Blindaje de cables de alta tensión.

Una disposición de cable blindado magnéticamente, que comprende al menos dos cables de CA (201-203) que comprenden una porción separada (210-212) que se extiende entre dos porciones cercanas (213,

214) de cables paralelos, incluyendo tales porción separada (210-212) secuencialmente una porción divergente (211), una porción ampliamente separada (210) y una porción convergente (212), y un sistema de blindaje de campo electromagnético (1; 51; 71; 81) colocada sobre dichos al menos dos cables de CA (201-203), comprendiendo dicho sistema de blindaje de campo electromagnético (1; 51; 71; 81) un conductor (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82) que tiene dos ramas (2, 3; 52, 53; 82a, 82b) que forma una porción media (4, 5; 54, 55; 86, 87, 92, 93) y porciones de extremo (7- 10; 57-60; 88-91, 94-97), siendo la porción de anchura media (2 * B) igual o mayor que la distancia de los cables de CA (2 * L4) en la porción ampliamente separada (210) y siendo la anchura en los extremos de las porciones de extremo (7-10; 57-60; 88-91, 94-97) mayor que la distancia de los cables de CA (2 * L5) en las porciones cercanas (213, 214) y menor que la distancia de los cables de CA (2 * L4) en la porción ampliamente separada (210), comprendiendo dicho conductor (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82) una vía eléctrica interior (2a, 3a; 52a, 53a; 86-91) y una vía eléctrica exterior (2e, 3e; 52e, 53e; 92-97) conectadas entre sí (11, 12; 98, 99) en extremos longitudinales relevantes.

Blindaje de cables de alta tensión Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere al blindaje de sistemas de cable de alta tensión (HV).

La presente invención se refiere más en particular al blindaje del campo electromagnético (EMF) de cables subterráneos de corriente alterna trifásica de alta tensión en bahías de conexión, bocas de registro y cámaras de conexión, así como en otros lugares en los que, por cualquier razón, los cables están separados entre sí por una longitud, de manera que pasan alrededor de un obstáculo en la vía o recorrido de los cables.

Por motivos de brevedad, se hará referencia principalmente a continuación a bahías de conexión.

En la presente descripción y en las reivindicaciones, los términos:

- "Alta Tensión" o HV se utiliza para indicar tensiones superiores a 35 kV, es decir, que se utiliza ampliamente para incluir "Extra Alta Tensión" (EHV);

- "Factor de blindaje" o SF se utiliza para indicar la relación entre la densidad de flujo magnético en un punto dado en ausencia de cualquier blindaje, y cuando el sistema de cables está blindado, calculado por ejemplo en el pico a lo largo del eje del sistema de cables o en la casa o posición crítica más cercana, o en el pico local en una bahía de conexión.

Los sistemas de cable de alta tensión se utilizan para distribuir energía eléctrica desde una planta de generación de energía, y en general comprenden uno o más cables, en particular tres cables para sistemas trifásicos. Los sistemas de cable pueden ser aéreos (elevados), terrestres o submarinos.

Los sistemas de cables de corriente alterna de alta tensión se sabe que emiten un campo electromagnético, que se cree que es un peligro para la salud, especialmente en zonas densamente pobladas. Las administraciones e instituciones estatales imponen limitaciones estrictas de las emisiones de campo electromagnético permitidas para cualquier sistema de cables. El campo electromagnético disminuye rápidamente con la distancia desde el sistema de cables, y por lo tanto es una preocupación sustancialmente sólo en los sistemas de cables terrestres.

En los sistemas de cables terrestres, los tramos de los sistemas de cables son generalmente subterráneo en zanjas. Los tres cables de un sistema de cables de tres fases se pueden colocar en una formación plana, es decir, con los ejes longitudinales de los tres cables colocados sustancialmente paralelos en un mismo plano, o en formación de trébol, es decir, con ejes longitudinales no coplanares de los tres cables, dispuestos en formación triangular, a corta distancia entre sí, preferiblemente con las fundas de los cables en contacto, de modo que el sistema de cables tiene una forma de sección transversal que se asemeja a la de un trébol.

