para la conexión eléctrica del apantallamiento del
cable al potencial de tierra y medios para el control de campo y el
aislamiento.
El cuerpo aislante lleva por regla general en su
superficie un material elastomérico (preferiblemente de caucho
silicónico) con superficie estriada (platos de pantalla). La
longitud y en particular el diámetro del cuerpo aislante deberán
elegirse de forma tal que se satisfagan las exigencias relativas al
suficiente aislamiento y a la evitación de las descargas eléctricas
en la atmósfera a la plena tensión de servicio. Estas exigencias
pueden ser satisfechas cuando la superficie del cuerpo aislante es
cubierta con un revestimiento de control dependiente de la tensión.
Entonces puede también mantenerse un particularmente pequeño
diámetro del cuerpo aislante. El revestimiento de control se forma a
base de microvaristores, y preferiblemente a base de microvaristores
de ZnO (WO 9726693 A1). En la forma de realización preferida se
trata de partículas de cerámica de ZnO que en un porcentaje de un 60
a un 75 por ciento en peso están embebidas en una matriz de
polímero. Las partículas de ZnO están dopadas con pequeños
porcentajes de óxidos mixtos en un orden dimensional de un 10% a
base de los óxidos de Bi, Cr, Sb, Co, Mn y otros posibles elementos.
La masa de polímero puede ser caucho silicónico o polietileno, según
el material básico del cuerpo portante. En el caso presente, la capa
que forma el revestimiento de control es formada en el interior de
la envoltura del cuerpo aislante formada con platos de pantalla. Con
esta capa según la invención se logra que el curso del potencial sea
modificado de forma tal que las líneas de campo son más marcadamente
desplazadas hacia el extremo superior de la cabeza terminal, de tal
manera que debido a la modificación de la distribución del campo
eléctrico se impiden las puntas de tensión o las sobretensiones en
el sitio de la conexión del conductor del cable. La actuación de la
capa de control dependiente de la intensidad de campo está descrita
en detalle en el artículo de Elektrizitätswirtschaft, año 99
(2000),
pp. 68-73.
pp. 68-73.
El cuerpo aislante se sujeta a la armadura de
pie. Esta forma de sujeción se ajusta al estado de la técnica (EP
667 665 B1). Se utilizan los medios habituales para la conexión
eléctrica del apantallamiento del cable con el potencial de tierra y
para el control del campo (cuerpo de control de campo) y el
aislamiento en los pasos de potencial no homogéneos en el extremo
del cable. Lo esencial es que al proceder a la sujeción en la
armadura de pie los espacios vacíos existentes entre el extremo del
cable y los elementos de control de campo y de aislamiento son
cerrados mediante la sujeción mecánica con la armadura de pie.
La conducción eléctrica de paso configurada como
tubo o como pasador está conectada a través de elementos de contacto
con el conductor del cable, y la conducción eléctrica de paso, el
cuerpo aislante y la armadura de cabeza forman un conjunto para el
montaje. Se fabrican individualmente los elementos que constituyen
la conducción eléctrica de paso con elementos de contacto, el cuerpo
aislante y la armadura de cabeza. La armadura de cabeza consta en
esencia de un plato conductor de cierre y una tubuladura de conexión
del conductor en la cual puede estar practicada una rosca para la
sujeción de un cáncamo. La conducción eléctrica de paso es
preferiblemente sujetada en el interior del plato de cierre en una
pasada de soldadura (o bien mediante otra firme unión mecánica). El
cuerpo aislante hecho a base de material aislante es pegado a la
armadura de cabeza. El conjunto así fabricado es elevado por un
cáncamo y con una grúa siendo así llevado a la posición de montaje,
y desde arriba es bajado a la parte inferior de la cabeza terminal
convenientemente preparada. Las dimensiones de los elementos de la
zona inferior del sistema que forma un conjunto se establecen de
forma tal que al ser efectuado el ensamblaje dichos elementos
encajan en la superestructura de base sobre la armadura de pie.
La toma de contacto está preferiblemente sujetada
con tornillos en el conductor del cable. El contacto en forma de una
conexión enchufable con la conducción eléctrica de paso es
establecido a través de laminillas de contacto. Esta conexión
enchufable no está destinada a absorber las fuerzas que actúan en la
cabeza terminal. En el presente sistema el cuerpo aislante es por
consiguiente construido y dimensionado de forma tal que puede
absorber todas las fuerzas mecánicas, quedando entonces el cierre
enchufable libre de solicitaciones mecánicas. Como típica magnitud
de la fuerza transversal se cuenta con una fuerza de 5 kN, por lo
que el diseño mecánico deberá dimensionarse de acuerdo con esta
magnitud característica.
