El blindatge utilitzat en productes de cable té dos conceptes completament diferents: el blindatge electromagnètic i el blindatge del camp elèctric. El blindatge electromagnètic està dissenyat per evitar que els cables que transmeten senyals d'alta freqüència (com ara cables de radiofreqüència i cables electrònics) causin interferències externes o per bloquejar les ones electromagnètiques externes que interfereixin amb cables que transmeten corrents febles (com ara cables de senyal o de mesura), així com per reduir la diafonia entre cables. El blindatge del camp elèctric està dissenyat per equilibrar el fort camp elèctric a la superfície del conductor o a la superfície d'aïllament dels cables d'alimentació de mitjana i alta tensió.
1. Estructura i requisits de les capes de blindatge de camp elèctric
El blindatge dels cables d'alimentació inclou el blindatge del conductor, el blindatge de l'aïllament i el blindatge metàl·lic. Segons les normes pertinents, els cables amb una tensió nominal superior a 0,6/1 kV han de tenir una capa de blindatge metàl·lic, que es pot aplicar a cada nucli aïllat o al nucli del cable trenat multinucli. Per als cables aïllats amb XLPE amb una tensió nominal no inferior a 3,6/6 kV i els cables amb aïllament fi EPR amb una tensió nominal no inferior a 3,6/6 kV (o cables amb aïllament gruixut amb una tensió nominal no inferior a 6/10 kV), també es requereixen estructures de blindatge semiconductores internes i externes.
(1) Blindatge de conductors i blindatge d'aïllament
El blindatge del conductor (blindatge semiconductor intern) ha de ser no metàl·lic, consistent en material semiconductor extrudit o una cinta semiconductora embolicada al voltant del conductor seguida d'una capa semiconductora extrudida.
El blindatge aïllant (blindatge semiconductor exterior) és una capa semiconductora no metàl·lica extruïda directament sobre la superfície exterior de cada nucli aïllat, que es pot unir fermament a l'aïllament o bé es pot desprendre'n. Les capes semiconductores interiors i exteriors extruïdes han d'estar fermament unides a l'aïllament, amb interfícies llises, sense marques de filaments evidents i sense vores afilades, partícules, marques de cremades ni ratllades. La resistivitat abans i després de l'envelliment no ha de superar els 1000 Ω·m per a la capa de blindatge del conductor i els 500 Ω·m per a la capa de blindatge de l'aïllament.
Els materials de blindatge semiconductors interiors i exteriors es fabriquen barrejant els materials d'aïllament corresponents (com ara polietilè reticulat, cautxú d'etilè-propilè, etc.) amb negre de carboni, antioxidants, copolímer d'etilè-acetat de vinil i altres additius. Les partícules de negre de carboni s'han de dispersar uniformement dins del polímer, sense aglomeració ni mala dispersió.
El gruix de les capes de blindatge semiconductores interiors i exteriors augmenta amb el nivell de tensió. Com que la intensitat del camp elèctric a la capa d'aïllament és més alta a l'interior i més baixa a l'exterior, el gruix de les capes de blindatge semiconductores també hauria de ser més gran a l'interior que a l'exterior. En el passat, el blindatge semiconductor exterior es feia lleugerament més gruixut que l'interior per evitar ratllades degudes a un mal control de la fletxa o punxades causades per cintes de coure massa dures. Ara, amb la monitorització automàtica de la fletxa en línia i les cintes de coure tou recuit, la capa de blindatge semiconductora interior s'ha de fer lleugerament més gruixuda o igual a la capa exterior. Per a cables de 6–10–35 kV, el gruix de la capa interior és generalment de 0,5–0,6–0,8 mm.
(2) Blindatge metàl·lic
Els cables amb una tensió nominal superior a 0,6/1 kV han de tenir una capa de blindatge metàl·lic. La capa de blindatge metàl·lic s'ha d'aplicar a cada nucli aïllat o nucli de cable. El blindatge metàl·lic ha de consistir en una o més cintes metàl·liques, trenes metàl·liques, capes concèntriques de cables metàl·lics o una combinació de cables metàl·lics i cintes metàl·liques.
