¿Dónde se usan los cables de señal y control en los aerogeneradores?

Las turbinas eólicas utilizan muchos tipos de cables de señal y de baja tensión para una variedad de aplicaciones. La mayoría de las aplicaciones están en la góndola y la torre.

En la góndola, los cables conectan los sensores a los controles y alimentan los dispositivos. La flexibilidad allí es importante para encaminar los cables en áreas confinadas, como para sensores en las cuchillas. Los cables flexibles también funcionan mejor con las altas vibraciones causadas por la maquinaria giratoria en la góndola. Además, las cajas de engranajes pueden derramar aceite, por lo que el uso de cables con insolación resistente al aceite ayuda a prevenir las fallas de los cables. Los técnicos del viento apreciarán la característica cuando se necesita reemplazar una caja de engranajes, pero los cables de los sensores relacionados no. Las aplicaciones de energía en la góndola incluyen bombas, ventiladores, sistemas de cabeceo y unidades. Los cables Ethernet también van desde la góndola hasta la base de la torre.
En la torre, se necesita energía de bajo voltaje para la iluminación, mientras que se necesitan cables de mayor voltaje para llevar la energía generada a la base de la torre para una conexión al equipo de distribución y a la red. Un circuito de goteo de tres metros en el cable de alimentación, justo debajo de la góndola, permite que una turbina gire o realice varias rotaciones en cualquier dirección mientras los controles funcionan para mantener la turbina apuntando al viento. Por lo tanto, un cable de alimentación flexible debe tolerar la torsión o la torsión.

Todos estos cables deben estar listados en UL con una buena capacidad de llama, como FT4. Un tipo UL, WTTC (Cable de la bandeja de turbina eólica) tiene una capacidad nominal de 1,000V. La resistencia al aceite también es útil aquí porque el aceite de la caja de engranajes puede gotear el cable de alimentación en caso de que la caja de engranajes se escape.
Otra característica del cable que a menudo se requiere en las torres es una que ofrece flexibilidad a bajas temperaturas, especialmente para turbinas en climas fríos. Allí, los cables que giran en el circuito de goteo durante las operaciones normales deben permanecer algo flexibles. La flexibilidad permite que los cables sostengan las vibraciones en ambientes más fríos. Algunos materiales de aislamiento funcionan bien hasta -40 ° C.

La sección anterior provista por Rick Orcini, Ventas técnicas con cables SAB.

Los cables de señal y control de baja tensión también requieren una protección adecuada para evitar la interferencia de los motores eléctricos y para reducir o eliminar la atenuación de la señal. Esto es fundamental para mantener las transmisiones de señal de integridad para el monitoreo y control de los sistemas auxiliares. Independientemente, todos los cables dentro de la góndola deben ofrecer resistencia a los aceites y al ozono, así como a los retardantes de llama para maximizar la seguridad.

Los cables de baja tensión más pequeños utilizados en la góndola y la torre están diseñados para resistir la torsión y la vibración, al tiempo que proporcionan propiedades eléctricas estables en un amplio rango de temperatura.

Foto: General Cable

¿Dónde se utilizan los cables de alta tensión en una turbina eólica?

Los cables de alto voltaje conectan el generador a los paneles de conversión de energía. Los voltajes típicos del generador van desde aproximadamente 650 a 800V. Normalmente, un solo cable no es lo suficientemente grande para manejar la corriente generada para cada fase, por lo que es necesario combinar varios cables en paralelo para acomodar corrientes de hasta 2,400 A por fase. Las limitaciones de espacio y el calor latente dentro de la góndola requieren que el cable combine un alto número de conductores flexibles con una gran sección transversal y un aislamiento termoestable.

Cuando el voltaje que baja la torre es menor que los 35 kV para el sistema de recolección, un transformador elevador en la base de la torre aumenta el voltaje para cumplir con el requisito de 35 kV. En la subestación, el voltaje vuelve a incrementarse para alcanzar el rango operativo de 138 a 345 kV típico de las líneas aéreas desnudas.

¿Cuáles son las propiedades mecánicas de los cables subterráneos y aéreos?

El sistema de recolección subterránea de 35 kV (cables de 35 kV) debe ser resistente y adecuado para los requisitos mecánicos asociados con las aplicaciones enterradas directamente. Estos cables deben soportar cambios en las condiciones del terreno, como el suelo seco que hace que los cables se calienten más, o los suelos húmedos donde la humedad puede afectar la vida útil prolongada del cable. Las líneas aéreas de transmisión deben soportar los entornos ventosos esperados en las ubicaciones de los parques eólicos y las preocupaciones ambientales, como la carga de hielo.

Si bien las líneas de transmisión aéreas se utilizan para una conexión final a la red, el sistema de recolección dentro del parque eólico es estático y subterráneo. Al igual que con cualquier sistema subterráneo, las reparaciones son extremadamente costosas. Los cables de media tensión utilizados en los sistemas de recolección de parques eólicos deben diseñarse con materiales calificados, probarse y demostrarse que demuestren fiabilidad y rendimiento a largo plazo para una vida útil subterránea prolongada. Deben soportar los rigores y los desafíos asociados con las técnicas de instalación enterrada y los peligros potenciales, como el ingreso de agua. Los conductores bloqueados por agua, los neutros concéntricos, la cubierta y el cable completado son características críticas que pueden evitar la penetración longitudinal y la humedad del agua a lo largo del conductor y debajo de la cubierta del cable exterior.

¿Qué nuevos desarrollos en cables deben conocer los técnicos eólicos?

Para establecer un sistema de recolección más eficiente y respetuoso con el medio ambiente para aplicaciones de energía eólica, los técnicos eólicos e ingenieros eléctricos del sitio deben tener en cuenta el cable de media tensión de utilidad rediseñado, EmPowr Link CL Advantage. Es un cable más robusto de 35 kV para condiciones de suelo hostil. Cuenta con un diseño más pequeño y liviano con neutros concéntricos planos para proteger el núcleo del cable de la instalación y los daños ambientales. Esto proporciona una medida adicional de enfriamiento, un sistema de blindaje eficiente, menor pérdida de línea y mejor resistencia a la deformación.

Para las líneas de transmisión aéreas, la tecnología E3X permite a las empresas de servicios públicos optimizar la red eléctrica al agregar más capacidad y controlar las pérdidas con importantes ahorros operativos a largo plazo y de primer costo. TransPowr con tecnología E3X presenta un recubrimiento delgado y duradero que se aplica a la superficie de los conductores aéreos desnudos de General Cable. Este revestimiento de disipación de calor aumenta la emisividad y reduce la capacidad de absorción, mejorando la eficacia de la energía y la eficiencia al permitir una clasificación de ampacidad más alta, temperatura de funcionamiento reducida y pérdidas más bajas para un tamaño de conductor determinado, o un tamaño de conductor reducido para una calificación de ampacidad dada. Dependiendo de las condiciones de operación, un conductor superior desnudo con tecnología E3X puede ofrecer hasta un 20% de reducción en los costos iniciales del proyecto, hasta un 25% de aumento de la capacidad de carga, hasta un 25% menos de pérdida de línea y hasta un 30% de temperatura de operación reducida.

Las últimas secciones son suministradas por Karen Wilkinson en General Cable.