Cabos isolados em XLPE: dispositivo, design, vantagens, aplicações

Atualmente, há um aumento constante na produção e consumo de cabos com isolamento XLPE no mercado russo de cabos e fios. A designação russa desses cabos é XLPE, a inglesa é XLPE, a alemã é VPE e a sueca é PEX.

Observemos as principais vantagens dos cabos com isolamento XLPE (cabos XLPE) sobre os cabos com isolamento de papel impregnado (cabos BPI):

• dependendo das condições de assentamento, o rendimento dos cabos XLPE é 1,2-1,3 vezes maior devido à temperatura permissível mais alta a longo prazo,

• a resistência térmica dos cabos XLPE em correntes de curto-circuito (SC) é maior devido à temperatura limite mais alta, as avarias específicas dos cabos XLPE são 10-15 vezes menores que as dos cabos BPI,

• longa vida útil do cabo XLPE (fornecido pelos fabricantes há mais de 50 anos),

• condições mais fáceis para instalação de cabos XLPE devido ao menor peso, diâmetro, raio de curvatura, ausência de bainha pesada de chumbo (ou alumínio),

• Os cabos XLPE podem ser colocados em temperaturas negativas (até -20 ° C) sem pré-aquecimento devido ao uso de materiais poliméricos para isolamento e revestimento,

• a ausência de componentes líquidos na construção de cabos XLPE reduz o tempo e os custos de instalação,

• Os cabos XLPE são extremamente ecológicos devido à ausência de vazamento de óleo e poluição ambiental em caso de falha,

• a higroscopicidade dos elementos estruturais do cabo XLPE é muito menor que a do cabo BPI, altas propriedades dielétricas do isolamento,

• Os cabos XLPE não têm restrições quanto à diferença de nível da rota do cabo.

Arroz. 1. Cabo isolado em XLPE

A principal característica dos cabos XLPE é seu isolamento fundamentalmente novo - polietileno reticulado... O polietileno como isolamento é conhecido há muito tempo. Mas o polietileno termoplástico convencional tem sérias desvantagens, a principal delas é uma forte deterioração no desempenho em temperaturas próximas ao ponto de fusão. O isolamento de polietileno termoplástico começa a perder sua forma, características elétricas e mecânicas já a uma temperatura de 85 ° C.

O isolamento XLPE mantém sua forma, características elétricas e mecânicas mesmo a 130 °C.

O termo «reticulação» ou «vulcanização» refere-se ao tratamento do polietileno a nível molecular. As ligações cruzadas formadas no processo de reticulação entre macromoléculas de polietileno criam uma estrutura tridimensional que determina as altas características elétricas e mecânicas do material, menor higroscopicidade e uma ampla faixa de temperatura operacional.

Na indústria global de cabos, duas tecnologias de reticulação são usadas na produção de cabos de energia, cuja principal diferença é o reagente com o qual ocorre o processo de reticulação do polietileno.

A tecnologia mais comum é a reticulação com peróxido, quando o polietileno é reticulado com a ajuda de produtos químicos especiais - peróxidos em um ambiente de gás neutro a uma determinada temperatura e pressão. Esta tecnologia permite obter um grau suficiente de reticulação ligação em toda a espessura do isolamento e garantir a ausência de inclusões de ar. Além de boas propriedades dielétricas, também possui uma faixa de temperatura operacional mais ampla do que outros materiais de isolamento de cabos e excelentes propriedades mecânicas. A tecnologia de peróxido é utilizada na produção de cabos de média e alta tensão.

Menos comum é a reticulação de força zero, onde compostos especiais (silanos) são adicionados ao polietileno para garantir a reticulação em uma temperatura mais baixa. O setor de aplicação dessa tecnologia mais barata abrange cabos de baixa e média tensão.

O primeiro fabricante russo de cabos XLPE em 1996 foi a empresa de Moscou ABB Moskabel, que usava a tecnologia de reticulação de peróxido. Em 2003, a JSC "Kamkabel" tornou-se o primeiro fabricante russo de cabos XLPE feitos de polietileno reticulado com silano.