En los extremos, los tramos de los cables del sistema de cables están conectados con conexiones diseñadas específicamente. Esto se hace normalmente en una bahía de conexión. Para acomodar las conexiones y la separación entre conexiones necesaria, los cables del sistema de cables están más ampliamente separados, normalmente en formación plana, pero en principio también en formación triangular. También es habitual, para acortar las distancias entre ejes entre los cables, desplazar longitudinalmente las conexiones de los cables en la bahía de conexión. En el caso de un sistema de cables de tres fases, las tres conexiones a veces están dispuestas en una configuración en triángulo. A veces, además, las posiciones mutuas de los tres cables de un sistema de cables de tres fases se cambian desde un tramo (zanja) al adyacente en la bahía de conexión, para reducir las pérdidas de potencia. Esto puede resultar en que se requiera una bahía de conexión incluso más grande. Aunque esta transposición del cable de no será indicada a continuación, los expertos en la técnica entenderán que la invención es aplicable con independencia de su presencia.

De manera similar, los cables del sistema de cables pueden estar más ampliamente separados entre sí para una porción del mismo, por ejemplo para pasar alrededor de un obstáculo o por otras razones.

Como se sabe, el campo electromagnético emitido por los sistemas de cables aumenta con la corriente que circula - que es típicamente del orden de magnitud de varios cientos a unos pocos miles de amperios en sistemas de cables de alta tensión -, y también aumenta con el aumento de la distancia entre los ejes de los cables. Como consecuencia, generalmente es máximo en bahías de conexión, y otras posiciones donde los cables están más separados que en las zanjas.

Cuando se requiere un umbral muy bajo de emisiones de campo electromagnético - en posiciones muy críticas, tal como cerca de escuelas, guarderías y similares -, se utilizan normalmente placas metálicas, tubos de acero, y pistas ferromagnéticas en las zanjas, y carcasas ferromagnéticas se utilizan normalmente en las bahías de conexión.

En otros lugares, un campo electromagnético no superior a, por ejemplo, 3 pT, cuando se mide a 1 m sobre el nivel del suelo es generalmente aceptable, y se han ideado técnicas de blindaje de bucle pasivo. Teniendo en cuenta la

rápida disminución del campo electromagnético con la distancia, un campo electromagnético de 3 pT en la posición crítica se obtiene generalmente cuando el campo electromagnético a lo largo del eje longitudinal no excede de 1 pT.

En el artículo de Paolo Maioli y Ernesto Zaccone, publicado en Jicable 7, "Passive loops technique for electromagnetic fields mitigation: applications and theoretical considerations", se informa de varias técnicas de blindaje de bucle pasivo.

La técnica de bucle pasivo es un procedimiento para blindaje de campo electromagnético, con un factor de blindaje que puede alcanzar valores altos. Esta técnica proporciona la instalación pasiva - es decir, no alimentada - de bucles de cables en la zanja o en una bahía de conexión para mitigar el campo electromagnético. Los cables de baja tensión (LV) se instalan normalmente, debido a la muy baja tensión inducida en los cables. Los bucles pasivos pueden estar dispuestos en la superficie del relleno compactado - o por encima del nivel de los cables de CA en una cámara de conexión -, al mismo nivel que los cables de CA, y/o por debajo del nivel de los cables de CA. Varios bucles también se pueden colocar separados alrededor del perímetro de la sección transversal de la bahía de conexión.

En una solución propuesta para un sistema de cables de 345 kV con una corriente de 1368 A, se instala una capa de cuatro bucles de cables pasivos, colocada 4 mm por encima de las conexiones. Los cables, con una sección de 3 mm2, se colocan en posiciones de ± 1 m, ± ,9 m, ± ,8 m y ± ,7 m desde el eje longitudinal de la bahía de conexión. Los bucles interiors son 1 m más largos que la longitud del cable de alimentación en la bahía de conexión y blindan la parte de los cables donde recuperan progresivamente la configuración plana. El campo electromagnético está blindado por debajo de 2 pT, es de aproximadamente 17 pT al nivel pico, y es de 3 pT a aproximadamente 6 m desde el eje longitudinal de la bahía de conexión.