El cuerpo aislante se fabrica a base de resina de
moldeo o de otro material adecuado. Dicho cuerpo aislante puede
tener su material reforzado, por ejemplo con fibras de vidrio. Desde
el borde inferior hasta la altura de los elementos de contacto el
cuerpo aislante está completamente lleno de material.
Preferiblemente está formado en el interior del cuerpo aislante un
espacio vacío. La sección transversal del espacio vacío (el relleno)
puede disminuir linealmente o según una curva en forma de embudo
hacia la armadura de cabeza. Mediante la configuración del espacio
vacío puede mantenerse un peso reducido, si bien el espesor de pared
podrá ser reducido tan sólo hasta el punto de que puedan ser
absorbidas las fuerzas de flexión. En una realización preferida, la
superficie interior del espacio vacío está cubierta con un
recubrimiento conductor.
Los pasos esenciales que se siguen en el proceso
de montaje son los siguientes:
- preparación del extremo del cable, separando y
descubriendo el conductor del cable;
- montaje de la toma de contacto en el conductor
del cable;
- sujeción de la superestructura de base en la
armadura de pie;
- mediante grúa, elevación del conjunto de
montaje que consta del cuerpo aislante, de la armadura de cabeza y
de la conducción eléctrica de paso;
- descenso del conjunto de montaje sobre la
superestructura de base sujetada a la armadura de pie;
- los elementos se encuentran en posición de
autocentraje;
- sujeción y aseguramiento del conjunto de
montaje en la armadura de pie;
- sujeción del conductor al desnudo por medio de
una pinza con grifa en la armadura de cabeza.
Están representadas en las figuras formas de
realización de la cabeza terminal para la intemperie. Dichas figuras
muestran en concreto lo siguiente:
La Fig. 1, una primera forma de realización con
diámetro exterior constante;
la Fig. 2, otra forma de realización con diámetro
exterior escalonado;
la Fig. 3, una forma de realización con distintos
contornos exteriores en la mitad derecha y en la mitad izquierda de
la Figura; y
la Fig. 4, dos realizaciones de la brida.
La cabeza terminal según la invención, por
ejemplo para una tensión nominal de 145 kV y con una sección
transversal del conductor de 1200 mm^{2}, consta de un cuerpo
aislante 50 que está hecho preferiblemente de resina de moldeo y
presenta en el interior un espacio vacío 56. En la zona inferior
puede verse que en el extremo del alma del cable (conductor 12 y
aislamiento 15 del conductor) está efectuada la disposición de los
elementos de control de campo (36) y de aislamiento (51) según la
forma constructiva que es conocida para el experto en la
materia.
Está introducido en la zona inferior de la cabeza
terminal para la intemperie 8 un cable de alta tensión 10. Los
alambres de pantalla 11 del cable 10 están en contacto eléctrico con
la brida 20' de la base de montaje 20, que a través de aisladores 21
está soportada sobre una traviesa de un poste.
Como se muestra en la Fig. 1, utilizando el
recubrimiento de control dependiente de la tensión 64 se mantiene
pequeño el diámetro del cuerpo aislante 50 a todo lo largo del
mismo, pero también en particular en la zona inferior (véase también
la referencia 53 en la Fig. 3). El recubrimiento de control discurre
a todo lo largo del cuerpo aislante desde el potencial de tierra
hasta el potencial de alta tensión. El espesor de capa puede variar
para influenciar al óptimo efecto de control. La intensidad de campo
externo en todos los estados de servicio está sin embargo situada
por debajo de los valores críticos.
Como se ha mencionado, la capa de microvaristores
de ZnO puede estar incorporada en una matriz de silicona o en una
sustancia adecuada para el material del cuerpo aislante (como por
ejemplo polietileno). El recubrimiento de control está situado en el
interior en el cuerpo aislante, y sobre el recubrimiento de control
están situados los platos de pantalla.
El cuerpo aislante 50 puede constar de dos partes
(51', 51'') con distintas calidades de material pegadas entre sí,
puesto que sin un cubrimiento con platos de pantalla la parte
inferior 51' (sujeción de la armadura de pie hasta la altura de los
elementos de contacto en el conductor del cable) está expuesta al
entorno y debe ser adecuada para su utilización a la intemperie. La
parte superior 51 puede ser de un material sencillo, puesto que esta
zona es en todos los casos cubierta con platos de pantalla 62. Para
una forma de realización con platos de pantalla 62.1 bajando hasta
la armadura de pie hay asimismo una cubierta de protección exterior,
por lo que también para esta zona puede utilizarse una calidad de
material sencilla para el cuerpo aislante.
