1Universidad Autnoma de Nuevo Len. Valenzuela Juan Jos. Tpico de investigacin No. 10.

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Lneas de transmisin submarinas

I. ANTECEDENTESActualmente hay alrededor de ciento sesenta sistemas HVDC que han sido aplicado o estn en construccin en todo el mundo, segn el Instituto deIngenieros Elctricos y Electrnicos (IEEE), y nueve de ellos han sido desmanteladas. De los ciento sesenta cables que hay alrededor del mundo de los sistemas de cable submarino HVDC, treinta y cinco estn en Europa. Las principales razones de esas implementaciones deben para aumentar la seguridad energtica mediante la interconexin de las redes de suministro elctrico autnomo o de isla a tierra firme, para aumentar la utilidad de las fuentes de energa renovables y reducir las emisiones de dixido de carbono.Todos esos proyectos de cables contienen gran experiencia y desarrollo tecnolgico que es muy importante para estudiar y aprovechar para la evaluacin de otros proyectos similares. Eso tambin ayuda a seguir mejorando y el desarrollo de los procesos y la tecnologa en Sistemas de cable submarino HVDC.

En 1954 el primer cable submarino HVDC comercial en el mundo se puso a travs del mar entre Suecia y la isla de Gotland, poda transmitir 20 MW a 100 kV. El enlace de Gotland se implement para abastecer la demanda de electricidad y las islas por lo tanto, reducir el costo para las industrias y romper la tendencia del desempleo y despoblacin. Con el aumento continuo de la demanda de electricidad haba dos adicionales cables tendidos entre la parte continental de Suecia y Gotland, Gotland II (1983) y Gotland III. Signific tambin que la central de gasoil en Slite y las estaciones de diesel en Visby podra ser dado de baja, y la funcin como fuentes de energa de reserva que resulta en una enorme reduccin de las emisiones de CO2 a la ambiente.

Durante los ltimos sesenta aos de desarrollo ms del 50% de todos los enlaces se han implementado en los ltimos 10 aos. Al final del siglo XX hubo implementaciones rpidas de enlaces de cable HVDC. Antes de la Skagerrak implementacin de un estudio de viabilidad 1 enlace de cable se hizo mostrando las grandes ventajas obtenidas mediante la conexin de los dos sistemas de energa. Plantas de energa danesas puede abastecer la demanda de Noruega en las horas pico, cuando las plantas de energa de Noruega son cortos de agua debido a la falta de precipitaciones. Y el exceso de energa a la inversa de Noruega puede ahorrar petrleo / carbn en las centrales elctricas danesas. Adems la construccin de plantas de energa en Dinamarca podra posponerse.

Hay tambin destacan mutua por si hay una ruptura en las plantas de energa en Dinamarca oNoruega. Eso aumenta combinacin de fuentes de energa y la seguridad.

Esto es en un momento en las sociedades industrializadas estn interesados en el flujo de la cintura gaseosa de combustin de combustibles fsiles, primera causa de la lluvia y de salud impactos de cido y ahora principalmente debido a masivas emisiones de CO2. Europa, y especialmente los pases nrdicos, se enfrenta a metas cada vez ms exigentes en reducir las emisiones de CO2 y, volvindose hacia la utilizacin de energas renovables para la electricidad generacin.

Una carretera de alimentacin de CC de alta tensin se ha venido desarrollando entre pases de Europa, lo que resulta en una mayor flexibilidad fuente de energa y una mejor utilizacin de las energas renovables. Eso reduce la emisin de CO2 y aumenta la seguridad energtica. Buscando fuera de Europa la misma tendencia se ha producido en todo el mundo. En frica y Asia no han establecido extremadamente grandes enlaces de cableado subterrneo HVDC para interconectar las secciones de los continentes para reducir las emisiones de CO2 y aumentar la seguridad energtica.Las preocupaciones ambientales son una fuerza impulsora para el desarrollo tecnolgico sea capaz de superar los retos que los pases y los continentes mencionados se enfrentan. En el prximo captulo de la experiencia tecnolgica de los cables de potencia submarina HVDC es resume a ser capaz de analizar el estado de la tcnica y las ltimas tendencias.

