Descripción Detallada
¿Qué es un Cable de Potencia de Media Tensión?
Un cable de potencia de media tensión (MT) es un cable de potencia clasificado para operación continua fase-fase entre 3,6 kV y 30 kV (Um = 36 kV), definido por IEC 60502-2. Los cables de MT se sitúan entre la red de distribución de baja tensión (0,6/1 kV) y el sistema de transmisión de alta tensión (≥66 kV) — son los alimentadores que transportan la potencia desde las subestaciones primarias a las subestaciones secundarias, desde el punto de conexión del servicio público hasta la planta industrial, y desde el generador de aerogenerador hasta la subestación colectora del parque eólico.
La diferencia crítica entre un cable de baja tensión (0,6/1 kV) y uno de media tensión es la presencia de pantallas semiconductoras en ambos lados del aislamiento de XLPE — una pantalla de conductor entre el conductor y el aislamiento, y una pantalla de aislamiento entre el aislamiento y la pantalla metálica. A tensiones de MT, el gradiente del campo eléctrico dentro del aislamiento es suficientemente alto (típicamente 2–5 kV/mm a la tensión de operación) como para que cualquier hueco microscópico, contaminación o irregularidad en la interfaz conductor-aislamiento se convierta en un punto de inicio de descargas parciales. Las descargas parciales erosionan el aislamiento progresivamente — lo que comienza como una descarga de 5 pC puede crecer hasta la falla del cable después de meses o años en servicio.
Las pantallas semiconductoras operan al potencial del conductor y de tierra respectivamente, creando límites equipotenciales lisos y libres de huecos en ambos lados del aislamiento. La eliminación de huecos de aire en estas interfaces es el requisito de fabricación definitorio del cable de MT — logrado mediante el proceso de coextrusión triple, donde las tres capas (pantalla del conductor, aislamiento de XLPE, pantalla del aislamiento) se extruyen simultáneamente en una sola cabeza y se reticulan juntas bajo calor y presión.
Clases de Tensión de MT — ¿Qué Clasificación para su Sistema?
| Tensión del sistema (Uₙ) | Clasificación IEC del cable (U₀/U) | Um (máx.) | Aplicación típica |
|---|---|---|---|
| 6,0 kV o 6,6 kV | 3,6/6 kV o 6/10 kV | 7,2 kV / 12 kV | Minería, plantas industriales con motores de MT |
| 10 kV u 11 kV | 6/10 kV o 8,7/15 kV | 12 kV / 17,5 kV | Distribución común de servicios públicos en Europa y Asia |
| 15 kV o 13,8 kV | 8,7/15 kV | 17,5 kV | Distribución e industrial de servicios públicos en Norteamérica |
| 20 kV | 12/20 kV | 24 kV | Estándar de distribución de media tensión europeo |
| 30 kV o 33 kV | 18/30 kV | 36 kV | Circuitos colectores de parques eólicos, distribución en Reino Unido y la Mancomunidad |
La regla de selección para U₀ (clasificación fase-tierra) es: la U₀ del cable debe ser igual o mayor que la tensión máxima continua fase-tierra del sistema bajo todas las condiciones normales y de falla monofásica a tierra. Para un sistema con puesta a tierra sólida, U₀ = Uₙ/√3. Para un sistema que puede operar con una falla a tierra durante un tiempo prolongado (puesta a tierra resonante, neutro aislado), la U₀ puede necesitar igualar a Uₙ — una clasificación de cable significativamente mayor, y la razón por la que un sistema de 11 kV con neutro aislado puede especificar un cable de 8,7/15 kV (U₀ = 8,7 kV ≈ 11 kV × 0,8) en lugar de uno de 6/10 kV (U₀ = 6 kV ≈ 11 kV/√3).
Cable de MT Unipolar vs Tripolar
| Parámetro | Unipolar | Tripolar |
|---|---|---|
| Diámetro exterior del cable por fase | Diámetro exterior individual menor — manejo y curvatura más fáciles | Mayor — más pesado por metro, requiere mayor radio de curvatura |
| Ampacidad (misma sección transversal) | Mayor — mejor disipación de calor | Menor — calentamiento mutuo entre fases en un solo cable |
| Instalación | Tres cables separados tendidos en formación de trébol o plana | Un cable con las tres fases; tendido más simple |
| Conexión a tierra de la pantalla metálica | Se requiere conexión cruzada para tramos largos para minimizar las pérdidas por corrientes circulantes | Conexión a tierra en un solo punto o sólida — corrientes circulantes equilibradas dentro del cable si está armado |
| Dimensionamiento de la pantalla para falla a tierra | Pantalla dimensionada por la trayectoria de corriente de falla del unipolar | El dimensionamiento de la pantalla puede basarse en el acoplamiento mutuo de las pantallas |
| Aplicación típica | Secciones transversales grandes (≥300 mm²), tramos largos, instalaciones con conexión cruzada | Secciones transversales medias, distribución urbana, instalaciones simples |
| Longitud de fabricación | Más larga posible (menor peso de bobina por fase) | Más corta (bobina más pesada); limitada por el peso de transporte |
El cable tripolar es la opción predeterminada para la mayoría de la distribución de MT porque es más simple de instalar y empalmar — una zanja de cable, un tendido, un empalme por circuito. El cable unipolar se utiliza donde la sección transversal excede lo práctico en construcción tripolar (típicamente por encima de 400–500 mm²), donde la longitud requiere conexión cruzada para la gestión de pérdidas de pantalla, o donde el peso del cable tripolar sería inmanejable para la instalación.
