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 señal de alta frecuencia (como los cables de RF y los cables electrónicos) causen interferencias en el entorno externo o para bloquear las ondas electromagnéticas externas que interfieren con los cables que transmiten corrientes débiles (como los cables de señal y de medición), así como para reducir la interferencia mutua entre cables. El apantallamiento de campo eléctrico, por otro lado, está diseñado para equilibrar los fuertes campos eléctricos en la superficie del conductor o en la superficie de aislamiento de los cables de alimentación de media y alta tensión.
1. Estructura y requisitos de las capas de blindaje contra campos eléctricos
El apantallamiento de los cables de potencia se divide en apantallamiento del conductor, apantallamiento del aislamiento y apantallamiento metálico. Según las normas pertinentes, los cables con una tensión nominal superior a 0,6/1 kV deben tener una capa de apantallamiento metálico, que puede aplicarse a los conductores aislados individualmente o al núcleo del cable en su conjunto. Para cables con una tensión nominal de al menos 3,6/6 kV que utilizan aislamiento de XLPE (polietileno reticulado), o cables con una tensión nominal de al menos 3,6/6 kV que utilizan aislamiento delgado de EPR (caucho de etileno propileno) (o aislamiento grueso con una tensión nominal de al menos 6/10 kV), también se requiere una estructura de apantallamiento semiconductora interna y externa.
(1) Blindaje de conductores y blindaje de aislamiento
Blindaje del conductor (blindaje semiconductor interno): Este debe ser no metálico y consistir en material semiconductor extruido o una combinación de cinta semiconductora enrollada alrededor del conductor seguida de material semiconductor extruido.
Blindaje aislante (blindaje semiconductor exterior): Este se extruye directamente sobre la superficie exterior de cada núcleo aislado y se adhiere firmemente a la capa aislante o se puede despegar de ella.
Las capas semiconductoras internas y externas extruidas deben estar firmemente adheridas al aislamiento, con una interfaz lisa, libre de marcas visibles de trenzado del conductor, bordes afilados, partículas, quemaduras o arañazos. La resistividad antes y después del envejecimiento no debe superar los 1000 Ω·m para la capa de apantallamiento del conductor y los 500 Ω·m para la capa de apantallamiento del aislamiento.
Los materiales de blindaje semiconductor interno y externo 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 estar distribuidas uniformemente en el polímero, sin aglomeración ni mala dispersión.
El grosor de las capas de apantallamiento semiconductoras internas y externas aumenta con la tensión nominal. Dado que la intensidad del campo eléctrico en la capa aislante es mayor en el interior y menor en el exterior, el grosor de las capas de apantallamiento semiconductoras también debe ser mayor en el interior y menor en el exterior. Para cables con una tensión nominal de 6, 10 y 35 kV, el grosor de la capa interna suele oscilar entre 0,5, 0,6 y 0,8 mm.
(2) Blindaje metálico
Los cables con una tensión nominal superior a 0,6/1 kV deben contar con una capa de apantallamiento metálico. Esta capa debe cubrir la superficie exterior de cada conductor aislado o del núcleo del cable. El apantallamiento metálico puede consistir en una o más cintas metálicas, trenzas metálicas, capas concéntricas de alambres metálicos o una combinación de alambres y cintas metálicas.
En Europa y los países desarrollados, donde se utilizan sistemas de doble circuito con puesta a tierra resistiva y las corrientes de cortocircuito son más elevadas, se suele emplear blindaje con hilo de cobre. En China, son más comunes los sistemas de alimentación de circuito único con puesta a tierra mediante bobina de supresión de arco, por lo que se suele utilizar blindaje con 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 apantallamiento con cinta de cobre debe consistir en una capa de cinta de cobre flexible superpuesta o dos capas de cinta de cobre flexible con separación entre ellas. La superposición promedio debe ser del 15 % del ancho de la cinta, con una superposición mínima del 5 %. El espesor nominal de la cinta de cobre debe ser de al menos 0,12 mm para cables monofásicos y de al menos 0,10 mm para cables multifásicos. El espesor mínimo debe ser de al menos el 90 % del valor nominal.
El apantallamiento de alambre de cobre consiste en alambres de cobre blandos enrollados holgadamente, con la superficie asegurada mediante alambres o cintas de cobre enrollados en sentido inverso. 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 las tensiones nominales.
(1) Funciones del blindaje semiconductor interno y externo
Los conductores de cable suelen estar formados por múltiples hilos trenzados y compactados. Durante la extrusión del aislamiento, las pequeñas fisuras, rebabas o irregularidades superficiales entre la superficie del conductor y la capa aislante pueden provocar la concentración del campo eléctrico, dando lugar a descargas parciales y arborescencia, lo que degrada el rendimiento eléctrico. Al extruir una capa de material semiconductor (apantallamiento del conductor) entre la superficie del conductor y la capa aislante, se logra una unión firme con el aislamiento. Dado que la capa semiconductora se encuentra al mismo potencial que el conductor, las fisuras entre ambos no experimentarán efectos de campo eléctrico, evitando así las descargas parciales.
De igual modo, los espacios entre la superficie de aislamiento exterior y la cubierta metálica (o blindaje metálico) también pueden provocar descargas parciales, especialmente a tensiones elevadas. Al extruir una capa de material semiconductor (blindaje aislante) sobre la superficie de aislamiento exterior, se forma una superficie equipotencial con la cubierta metálica, eliminando los efectos del campo eléctrico en los espacios y evitando las descargas parciales.
(2) Funciones del blindaje metálico
Las funciones del blindaje metálico incluyen: conducir corrientes capacitivas en condiciones normales, servir como vía para corrientes de cortocircuito (fallas), confinar el campo eléctrico dentro del aislamiento (reduciendo la interferencia electromagnética al 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, alambres de cobre y otros materiales de apantallamiento ampliamente utilizados en la fabricación de cables de alimentación, cables de comunicación y cables especiales. Nuestros productos cumplen con los estándares internacionales y nos comprometemos a brindar soluciones confiables de apantallamiento de cables a nuestros clientes.
Fecha de publicación: 24 de marzo de 2025