El contorno exterior 59 del cuerpo aislante es
preferiblemente cilíndrico a todo lo largo. Según la configuración y
la calidad del recubrimiento exterior 64 controlador del campo, el
cuerpo aislante puede estar configurado con distintos diámetros (de
mayor tamaño a bajo y de tamaño decreciente arriba con una
transición cónica entremedio) (véanse las Figs. 2 y 3). La
superficie exterior de la cabeza terminal para la intemperie 8 está
cubierta con pantallas 62 de caucho silicónico de vulcanización a
temperatura ambiente (RTV) o de caucho de silicona líquida (LSR). La
superficie interior 54 del espacio vacío 56 puede estar configurada
de manera que sea conductora. Dicha superficie interior puede
hacerse con barniz conductor, recubrimiento conductor al plasma,
hoja metálica (chapa), metalización o tela metálica embebida en
resina. La superficie 54 está al potencial de alta tensión. La
ventaja de esta configuración radica en el hecho de que incluso en
caso de formación de agua de condensación en el espacio vacío sigue
estando garantizada la seguridad eléctrica, puesto que con el
presente potencial de alta tensión las condiciones del campo
eléctrico son unitarias.
La toma de contacto que está embebida en el
cuerpo de resina de moldeo 50 comprende el contacto terminal 30 en
el extremo inferior del tubo 32 resistente a la corriente. El tubo
llega hasta la armadura de cabeza 70 y está sujetado ahí. En la zona
superior de la cabeza terminal está montada una tapa de cierre 71
que es mecánica y eléctricamente hermética.
En la transición del cuerpo básico macizo en la
zona inferior 53 al espacio vacío está dispuesta la conexión entre
el conductor 12 del cable y la conducción eléctrica de paso 32. El
conector 30 sujeta en la parte inferior al conductor del cable al
desnudo. El flujo de la corriente del conductor 14 del cable pasa a
través de la toma de contacto 17 al tubo 32. Preferiblemente se
prevén para ello elementos de contacto o de apriete desplazables
entre el conductor del cable y la conducción eléctrica de paso. La
transición entre el conector 30 y las laminillas de contacto 42
puede estar estanqueizada mediante junta tórica.
El cuerpo 33 de control de campo es de caucho
silicónico y está situado con su elemento de control 36 en la zona
de transición del aislamiento 14 del conductor y del extremo de la
capa conductora 15. La ventaja de la invención radica en la
configuración de un cuerpo aislante 50 con perfil exterior
cilíndrico 59. El cuerpo aislante tiene en la zona superior a lo
largo del mismo un diámetro exterior constante. En la zona inferior
(51) aloja al cuerpo 33 de control de campo y está atornillado a la
base de montaje 20 (brida). En la zona superior del cuerpo aislante
está configurado en su interior un espacio vacío 56 cuya superficie
interior 54 está configurada de forma tal que es conductora de la
electricidad. Es posible la entrada de aire en el espacio vacío.
En la base de montaje el cuerpo aislante 50 está
atornillado a un bastidor portante 29 (como por ejemplo una traviesa
por medio de apoyos aisladores 21) con una placa de montaje o una
brida 20. Como alternativa, la zona inferior del cuerpo aislante
puede estar también formada como cuerpo moldeado que puede
integrarse convenientemente en la brida.
En la mitad derecha de la Fig. 3 se encuentra una
forma de realización del cuerpo aislante con engrosamiento abombado
en la zona inferior 53. El anillo metálico 26 que se utiliza para la
conexión a masa puede seguir siendo utilizado con el mismo diámetro
en esta configuración. En la zona abombada 53 puede haber platos de
pantalla 62.1 (62.2).
Ambas Figs. 4A y 4B muestran distintas formas de
una brida. La sujeción del cuerpo aislante a la brida se efectúa con
varias uniones a rosca 23 (Fig. 2 y Fig. 3). Al ser apretados los
tornillos se deforma el mencionado conjunto de montaje por medio de
los elementos de resorte 44 (véase la Fig. 3), con lo cual son
completamente cerrados los espacios vacíos que existen en la zona
del cuerpo de control de campo. Con el número de referencia 24 (Fig.
3) está indicada una conexión conductora de la superficie del cuerpo
aislante a la conexión a masa en la traviesa 29. En el pie del
cuerpo aislante está montado un anillo metálico 26 (véase la Fig.