Descargas Parciales — El Control de Calidad del Cable de MT
La prueba de descargas parciales (DP) es la prueba de calidad definitiva para el cable de MT — verifica que el sistema de aislamiento coextruido triplemente está libre de los huecos, contaminantes e irregularidades de interfaz que causan la falla progresiva del aislamiento. La norma de prueba es IEC 60885-3.
Procedimiento de prueba de DP para cada longitud de producción:- La tensión se eleva suavemente a 2 U₀ y se mantiene durante 10 segundos
- La tensión se reduce a 1,73 U₀
- La magnitud de DP se mide a 1,73 U₀ — debe ser ≤5 pC
- Una descarga que exceda 5 pC a 1,73 U₀ es motivo de rechazo — se corta la longitud del cable, se elimina la sección defectuosa y las secciones restantes se vuelven a probar
- La prueba se repite para cada núcleo de un cable multinúcleo
Dimensionamiento de la Pantalla Metálica — Corriente de Falla a Tierra
La pantalla metálica (cinta de cobre o hilos de cobre) cumple dos funciones: proporciona un plano de referencia a tierra definido (gradación capacitiva) y transporta la corriente de falla a tierra desde el punto de falla de vuelta a la fuente. La segunda función determina la sección transversal de la pantalla:
- Sección transversal de la pantalla (A) = √(I² × t) / K, donde:
- t = tiempo de despeje de la falla (segundos, según el ajuste del relé de protección)
- K = constante del material: 226 para cobre (adiabático, 200 °C final); 148 para aluminio
Por ejemplo: falla a tierra de 12 kA, tiempo de despeje de 0,5 s → A = √(144 × 0,5) / 226 = √72 / 226 ≈ 37,7 mm² de equivalente de cobre. Se especificaría una pantalla de hilo de cobre de 50 mm² con margen.
Una sección transversal de pantalla insuficiente es una causa común de falla de cables de MT — la pantalla se funde durante una falla a tierra antes de que el relé de protección despeje, el arco de falla se transfiere a la armadura o a las fases adyacentes, y una falla monofásica a tierra escala a una falla trifásica.
Por Qué Elegir los Cables de Potencia de Media Tensión de Yichi
- Sistema de aislamiento de XLPE coextruido triplemente: La pantalla del conductor, el aislamiento de XLPE y la pantalla del aislamiento se extruyen simultáneamente en una sola cabeza en una línea CCV (vulcanización continua por catenaria). El proceso de coextrusión triple elimina los huecos interfaciales — la fuente principal de descargas parciales en cables de MT
- Cada longitud de producción probada de DP: No es una prueba de muestras — cada metro de cada longitud de producción se prueba de DP a ≤5 pC a 1,73 U₀ según IEC 60885-3. El resultado de la prueba se imprime en la etiqueta de la bobina y en el certificado de prueba
- Probado de tipo según IEC 60502-2: Programa completo de pruebas de tipo que incluye descargas parciales, factor de potencia dieléctrico (tan δ) frente a tensión, prueba de tensión por ciclos térmicos, prueba de soportabilidad a impulsos (BIL) y pruebas mecánicas en todas las construcciones de cable
- Sección transversal de pantalla diseñada para su falla a tierra: Proporcione su nivel de falla a tierra del sistema y el tiempo de despeje de protección — calculamos y verificamos la sección transversal de la pantalla metálica según IEC 60949 e incluimos el cálculo en la hoja de datos del cable
- Clasificaciones de tensión y construcciones personalizadas: Las clases de tensión IEC estándar son 3,6/6, 6/10, 8,7/15, 12/20, 18/30 kV. Tensiones intermedias no estándar, aislamiento TR-XLPE para condiciones húmedas y configuraciones de pantalla personalizadas están disponibles bajo pedido
- Compatibilidad con accesorios: Proporcionamos guías de empalme y terminación compatibles con los principales fabricantes de accesorios de MT (3M, Raychem/TE, Nexans, Pfisterer, Südkabel) — especifique su sistema de accesorios preferido y ajustamos las dimensiones del cable en consecuencia