En los productos de cables y alambres, las estructuras de apantallamiento se dividen en dos conceptos distintos: apantallamiento electromagnético y apantallamiento de campo eléctrico. El apantallamiento electromagnético se utiliza principalmente para evitar que los cables de señales de alta frecuencia (como los cables de RF y los cables electrónicos) causen interferencias al entorno externo o para impedir que las ondas electromagnéticas externas interfieran con cables que transmiten corrientes débiles (como los cables de señal y medición), así como para reducir la interferencia mutua entre cables. El apantallamiento de campo eléctrico, por otro lado, está diseñado para equilibrar los campos eléctricos intensos en la superficie del conductor o del aislamiento de los cables de alimentación de media y alta tensión.
1. Estructura y requisitos de las capas de protección del campo eléctrico
El blindaje de los cables de alimentación se divide en blindaje de conductores, blindaje de aislamiento y blindaje metálico. Según las normas pertinentes, los cables con una tensión nominal superior a 0,6/1 kV deben contar con una capa de blindaje metálico, que puede aplicarse a los núcleos aislados individuales o al núcleo completo del cable. Para cables con una tensión nominal de al menos 3,6/6 kV y aislamiento de polietileno reticulado (XLPE), o cables con una tensión nominal de al menos 3,6/6 kV y aislamiento fino de caucho de etileno propileno (EPR) (o aislamiento grueso con una tensión nominal de al menos 6/10 kV), también se requiere una estructura de blindaje semiconductora interna y externa.
(1) Blindaje de conductores y blindaje de aislamiento
Blindaje del conductor (blindaje semiconductor interno): debe ser no metálico y constar de material semiconductor extruido o una combinación de cinta semiconductora envuelta alrededor del conductor seguida de material semiconductor extruido.
Blindaje de aislamiento (blindaje semiconductor externo): se extruye directamente sobre la superficie exterior de cada núcleo aislado y se adhiere firmemente a la capa de aislamiento o se puede despegar de ella.
Las capas semiconductoras interna y externa extruidas deben estar firmemente adheridas al aislamiento, con una interfaz lisa, libre de marcas visibles de cableado del conductor, bordes afilados, partículas, quemaduras o rayones. La resistividad antes y después del envejecimiento no debe superar los 1000 Ω·m para la capa de blindaje del conductor ni los 500 Ω·m para la capa de blindaje del aislamiento.
Los materiales de blindaje semiconductores internos y externos se fabrican mezclando materiales aislantes correspondientes (como polietileno reticulado (XLPE) y caucho de etileno propileno (EPR)) con aditivos como negro de humo, agentes antienvejecimiento y copolímero de etileno-acetato de vinilo. Las partículas de negro de humo deben distribuirse uniformemente en el polímero, sin aglomeración ni dispersión deficiente.
El grosor de las capas de blindaje semiconductor interna y externa aumenta con la tensión nominal. Dado que la intensidad del campo eléctrico en la capa de aislamiento es mayor en el interior y menor en el exterior, el grosor de las capas de blindaje semiconductor también debe ser mayor en el interior y menor en el exterior. Para cables con tensiones nominales de 6 a 10 a 35 kV, el grosor de la capa interna suele oscilar entre 0,5 y 0,6 mm.
(2) Blindaje metálico
Los cables con una tensión nominal superior a 0,6/1 kV deben contar con una capa de blindaje metálico. Esta capa debe cubrir el exterior de cada núcleo aislado o del núcleo del cable. El blindaje metálico puede consistir en una o más cintas metálicas, trenzas metálicas, capas concéntricas de cables metálicos o una combinación de cables y cintas metálicas.
En Europa y los países desarrollados, donde se utilizan sistemas de doble circuito con puesta a tierra por resistencia y las corrientes de cortocircuito son más elevadas, se suele emplear blindaje de cable de cobre. En China, los sistemas de alimentación de un solo circuito con puesta a tierra por bobina de supresión de arco son más comunes, por lo que se suele utilizar blindaje de cinta de cobre. Los fabricantes de cables procesan las cintas de cobre duro adquiridas mediante corte y recocido para ablandarlas antes de su uso. Las cintas de cobre blando deben cumplir con la norma GB/T11091-2005 "Cintas de cobre para cables".
El blindaje de cinta de cobre debe consistir en una capa superpuesta de cinta de cobre blando o dos capas de cinta de cobre blando con espacio entre capas. El índice de superposición promedio debe ser del 15 % del ancho de la cinta, con un mínimo del 5 %. El espesor nominal de la cinta de cobre no debe ser inferior a 0,12 mm para cables unipolares ni inferior a 0,10 mm para cables multipolares. El espesor mínimo no debe ser inferior al 90 % del valor nominal.
El blindaje de cables de cobre consiste en cables de cobre blando enrollados de forma flexible, con la superficie asegurada mediante cables o cintas de cobre enrollados al revés. Su resistencia debe cumplir con la norma GB/T3956-2008 "Conductores de cables", y su sección transversal nominal debe determinarse en función de la capacidad de corriente de falla.
2. Funciones de las capas de blindaje y su relación con los valores nominales de voltaje
(1) Funciones del blindaje semiconductor interno y externo
Los conductores de cable suelen estar compuestos por múltiples hilos trenzados y compactados. Durante la extrusión del aislamiento, las separaciones locales, las rebabas o las irregularidades superficiales entre la superficie del conductor y la capa de aislamiento pueden causar la concentración del campo eléctrico, lo que provoca descargas parciales y arborización, que degradan el rendimiento eléctrico. Al extruir una capa de material semiconductor (blindaje del conductor) entre la superficie del conductor y la capa de aislamiento, este se adhiere firmemente al aislamiento. Dado que la capa semiconductora tiene el mismo potencial que el conductor, las separaciones entre ambos no experimentarán efectos de campo eléctrico, lo que previene las descargas parciales.
De igual manera, los espacios entre la superficie exterior del aislamiento y la cubierta metálica (o blindaje metálico) también pueden provocar descargas parciales, especialmente a tensiones nominales más altas. Al extruir una capa de material semiconductor (blindaje de aislamiento) sobre la superficie exterior del aislamiento, se forma una superficie equipotencial con la cubierta metálica, eliminando los efectos del campo eléctrico dentro de los espacios y previniendo las descargas parciales.
(2) Funciones del blindaje metálico
Las funciones del blindaje metálico incluyen: conducir corrientes capacitivas en condiciones normales, servir de canal para corrientes de cortocircuito (falla), confinar el campo eléctrico dentro del aislamiento (reduciendo la interferencia electromagnética con el entorno externo) y garantizar campos eléctricos uniformes (campos eléctricos radiales). En sistemas trifásicos de cuatro hilos, también actúa como línea neutra, transportando corrientes desequilibradas, y proporciona impermeabilización radial.
3. Acerca de OW Cable
Como proveedor líder de materias primas para cables y alambres, OW Cable ofrece polietileno reticulado (XLPE) de alta calidad, cintas de cobre, cables de cobre y otros materiales de blindaje ampliamente utilizados en la fabricación de cables de alimentación, cables de comunicación y cables especiales. Nuestros productos cumplen con las normas internacionales y nos comprometemos a ofrecer soluciones fiables de blindaje de cables a nuestros clientes.
Hora de publicación: 24 de marzo de 2025