PROCEDIMIENTO DE APANTALLAMIENTO DEL CAMPO MAGNÉTICO GENERADO POR UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA.

Un procedimiento de apantallamiento del campo magnético generado por una línea (100) de transmisión de energía eléctrica que comprende al menos un cable eléctrico (102a,

102b, 102c), comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: - insertar dicho cable en un conducto (101) que comprende al menos una capa de un material ferromagnético, caracterizado porque dicho material ferromagnético es de granos no orientados y tiene una curva magnética con un valor máximo de permeabilidad magnética relativa (μmax) correspondiente a un valor (Hμmax) del campo magnético inferior a 1000 A/m

La presente invención versa acerca de un procedimiento para apantallar el campo magnético generado por una línea de transmisión de energía eléctrica. La presente invención también versa acerca de una línea magnéticamente apantalla de transmisión de energía eléctrica.

Generalmente, una línea de transmisión de energía eléctrica de gran potencia está diseñada para soportar tensiones del orden de cientos de kV (típicamente de 400 kV) y corrientes del orden de miles de amperios (típicamente 5002000 A). La energía eléctrica transportada en estas líneas puede alcanzar valores del orden de miles de MVA, típicamente 1000 MVA. Normalmente, la corriente transportada es una corriente alterna de baja frecuencia, en otras palabras, generalmente por debajo de 400 Hz, y típicamente de 50-60 Hz. En general, estas líneas se usan para transferir energía de una central de energía eléctrica a una ciudad a distancias del orden de decenas de kilómetros (normalmente, 10-100 km).

En una configuración típica, una línea trifásica comprende tres cables enterrados en una zanja con una profundidad de 1-1,5 m. En el espacio que rodea inmediatamente los cables, el campo magnético H puede alcanzar valores del orden de 103 A/m. A nivel del suelo, la inducción magnética medible puede alcanzar valores del orden de 20-60 μT, dependiendo de la disposición mutua de los cables.

Aunque no se ha demostrado aún ningún efecto biológico debido a la exposición a campos magnéticos de esta intensidad generados por fuentes de baja frecuencia (50 Hz), hay actualmente un debate en la comunidad científica sobre un posible “umbral de seguridad”, que ha de ser adoptado por ley, por debajo del cual puede reducirse a un mínimo, si no eliminarse, la probabilidad de daño biológico. Un umbral de inducción magnética en el que la comunidad científica parece haber alcanzado un acuerdo, y sobre el que tienden a armonizarse algunas legislaciones nacionales, es 0,2 μT. Así, el valor en cuestión es aproximadamente 100 veces menor que el formulado previamente. Ciertamente, ha de considerarse preferible la reducción de los niveles de la inducción magnética a menos de 0,2 μT.

El solicitante ha abordado el problema de apantallar el campo magnético generado por una línea de transmisión de energía eléctrica de gran potencia que comprende cables enterrados en una zanja con el objetivo de lograr valores de inducción magnética a nivel del suelo de aproximadamente 0,2 μT o menos.

El artículo de P. Argaut, J. Y. Daurelle, F. Protat, K. Savina y C. A. Wallaert, “Shielding technique to reduce magnetic fields from buried cables”, A 10.5, JICABLE 1999, describe algunas soluciones para el apantallamiento de campos magnéticos generados por tres cables enterrados. En particular, formula los resultados de algunas simulaciones llevadas a cabo con blindajes de sección abierta (por ejemplo, una lámina de material ferromagnético colocada encima de los cables) y blindajes de sección cerrada (por ejemplo, un conducto de sección rectangular fabricado de material ferromagnético colocado alrededor de tres cables). Se analiza la dependencia de la eficiencia del apantallamiento con respecto a diversos factores, como la permeabilidad magnética relativa del material de apantallamiento, el grosor del material que va a usarse y las posiciones relativas de los cables y el blindaje magnético. Según los autores, la material óptimo debería tener una permeabilidad magnética relativa en el intervalo de 700 a 1000 y un espesor en el intervalo de 3 a 5 mm; en el caso de un blindaje de sección cerrada, la posición relativa óptima es aquella en la que los cables están a aproximadamente a 1/3 del camino hacia abajo desde la parte superior del blindaje. También según los autores, pueden obtenerse factores de atenuación de aproximadamente 5 7 con blindajes de sección abierta, puede obtenerse factores de aproximadamente 15 - 20 con blindajes de sección cerrada, pueden obtenerse factores de aproximadamente 30 - 50 cuando el blindaje de sección cerrada está formado muy cerca de los cables (por ejemplo, a partir de una lámina de material ferromagnético enrollada directamente alrededor de tres cables.