II. CONDUCTOREl diseo de la tamao del conductor y el aislamiento de espesor de un cable de alimentacin submarino es depende de las tensiones trmicas, mecnicas y dielctricas aplicadas al sistema de cable. El diseo de cable depende, por tanto, sobre el medio ambiente marino, las necesidades de proteccin, el permiso requisitos, mtodo de instalacin y los requisitos operacionales. Estas condiciones varan a lo largo de la ruta del cable, por lo tanto, pide un diseo adaptado para diferentes secciones. Slo completa la consideracin de todos los aspectos puede resultar en un exitoso proyecto.Despus de un estudio a fondo marino con respecto a, requisitos, permisos, instalacin y operacin de las condiciones trmicas a lo largo de la ruta se pueden determinar junto con el proteccin necesaria por lo que el diseo del cable puede comenzar. La experiencia puede ayudar a evaluar lo que la tecnologa es apropiada para diferentes condiciones en diferentes proyectos. El diseo del cable es altamente dependiente de las propiedades del material y la experiencia demuestra algunos tipos de materiales disponibles que son adecuados para la transmisin de energa DC de alta tensin.Los principales cables de energa submarinos son cables XLPE, cables XLPE extruidos, cables rellenos de aceite y (MI) cables de masa impregnado. Su nombre se basa generalmente en su aislamiento material. Diferentes cables se utilizan para diferentes aplicaciones, como se muestra en la tabla.

Los principales cables de energa submarinos de transmisin DC a granel a travs de largas distancias son extruidos.

Mass impregnated cableLos cables de masa impregnados son una tecnologa madura y han estado en operacin desde 1954 con la aplicacin en Gotland. El cable de masa-impregnado es la nica alternativa para una tensin de 500 kV. No hay lmite a la longitud del cable de masa-impregnado porque el compuesto de alta viscosidad utilizado. Asimismo, no se escapar debido a los daos debido a que contienen fluido con una viscosidad muy alta y por lo tanto son ambientalmente amigable. Cables de masa impregnado pesan ms que los cables XLPE extruidos y su seccin tiende a ser ms grande para una calificacin equivalente. El aislamiento de papel usado es similar al el aislamiento extruido, lisa y limpia.

El conductor es generalmente de cobre debido a la temperatura de operacin (55C) para este tipo de cable de aluminio, pero se ha utilizado en partes profundas de agua fra [19] [18]. A mayor profundidad la presin interna de los aumentos de cable y la tensin que pone tambin. Eso podra limitar el tamao del cable y la capacidad de potencia del cable. La tensin por el que se puede bajar por reducir el peso del cable. El aluminio es ms ligero que el cobre y por lo tanto es ms conveniente para estas condiciones. La tabla muestra la seccin del conductor en sus versiones de cobre y aluminio con la misma resistencia.

El aislamiento est hecho de capas de papeles impregnados de aceite de alta densidad. El aislamiento es envuelto con cubierta de plomo cubierto con un recubrimiento de prevencin de la corrosin de plstico. El blindaje se enrolla helicoidalmente alrededor del cable de alambre de acero galvanizado cubierto de betn de polipropileno impregnado para evitar la corrosin. Para aguas profundas o camas rocosas doble capa blindaje se utiliza para la proteccin. Doble capa es, por ejemplo, utilizado en la NorNedenlace y el enlace Sapei.Ya se saba en 1988 que el sistema de cable puede transmitir mayor voltaje de 250 kV y se determinen en ms profundo el nivel del mar de 530 m. Se realizan pruebas mecnicas y elctricas segn CIGR (Consejo Internacional de Grandes Redes Elctricas) Comit de Estudio No. 21 sobre los requisitos de prueba mecnicas en funcin de la profundidad del mar y el peso de lacable en agua, seguido de pruebas elctricas, que todos los sistemas de cable debe someterse antespuesta en marcha. Las pruebas se realizaron para los cables que deben soportar Skagerrak requisitos, 275 MW, 250 kV, a 530 m de profundidad, y se hizo dao alguno al aislamiento de los cables u otros componentes del cable, lo que indica que los presentes fuerzas no lo hicieron presentar al lmite. Pruebas de tensin se hicieron con tensiones de hasta 72 toneladas mtricas, lo que corresponde a la prueba requerida para un cable fijado en 1.620 m de profundidad. De acuerdo con el resultado de un nivel de tensin nominal de hasta 500 a 600 kV se ve que es a su alcance y se estim que el cable podra establecerse a 2000 m, con extremos de cobre y conductor de aluminio para la parte ms profunda. Ms investigacin y desarrollo que hay que hacer.Cables de alimentacin de masa impregnados estn disponibles para un solo cable de hasta 800 MW y 500 kV. La ruta del cable ms largo es de 580 km de longitud, el cable NorNed, y el ms profundo es 1620 kilmetros.