Esta solución se instala en una bahía de conexión y se describirá en más detalle más adelante con referencia a la figura 14.

En otras soluciones propuestas, se dice que los bucles pasivos que están colocados regularmente separados en la parte superior del relleno a partir de las extremidades de la zanja y añadiendo gradualmente más cables hacia el centro.

En el artículo de Paolo Maioli y Ernesto Zaccone, publicado en el Coloquio de Sarajevo sobre campos electromagnéticos, 3-4 julio de 29, "Thermal design of HV electric systems with EMF mitigation devices", se muestra una fotografía de un blindaje de campo electromagnético de bucle pasivo de una bahía de conexión de 132 kV. La corriente en los cables de alimentación es de 86 A.

El artículo también informa de la utilización de placas de cobre que proporcionan un SF más alto que los bucles pasivos. Una placa plana para blindaje de campo electromagnético de un cable de 87/15 kV en formación plana en la zanja se puede colocar por encima y/o por debajo del nivel de los cables de alta tensión; se indican soluciones más eficientes que utilizar una " forma de H" o "U invertida", y también dos paneles verticales cercanos a los lados de la zanja.

Otro blindaje de campo electromagnético del tipo de cable pasivo proporciona una configuración equidistante de longitudes de cable paralelas y conectadas entre sí en extremos correspondientes mediante dos placas de terminales opuestas y que cubre toda la longitud y la anchura de la zona en la que están separados... [Seguir leyendo]

1. Una disposición de cable blindado magnéticamente, que comprende al menos dos cables de CA (21-23) que comprenden una porción separada (21-212) que se extiende entre dos porciones cercanas (213, 214) de cables paralelos, incluyendo tales porción separada (21-212) secuencialmente una porción divergente (211), una porción ampliamente separada (21) y una porción convergente (212), y un sistema de blindaje de campo electromagnético (1; 51; 71; 81) colocada sobre dichos al menos dos cables de CA (21-23), comprendiendo dicho sistema de blindaje de campo electromagnético (1; 51; 71; 81) un conductor (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82) que tiene dos ramas (2, 3; 52, 53; 82a, 82b) que forma una porción media (4, 5; 54, 55; 86, 87, 92, 93) y porciones de extremo (7- 1; 57-6; 88-91, 94-97), siendo la porción de anchura media (2 * B) igual o mayor que la distancia de los cables de CA (2 * L4) en la porción ampliamente separada (21) y siendo la anchura en los extremos de las porciones de extremo (7-1; 57-6; 88-91, 94-97) mayor que la distancia de los cables de CA (2 * L5) en las porciones cercanas (213, 214) y menor que la distancia de los cables de CA (2 * L4) en la porción ampliamente separada (21), comprendiendo dicho conductor (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82) una vía eléctrica interior (2a, 3a; 52a, 53a; 86-91) y una vía eléctrica exterior (2e, 3e; 52e, 53e; 92-97) conectadas entre sí (11, 12; 98, 99) en extremos longitudinales relevantes.

2. La disposición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la longitud total del sistema de blindaje de campo electromagnético (1; 51; 71; 81) es más larga que la porción ampliamente separada (21) y más corta o igual que la

porción separada (21-212).

3. La disposición de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en la que dichas dos ramas (2, 3; 52, 53; 82a, 82b) están separadas y son sustancialmente paralelas entre sí en dicha porción media (4, 5; 54, 55; 86, 87, 92, 93).

4. La disposición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el conductor (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82) comprende al menos una vía eléctrica adicional (2b, 2c, 2d, 3b, 3c, 3d; 52b, 52c, 52d, 53b, 53c, 53d; 82) además de dichas vías eléctricas interior y exterior (2a, 3a; 52a, 53a; 86-91; 2e, 3e; 52e, 53e; 92-97) , estando conectada(s) dicha(s) vía(s) eléctrica(s) adicional(es) (2b, 2c, 2d, 3b, 3c, 3d, 52b, 52c, 52d, 53b, 53c, 53d; 82) a dichas vías eléctricas interior y exterior (2a, 3a; 52a , 53a; 86-91; 2e, 3e; 52e, 53e; 92-97) en los extremos longitudinales relevantes.

