Desarrollo de una herramienta informática para el dimensionamiento de cables aislados de alta tensión

Abstract

Para tensiones superiores a 30 kV, el proyectista de una línea eléctrica subterránea debe determinar y justificar las condiciones de instalación y las distancias de seguridad, así como el cable aislado a emplear, lo que puede requerir mucho tiempo, ya que la capacidad de transporte de un cable es muy sensible a cualquier cambio en las características de la instalación, como puede ser la profundidad de la línea o la disposición de los cables. El objeto de este proyecto es el desarrollo de una herramienta informática que permite dimensionar, de manera aproximada, el cable aislado unipolar, no armado, que sería capaz de aguantar la corriente nominal de una línea, dadas la condiciones de funcionamiento, sin sobrecalentarse, para tensiones entre 30 y 500 kV. Junto a las dimensiones, se proporcionan, además, datos de interés, como puede ser la capacidad, la inductancia o las pérdidas de potencia estimadas. Una vez desarrollada la herramienta, se comprueba su precisión comparando los resultados obtenidos en unas determinadas condiciones con los cables del catálogo de un fabricante. Posteriormente, se estudia el impacto que tiene la modificación de las características de la instalación en la sección del conductor calculada, y se realiza una estimación del sobrecoste económico asociado a la elección de un cable de sección conductora mayor de lo necesario y el coste aproximado de una línea subterránea en España para distintas tensiones y materiales conductores. El objetivo principal de este proyecto es ahorrar tiempo al proyectista de una línea subterránea de alta tensión proporcionándole, fundamentalmente, la sección de conductor que aproximadamente deberá tener el cable aislado (principal elemento identificativo de los cables aislados en los catálogos) y que el programa sirva como herramienta para simular los efectos que las características de la instalación tienen en la dimensión del cable aislado que se necesita.

For voltages greater than 30 kV, the designer of an underground power line must determine and justify the installation's conditions and safety distances, as well as the isolated cable to be used, which may require a long time, since the transport capacity of a cable is very sensitive to any change in the characteristics of the installation, such as the depth of the line or the arrangement of the cables. The object of this project is the development of a computer tool that allows to dimension, in an approximate way, the unipolar isolated cable, not armed, which would be able to withstand the nominal current of a line, given the operating conditions, without overheating, for voltages between 30 and 500 kV. Along with the dimensions, data of interest is also provided, such as capacity, inductance or estimated power losses. Once the tool has been developed, its accuracy is checked by comparing the results obtained in certain conditions with the cables of a manufacturer's catalogue. Subsequently, the impact of the modification of the characteristics of the installation on the calculated conductor section is studied, and an estimation of the economic extra cost associated with the choice of a conductor section cable greater than necessary is done, as well as the approximate cost of an underground line in Spain for different voltages and conductive materials.

The main objective of this project is to save time for the designer of a high voltage underground line, basically providing the conductor section that the isolated cable must have (main identifying element of isolated cables in the catalogues) and that the program serves as a tool to simulate the effects that the characteristics of the installation have on the dimension of the isolated cable that is needed.