III. COLOCACION DEL CABLECuando el tendido de cables de energa submarinos pesados de alta tensin en las grandes profundidades marinas es de suma importancia contar con todos los servicios de cable por el que se necesarias, el conocimiento y la experiencia adecuada para manejar el cable de una manera segura. El proceso de instalacins ha desarrollado considerablemente en los ltimos 20 aos [41]. Los vasos ponedoras ms grandes son ms adecuados para las duras condiciones climticas y se construyen con sistema de navegacin basado en satlites. Los mtodos de fabricacin son cada vez ms eficientes y se desarrollan de manera que hacen que la instalacin sea ms fcil y ms rpida, ya que hay menos articulaciones. La industria del petrleo y el gas ha ganado mucha experiencia que ha sido transportado en instalaciones de cables submarinos de energa, junto con toda la experiencia de cable de fibra instalacin. La encuesta marina se puede hacer mucho ms fcilmente que antes de que permite un cerrar hasta mirar el fondo del mar. Y el desarrollo de vehculos operados a distancia tieneAyudado de una manera que nadie podra haber imaginado. Vehculos operados a distancia (ROV) son por ejemplo utilizados para monitorear la mejor ruta de cable posible entre obstculos o tubera y cable cruces.An as, el proceso de instalacin no es un juego fcil y que hay que hacer con una excelente planificacin, conocimientos y experiencia significativa.

IV. PROTECCIN DE CABLESLos cables de energa submarinos sufren daos que resultan no slo en los cortes y perdieron ingresos para el propietario de los activos, sino tambin altos costos de reparacin y mantenimiento. De proteccin de cables tiene resultados significativos desarrollados en una mayor fiabilidad del sistema de cable y una mayor utilidad de activo.

La proteccin adecuada es esencial y debe tenerse en cuenta durante todo el proceso del proyecto de cable submarino, preparacin, planificacin, instalacin y operacin.

La proteccin se puede mejorar mediante el enrutamiento de cable adecuado, blindaje adecuado y cuando est enterrado el cable bajo el fondo del mar.En la planificacin y preparacin en escena la proteccin de cables se puede aumentar por cable adecuado enrutamiento.

Mediante el uso de una anlisis reas marinas peligrosas que deben ser evitados por ejemplo, cuando obstculos que puedan daar el cable estn interfiriendo, puntos de acceso o pendientes pronunciadas. Podra ser ms econmica doblar el cable ms all de esas reas en lugar de gastar dinero en un grado ms alto para otro tipo de proteccin.

El estudio marino proporciona informacin acerca de las condiciones de la ruta que da la informacin necesaria en el diseo de la armadura del cable.El blindaje del cable se supone que satisfacer las fuerzas de torsin durante el tendido, pero son reforzado gradualmente para satisfacer la violencia externa y tambin posibles fuerzas sobre el cable ruta. Como se mencion en el captulo 3.1 del blindaje por lo general tiene ms capas en mayores profundidades para cumplir con las fuerzas de torsin durante el tendido. El cable NorNed y el vnculo Sapei tienen doble blindaje.

El blindaje debe ser diseado con respecto a cada proyecto, ya que influye en las propiedades de cable, tales como rigidez a la flexin y la estabilidad tensional.

Para las duras condiciones en las conexiones del viento y de la plataforma de petrleo en alta mar el blindaje ha sido fortalecido y hecho ms dinmica para soportar las grandes fuerzas de la mar y de la dinmica de la plataforma mvil.La mayor probabilidad de dao externo al cable de alimentacin submarino se encuentra en las ms superficiales partes de la ruta. Por lo tanto, los cables se han protegido con alambre de acero ms masivo blindaje para las partes menos profundas y menos proteccin para las partes profundas, o por debajo de 500 m.Sin embargo, ms blindaje de alambre de acero ofrece una mejor proteccin contra los artes de pesca y ancla.Durante el proceso por el que el cable de alimentacin de submarino, el cable est ahora ms a menudo protegida contra la violencia externa en el funcionamiento de, por ejemplo artes de pesca, anclas y el mar tormentoso corrientes. Los cables estn ms a menudo de ser enterrados bajo el fondo del mar o la proteccin est siendo construida alrededor de ellos. Los principales mtodos de proteccin externos se zanjas y chorro. En ambos casos el cable est enterrado bajo el fondo del mar, pero con diferentes mtodos. Zanjas es la mtodo ms comn y es simplemente arando por el cable submarino. Jetting utiliza aguan boquillas para hundir el cable hacia abajo en el fondo del mar.Para el enlace NorNed estaba protegido todo el cable. Chorro de agua de zanjas es la proteccin sobre casi el 97% de la ruta del cable y el resto se ha dado proteccin por el rock dumping. Proteccin externa es la tendencia de los ltimos proyectos de cable submarino pero en el primeros proyectos que slo estaban puestos sobre el fondo del mar y dejaron all sin proteccin y vulnerable a los daos.La proteccin constituye una parte considerable de la inversin en el cable de alimentacin submarina proyectar y se debe considerar con mucho cuidado.

Laboratorio de lneas de transmisin elctrica