5. La disposición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el conductor (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12) comprende cables pasivos (2, 3; 52, 53), definiendo en pares cada una de dichas vías eléctricas (2a, 3a; 52a, 53a; 2e, 3e; 52e, 53e; 2b, 2c, 2d, 3b, 3c, 3d, 52b, 52c, 52d, 53b, 53c, 53d).

6. La disposición de acuerdo con la reivindicación 5, en la que el conductor (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12) comprende una pluralidad de primeros cables pasivos (2; 52) y una pluralidad de segundos cables pasivos (3; 53), comprendiendo cada primer y segundo cables pasivos (2, 3; 52, 53) una porción media (4, 5; 54, 55) y dos porciones de extremo convergentes (7-1; 57-6), estando los extremos de las correspondientes porciones de extremo (7-1; 57-6) conectados eléctricamente entre sí (11, 12), y estando comprendido el número (N) de dichos primeros cables pasivos (2; 52) y/o de dichos segundos cables pasivos (3; 53) entre 2 y 15.

7. La disposición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5-6, en la que el sistema de blindaje de campo electromagnético (1; 51; 71) comprende además dos placas de terminales (11, 12) que conectan eléctricamente los extremos de las correspondientes porciones de extremo (7-1; 57-6) de los primeros cables pasivos (2; 52) y los segundos cables pasivos (3; 53) entre sí.

8. La disposición de acuerdo con la reivindicación 7, en la que cada placa de terminales (11, 12) tiene una primera porción (13, 14) que conecta mecánica y eléctricamente entre sí los extremos de los primeros cables pasivos (2; 52), una segunda porción (15, 16) que conecta mecánica y eléctricamente entre sí los extremos de los segundos cables pasivos (3; 53), y una porción intermedia (17, 18), formando la primera porción (13, 14) y la segunda porción (15, 16) de cada placa de terminales (11, 12) un ángulo (y) diferente de oó 18°con la porción intermedia (17, 18).

9. La disposición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, en la que el conductor comprende una placa conductora (82) que tiene una abertura (83) que se extiende longitudinalmente cónica en sus extremos longitudinales (88-91) y una forma exterior cónica en sus extremos longitudinales (94-97).

1. La disposición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el sistema de blindaje de campo electromagnético (71) comprende además vías eléctricas adicionales (72-75) longitudinalmente hacia el exterior de dicha vía eléctrica interior (2a, 3a; 52a, 53a; 86-91) y dicha vía eléctrica exterior (2e, 3e, 52e, 53e, 92-97).

11. La disposición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que:

- la porción media (4, 5; 54, 55; 86, 87; 92, 93) de dicho conductor (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82) tiene una longitud media (C), medida a lo largo del eje longitudinal (X), comprendida entre las dos terceras partes y a las cuatro terceras partes de una longitud (L2) de la porción ampliamente separada (21) de dicha porción separada (21-212),

- las porciones de extremo (7-1; 57-6; 88-91; 94-97) de dicho conductor (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82) tienen,

cada una, una longitud media (D), medida a lo largo del eje longitudinal (X), comprendida entre un tercio y una vez y media la longitud (L3), medida a lo largo del eje longitudinal (X), de una de las porciones divergentes o convergentes (211,212) de dicha porción separada (21-212),

- con la condición adicional de que la longitud total media (C + 2 * D), medida a lo largo del eje longitudinal (X), de dicho conductor (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82) esté comprendida entre la diferencia de la longitud (L1), medida a lo largo del eje longitudinal (X), de la porción separada (21-212) de dichos al menos dos cables de CA (21-23) menos la longitud (L3), medida a lo largo del eje longitudinal (X), de una de las porciones divergentes o convergentes (211, 212) de dicha porción separada (21-212), y la suma de dicha longitud (L1) de la porción separada (21-212) de dichos dos cables de CA (21-23) más dicha longitud (L3) de una de las porciones divergentes o convergentes (211,212) de dicha porción separada (21-212).