A Europa i altres països desenvolupats, a causa de l'ús de sistemes de doble circuit amb connexió a terra per resistència amb corrents de curtcircuit més elevats, s'utilitza habitualment el blindatge de cable de coure. Alguns fabricants incrusten cables de coure a la beina de separació o a la beina exterior per reduir el diàmetre del cable. A la Xina, excepte en alguns projectes clau que utilitzen sistemes de doble circuit amb connexió a terra per resistència, la majoria dels sistemes utilitzen fonts d'alimentació de circuit únic amb bobina de supressió d'arc, que limiten el corrent de curtcircuit al mínim, de manera que es pot utilitzar un blindatge de cinta de coure. Les fàbriques de cables processen les cintes de coure dur comprades tallant-les i recuit-les per aconseguir una certa elongació i resistència a la tracció (massa dures ratllaran la capa de blindatge aïllant, massa toves s'arrugaran) abans del seu ús. Les cintes de coure tou han de complir amb la norma GB/T11091-2005 Cinta de coure per a cables.
El blindatge de cinta de coure ha de consistir en una capa de cinta de coure tou superposada o dues capes de cinta de coure tou enrotllada helicoïdalment amb espais entre si. La taxa de superposició mitjana de la cinta de coure ha de ser del 15% de la seva amplada (valor nominal), i la taxa de superposició mínima no ha de ser inferior al 5%. El gruix nominal de la cinta de coure ha de ser d'almenys 0,12 mm per a cables unifilars i d'almenys 0,10 mm per a cables multifilars. El gruix mínim de la cinta de coure no ha de ser inferior al 90% del valor nominal. Depenent del diàmetre exterior del blindatge d'aïllament (≤25 mm o >25 mm), l'amplada de la cinta de coure sol ser de 30 a 35 mm.
El blindatge de cable de coure està fet de cables de coure tous enrotllats helicoïdalment, fixats amb un embolcall contrahelicoïdal de cables de coure o cintes de coure. La seva resistència ha de complir els requisits de la norma GB/T3956-2008 Conductors de cables, i la seva àrea de secció transversal nominal s'ha de determinar segons la capacitat de corrent de fallada. El blindatge de cable de coure es pot aplicar sobre la funda interior dels cables de tres nuclis o directament sobre l'aïllament, la capa de blindatge semiconductora exterior o una funda interior adequada dels cables d'un sol nucli. La separació mitjana entre cables de coure adjacents no ha de superar els 4 mm. La separació mitjana G es calcula mitjançant la fórmula:
on:
D – diàmetre del nucli del cable sota el blindatge del fil de coure, en mm;
d – diàmetre del cable de coure, en mm;
n – nombre de cables de coure.
2. El paper de les capes de blindatge i la seva relació amb els nivells de voltatge
(1) Funció del blindatge semiconductor interior i exterior
Els conductors de cable generalment es compacten a partir de múltiples fils trenats. Durant l'extrusió de l'aïllament, poden existir buits, rebaves i altres irregularitats superficials entre la superfície del conductor i la capa d'aïllament, cosa que provoca una concentració del camp elèctric, que porta a una descàrrega local en un espai d'aire i una descàrrega per arboricultura, i redueix el rendiment dielèctric. En extrudir una capa de material semiconductor (blindatge del conductor) sobre la superfície del conductor, es garanteix un contacte estret amb l'aïllament. Com que la capa semiconductora i el conductor tenen el mateix potencial, fins i tot si hi ha buits entre ells, no hi haurà acció del camp elèctric, cosa que evita les descàrregues parcials.
De la mateixa manera, hi ha espais entre la superfície d'aïllament exterior i la funda metàl·lica (o blindatge metàl·lic), i com més alt sigui el nivell de voltatge, més probable és que es produeixi una descàrrega en un espai d'aire. En extrudir una capa semiconductora (blindatge aïllant) sobre la superfície d'aïllament exterior, es forma una superfície equipotencial exterior amb la funda metàl·lica, eliminant els camps elèctrics als espais i evitant descàrregues parcials.
(2) Funció del blindatge metàl·lic
Les funcions del blindatge metàl·lic inclouen: transportar el corrent capacitiu en condicions normals, servir com a camí per al corrent de curtcircuit durant les fallades; confinar el camp elèctric dins de l'aïllament (reduint la interferència electromagnètica externa) i garantir un camp elèctric radial uniforme; actuar com a línia neutra en sistemes trifàsics de quatre fils per transportar el corrent desequilibrat; i proporcionar protecció radial contra el bloqueig d'aigua.
Data de publicació: 28 de juliol de 2025