La solicitud de patente (Kokai) JP 10-117083, en nombre de Nippon Steel Co., proporciona una solución para el apantallamiento del campo magnético generado por un cable de transmisión de energía eléctrica, que consiste en un tubo de material ferromagnético, fabricado enrollando una tira de material magnético en espiral, preferentemente sobre un soporte tubular, por ejemplo un tubo metálico o de resina. En el ejemplo descrito, la tira está fabricada de acero de granos orientados y tiene una permeabilidad magnética que es mayor en una dirección paralela a la dirección del enrollamiento que en la dirección perpendicular al mismo.

La patente EP 606884, también a nombre de Nippon Steel, describe un procedimiento para producir acero al silicio con granos orientados, en el que el acero es sometido a complejos procesos de laminado y de etapas subsiguientes de recocido, con tiempos y temperaturas predeterminados, en presencia de inhibidores de recristalización.

El solicitante ha observado que las soluciones descritas en el artículo de Argaut et al. citado más arriba no permiten el logro de factores de apantallamiento muy elevados, como los necesarios para apantallar el campo magnético generado por una línea de transmisión eléctrica.

El solicitante también ha observado que la solución descrita en la solicitud de patente JP 10-117083, citada más arriba, contempla el uso de un acero con granos orientados. En este tipo de acero, los granos tienen una dirección de orientación paralela a la dirección del bobinado: esto hace posible obtener una densidad muy elevada de flujo magnético. Se produce mediante complejos procedimientos de producción, que hacen posible orientar los granos únicamente en láminas delgadas, que tienen espesores del orden de una décima de milímetro (véase, por ejemplo, la patente EP 606884 citada más arriba). Puesto que el espesor es tan pequeño, el tubo de apantallamiento puede ser producido solamente enrollando una tira de acero en espiral alrededor de un soporte, tal como se describe en la solicitud de patente JP 10-117083, para garantizar una resistencia mecánica a la compresión suficiente. Todo esto hace que el procedimiento de producción de un tubo de apantallamiento resulte sumamente complicado.

Por otra parte, el solicitante ha descubierto que es posible apantallar, con un factor de atenuación del orden de 100 o mayor, el campo magnético generado por una línea de transmisión de energía eléctrica insertando los cables en un conducto que comprende al menos una capa de material ferromagnético de granos no orientados que tiene una elevada permeabilidad magnética relativa en el intervalo de valores del campo magnético por debajo de 1000 A/m. El conducto de apantallamiento puede ser producido ventajosamente mediante procedimientos de extrusión o laminado normales, sin hacer uso de procedimientos complejos de producción para orientar los granos, ni bobinado como en la solicitud de patente JP 10-117083, mencionada anteriormente.

Aquí y en el resto de la descripción, la expresión “material de granos no orientados” denota un material en el que, esencialmente, los dominios cristalinos (granos) no tienen ninguna dirección de alineamiento preferente. El grado de alineamiento puede evaluarse mediante procedimientos conocidos, por ejemplo por medio de análisis microscópico,

o por medio de análisis difractométrico de rayos X. En otras palabras, el material no ha sido sometido a procedimientos especiales de laminado ni recocido, según los procedimientos usados en la producción de acero con granos orientados, y la única orientación que puede estar presente en el material es la causada por un procedimiento normal de extrusión o laminado.

En un primer aspecto, la invención se relaciona con un procedimiento de apantallamiento del campo magnético generado por una línea de transmisión de energía eléctrica que comprende al menos un cable eléctrico, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

 insertar dicho cable en un conducto que comprende al menos una capa de un material ferromagnético,

caracterizado porque

dicho material ferromagnético es de granos no orientados y tiene una curva magnética con un valor máximo de permeabilidad magnética relativa (μmax) correspondiente a un valor (Hμmax)... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de apantallamiento del campo magnético generado por una línea (100) de transmisión de energía eléctrica que comprende al menos un cable eléctrico (102a, 102b, 102c), comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

 insertar dicho cable en un conducto (101) que comprende al menos una capa de un material ferromagnético,

caracterizado porque

dicho material ferromagnético es de granos no orientados y tiene una curva magnética con un valor máximo de permeabilidad magnética relativa (μmax) correspondiente a un valor (Hμmax) del campo magnético inferior a 1000 A/m.

2. El procedimiento según la Reivindicación 1 caracterizado porque dicha curva magnética tiene un valor máximo de permeabilidad magnética relativa (μmax) correspondiente a un valor (Hμmax) del campo magnético en el intervalo de 10 A/m a 800 A/m.

3. El procedimiento según la Reivindicación 1 caracterizado porque dicha curva magnética tiene un valor máximo de permeabilidad magnética relativa (μmax) correspondiente a un valor (Hμmax) del campo magnético en el intervalo de 30 A/m a 650 A/m.

4. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque dicho valor máximo de permeabilidad magnética relativa (μmax) es al menos 500.

5. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que, además, comprende la etapa de:

 enterrar dicho un conducto (101) en una zanja de profundidad predeterminada.

6. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque dicha capa está producida por extrusión.

7. El procedimiento según las Reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque dicha capa está producida mediante el doblado de una hoja de dimensiones predeterminadas y la soldadura subsiguiente de sus caras longitudinalmente opuestas.

8. El procedimiento según la Reivindicación 7 caracterizado porque dicha hoja está producida por laminado.

9. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que, además, comprende la etapa de:

 disponer dicho al menos un cable en dicho conducto (101) de tal modo que el centro de gravedad de una sección transversal de dicho al menos un cable esté en la proximidad del centro geométrico de una sección correspondiente del conducto (101).

10. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que, además, comprende la etapa de:

 enrollar al menos un elemento alargado (103) alrededor de dicho al menos un cable.

11. Una línea (100) de transmisión de energía eléctrica que comprende:  un conducto (101) que comprende al menos una capa de un material ferromagnético,  al menos un cable eléctrico (102a, 102b, 102c) dentro de dicho conducto (101), caracterizada porque  dicho material ferromagnético es del tipo de granos no orientados y tiene una curva magnética que tiene un valor máximo de permeabilidad magnética relativa (μmax) correspondiente a un valor (Hμmax) del campo magnético inferior a 1000 A/m.

12. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 11 caracterizada porque dicha curva magnética tiene un valor máximo de permeabilidad magnética relativa (μmax) correspondiente a un valor (Hμmax) del campo magnético en el intervalo de 10 A/m a 800 A/m.

13. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 12 caracterizada porque dicha curva magnética tiene un valor máximo de permeabilidad magnética relativa (μmax) correspondiente a un valor (Hμmax) del campo magnético en el intervalo de 30 A/m a 650 A/m.

14. La línea de transmisión de energía eléctrica según las 1. a 13 caracterizada porque dicho valor máximo de permeabilidad magnética relativa (μmax) es al menos 500.

15. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 11 caracterizada porque dicho material ferromagnético es un acero cuyo contenido total de impurezas no supera el 1,5%.

16. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 15 caracterizada porque dicho acero tiene un total de impurezas que no supera el 1%.

17. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 16 caracterizada porque dicho acero tiene un total de impurezas que no supera el 0,5%.

18. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 15 caracterizada porque dicho acero es un acero pobre en carbono.

19. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 18 caracterizada porque dicho acero tiene un contenido de carbono que no supera el 0,16%.

20. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 19 caracterizada porque dicho acero tiene un contenido de carbono que no supera el 0,03%.

21. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 15 caracterizada porque dicho acero tiene un contenido de manganeso que no supera el 1%.

22. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 21 caracterizada porque dicho acero tiene un contenido de manganeso que no supera el 0,5%.

23. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 11 caracterizada porque dicho material ferromagnético es un acero al silicio.

24. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 23 caracterizada porque dicho acero tiene un contenido de silicio en el intervalo del 1% al 4%.

25. La línea de transmisión de energía eléctrica según las 1. a 24 caracterizada porque comprende un soporte (103) para dicho al menos un cable (102a, 102b, 102c) dentro de dicho conducto (101).

26. La línea de transmisión de energía eléctrica según las 1. a 24 caracterizada porque comprende un elemento alargado enrollado en espiral alrededor de dicho al menos un cable (102a, 102b, 102c).

27. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 26 caracterizada porque dicho elemento alargado es un cordón fabricado de material dieléctrico.

28. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 27 caracterizada porque dicho material dieléctrico está seleccionado de un grupo que comprende fibras de nailon, fibras de aramida y fibras de poliéster.

29. La línea de transmisión de energía eléctrica según las 1. a 28 caracterizada porque el espesor de dicho conducto (101) está en el intervalo de 2 a 14 mm.

30. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 29 caracterizada porque el espesor de dicho conducto (101) está en el intervalo de 4 a 10 mm.

31. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 30 caracterizada porque el espesor de dicho conducto (101) es de 8 mm.

32. La línea de transmisión de energía eléctrica según las 1. a 31, teniendo dichos cables un diámetro externo Dc, teniendo dicho conducto un diámetro interno Dt, caracterizada porque Dt está en el intervalo entre 2,3 Dc y 2,8 Dc.

33. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 15 caracterizada porque la resistividad de dicho acero es menor de 20 μΩ•cm.

34. La línea de transmisión de energía eléctrica según la Reivindicación 15 caracterizada porque el índice G del tamaño del grano (ASTM E- 112) de dicho acero es menor de 9.