12. La disposición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que las porciones de extremo (57-6; 88-91; 94-97) de dicho conductor (52, 53, 11, 12; 82) tienen, cada una, una longitud media (D), medida a lo largo del eje longitudinal (X), igual a dos tercios de su longitud (L3), medida a lo largo del eje longitudinal (X), de una de las porciones divergentes o convergentes (211, 212) de dicha porción separada (21-212) de los cables de CA (21-23).

13. La disposición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que un eje longitudinal (X) del sistema de blindaje de campo electromagnético (1; 51; 71; 81) está dispuesto en un mismo plano vertical que un eje longitudinal (X) de un sistema de cable (2) que comprende dichos al menos dos cables de CA (21-23), y/o un eje transversal (Y) del sistema de blindaje de campo electromagnético (1; 51; 71; 81) está dispuesto en un mismo plano vertical que un eje transversal (Y) del sistema de cable (2).

14. Un blindaje de campo electromagnético (1; 51; 71; 81) para un sistema de cable de CA (2), comprendiendo dicho blindaje de campo electromagnético (1; 51; 71; 81) un conductor (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82) que tiene dos ramas aisladas eléctricamente a lo largo de su longitud, formando una porción media (4, 5; 54, 55; 86, 87, 92, 93) y porciones de extremo convergentes (7-1; 57-6; 88-91, 94-97), comprendiendo dicho conductor (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82) una vía eléctrica interior (2a, 3a; 52a, 53a; 86-91) y una vía eléctrica exterior (2e, 3e; 52e, 53e; 92-97) conectadas entre sí (11,12; 98, 99) en los extremos longitudinales relevantes.

15. Un procedimiento de blindaje de al menos dos cables de CA (21-23) en una porción separada (21-212) que se extienden entre dos porciones cercanas (213, 214) de cables paralelos, incluyendo tal porción separada (21- 212) secuencialmente una porción divergente (211), una porción ampliamente separada (21) y una porción convergente (212), que comprende las etapas de:

- proporcionar una primera vía eléctrica interior cerrada (2a, 3a, 11, 12; 52a, 53a, 11, 12; 86-91, 98, 99) que se extiende sobre al menos parte de dicha porción separada (21-212), con extremos cónicos (7-1; 57-6; 88-91);

- proporcionar una segunda vía eléctrica exterior cerrada (2e, 3e, 11, 12; 52e, 53e, 11, 12; 92-99) que se extiende sobre al menos parte de dicha porción separada (21-212) con extremos cónicos (7-1; 57-6; 94-97); y

- conectar eléctricamente (11, 12; 98, 99) dichas primera y segunda vías eléctricas (2a, 3a, 11, 12; 52a, 53a, 11, 12; 86-91,98, 99; 2e, 3e, 11, 12; 52e, 53e, 11, 12; 92-99) en sus extremos cónicos (7-1; 57-6; 88-91,94-97).

16. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que dichas vías eléctricas (2a, 3a, 11, 12; 52a, 53a, 11, 12; 86-91, 98, 99; 2e, 3e, 11, 12; 52e, 53e, 11, 12; 92-99) tienen una longitud (C + 2 * D), medida a lo largo del eje longitudinal (X), comprendida entre la diferencia de la longitud (L1), medida a lo largo del eje longitudinal (X), de la porción separada (21-212) de dichos dos cables de CA (21-23) menos la longitud (L3), medida a lo largo del eje longitudinal (X), de una de las porciones divergentes o convergentes (211, 212) de dicha porción separada (21), y la suma de dicha longitud (L1) de la porción separada (21-212) de dichos dos cables de CA (21-23), más dicha longitud (L3) de una de las porciones divergentes o convergentes (211,212) de dicha porción separada (21-212).