3). Por medio de un tornillo, el anillo metálico 26 es puesto en
contacto con la conexión a masa 24.
| 8 | Cabeza terminal |
| 10 | Cable de alta tensión |
| 11 | Alambres de apantallamiento del cable |
| 12 | Conductor del cable |
| 14 | Aislamiento del conductor |
| 15 | Capa conductora sobre el aislamiento del cable |
| 16 | Alma del cable |
| 17 | Toma de contacto (elemento de apriete en el conductor del cable) |
| 18 | Sujeción del cable en la armadura de pie |
| 20, 20', 20'' | Armadura de pie (brida) |
| 21 | Aislador |
| 23 | Atornillamiento del cuerpo aislante |
| 24 | Conexión a masa |
| 26 | Anillo metálico (contacto entre la capa conductora exterior y el potencial de masa) |
| 29 | Traviesa |
| 30 | Conector (conector de enchufe) |
| 32 | Pasador o tubo conductor |
| 33 | Cuerpo de control de campo |
| 34 | Electrodo |
| 36 | Embudo de control de campo |
| 42 | Laminillas de contacto |
| 44 | Elementos de resorte |
| 50 | Cuerpo aislante |
| 51', 51'' | Parte superior/parte inferior |
| 53 | Zona inferior |
| 54 | Superficie interior |
| 56 | Espacio vacío |
| 58 | Recubrimiento conductor |
| 59 | Contorno exterior |
| 62 | Plato de pantalla |
| 62.1 | Pantallas en la zona inferior (Fig. 3) |
| 62.2 | Pantallas en la parte central (Fig. 3) |
| 64 | Capa conductora - en el exterior |
| 65 | Conexión capa conductora a masa |
| 70 | Armadura de cabeza |
| 71 | Tapa de cierre |
| 72 | Sujeción del conductor. |
Claims (8)
1. Cabeza terminal de cable (8), y en particular
cabeza terminal para la intemperie para un cable eléctrico (10) con
un conductor (12) del cable, un aislamiento (14) del cable, una capa
conductora (15) y un apantallamiento (11) del cable, estando la
cabeza terminal (8) soportada en un lado sobre una armadura de pie
(20), con medios (18) en la armadura de pie (20) para la sujeción
del cable (10),
con una conducción eléctrica de paso (32) en el
interior de la cabeza terminal (8),
con una armadura de cabeza (70) para la sujeción
de un conductor eléctrico con la conducción de paso (32),
con medios (30) para la conexión eléctrica del
apantallamiento (11) del cable con el potencial de tierra,
con un dispositivo de control de campo (34, 36) y
un dispositivo de aislamiento de campo para los pasos de potencial
en el extremo del cable,
con un cuerpo aislante (50) y medios (23) para la
sujeción del cuerpo aislante (50) en la armadura de pie (20),
estando la conducción eléctrica de paso (32) conectada a través de
elementos de contacto (17, 30) con el conductor (12) del cable;
caracterizada por el hecho de que
los elementos de contacto (17, 30) están
configurados como elementos de apriete,
de que el cuerpo aislante (50) está lleno de
material entre la zona de la sujeción (23) en la armadura de pie
(20) y la altura de los elementos de contacto (17), y
el relleno va en disminución hacia la armadura de
cabeza (70) con lo cual queda formado un espacio vacío (56)o
cavidad situado en el interior, y
el cuerpo aislante (50) está configurado para
absorber las solicitaciones mecánicas que son ejercidas en la cabeza
terminal (8),
y de que la superficie del cuerpo aislante (50)
está cubierta con una capa (64) de control de campo dependiente de
la tensión.
2. Cabeza terminal de cable según la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que la capa
de control de campo (64) está formada a base de microvaristores.
3. Cabeza terminal de cable según la
reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que se
utilizan como microvaristores microvaristores de ZnO.
4. Cabeza terminal de cable según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada por el hecho de
que la capa de control de campo (64) discurre a todo lo largo del
cuerpo aislante (50).
5. Cabeza terminal de cable según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada por el hecho de
que la superficie interior (54) del espacio vacío (56) lleva un
recubrimiento conductor (58).
6. Cabeza terminal de cable según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada por el hecho de
que el cuerpo aislante (50) está fabricado a base de resina de
moldeo.
7. Cabeza terminal de cable según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada por el hecho de
que la conducción eléctrica de paso (32) está configurada como
tubo.
8. Cabeza terminal de cable según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada por el hecho de
que los elementos de contacto (17) en el conductor (12) del cable
son contactos de laminilla.
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