Existem duas versões de cabos XLPE - três núcleos e um único núcleo. Os cabos XLPE são geralmente produzidos em um projeto de núcleo único (Fig. 2).

Arroz. 2.Vista externa de um cabo XLPE de núcleo único: 1- condutor de corrente selado de vários fios redondos, 2- blindagem ao longo do núcleo feita de polietileno reticulado semicondutor, 3- isolamento de polietileno reticulado, 4- blindagem ao longo do isolamento de polietileno reticulado semicondutor, 5 — camada de separação feita de fita semicondutora ou fita impermeabilizante semicondutora, 6 — blindagem de fios de cobre presos com fita de cobre, 7 — camada de separação de duas fitas de papel crepom, tecido emborrachado, fita de polímero ou fita de impermeabilização, 8 camadas de separação de alumínio - polietileno ou fita de mica, 9 invólucros de polietileno, PVC-plástico

Uma característica distintiva da versão de três núcleos do cabo XLPE é a presença de um enchimento de fase extrudado feito de polietileno ou mistura plástica de cloreto de polivinila (PVC).

O uso de cabos XLPE single-core permite, em primeiro lugar, garantir maior confiabilidade da fonte de alimentação devido a uma redução acentuada na probabilidade de um curto-circuito fase-fase. A probabilidade de destruição simultânea em um local do isolamento de dois cabos unipolares estruturalmente não relacionados (conectores ou mangas finais) corresponde à probabilidade de dano fase-fase de um barramento com barramentos isolados, ou seja, muito pequeno.

A probabilidade de faltas à terra monofásicas com cabos unipolares isolados em XLPE é muito menor do que com cabos BPI tripolares. Isso é alcançado tanto pelo design dos cabos XLPE de núcleo único quanto pelas propriedades dielétricas superiores do isolamento.

A versão single-core dos cabos XLPE permite uma seção transversal de fios condutores de corrente de até 800 mm. Cabos com essa seção transversal podem competir com sucesso com os barramentos usados ​​nos sistemas de fornecimento de energia de empresas com uso intensivo de energia.

A blindagem dos elementos do cabo é necessária para a compatibilidade eletromagnética do cabo com vários circuitos externos e para garantir a simetria do campo elétrico ao redor do núcleo do cabo e, portanto, criar condições mais favoráveis ​​para o funcionamento do isolamento. As blindagens internas são feitas de plástico semicondutor, a blindagem externa é feita de fios e tiras de cobre.

A bainha protetora externa protege os elementos internos do cabo da penetração de umidade e danos mecânicos durante a instalação e operação. As bainhas externas dos cabos XLPE são feitas de polietileno de alta resistência ou composto de PVC.

Arroz. 3. Cabo com isolamento XLPE APvPg

Designações alfanuméricas convencionais (marcação) de cabos com isolamento XLPE:

• A — condutor de alumínio, sem designação — condutor de cobre,

• PV — material isolante — polietileno reticulado (vulcanizado),

• P ou V — invólucro de polietileno ou plástico PVC,

• y — invólucro de polietileno reforçado com espessura aumentada,

• ng — bainha de composto de PVC com baixa inflamabilidade,

• ngd — invólucro feito de composto de PVC com baixa emissão de fumaça e gases,

• d — vedação longitudinal da tela com fitas impermeáveis,

• 1 ou 3 — o número de fios com corrente,

• 50-800 seção transversal do fio de transporte de corrente, mm2,

• vedação gzh do fio de transporte de corrente, 2 16-35 seção transversal da tela, mm,

• 1-500 — tensão nominal, kV.

Exemplo de designação: APvPg 1×240 / 35-10-cabo com núcleo de alumínio (A), isolamento XLPE (Pv), bainha de polietileno (P), blindagem (g), sólido (1), seção transversal do condutor 240 mm. blindagem seção transversal 35 mm, tensão nominal 10 kV.