Nei prodotti di fili e cavi, le strutture di schermatura si dividono in due concetti distinti: schermatura elettromagnetica e schermatura del campo elettrico. La schermatura elettromagnetica viene utilizzata principalmente per impedire che i cavi di segnale ad alta frequenza (come i cavi RF e i cavi elettronici) causino interferenze con l'ambiente esterno o per impedire che le onde elettromagnetiche esterne interferiscano con i cavi che trasmettono correnti deboli (come i cavi di segnale e di misura), nonché per ridurre l'interferenza reciproca tra i cavi. La schermatura del campo elettrico, invece, è progettata per bilanciare i forti campi elettrici sulla superficie del conduttore o sulla superficie isolante dei cavi di alimentazione a media e alta tensione.
1. Struttura e requisiti degli strati di schermatura del campo elettrico
La schermatura dei cavi di alimentazione si divide in schermatura del conduttore, schermatura dell'isolante e schermatura metallica. Secondo le norme pertinenti, i cavi con una tensione nominale superiore a 0,6/1 kV devono essere dotati di uno strato di schermatura metallica, che può essere applicato ai singoli conduttori isolati o all'intero conduttore del cavo. Per i cavi con una tensione nominale di almeno 3,6/6 kV con isolamento in XLPE (polietilene reticolato), o per i cavi con una tensione nominale di almeno 3,6/6 kV con isolamento sottile in EPR (gomma etilene propilene) (o isolamento spesso con una tensione nominale di almeno 6/10 kV), è richiesta anche una struttura di schermatura semiconduttiva interna ed esterna.
(1) Schermatura del conduttore e schermatura dell'isolamento
Schermatura del conduttore (schermatura semiconduttiva interna): deve essere non metallica e consistere in materiale semiconduttivo estruso o in una combinazione di nastro semiconduttivo avvolto attorno al conduttore seguito da materiale semiconduttivo estruso.
Schermatura isolante (schermatura semiconduttiva esterna): viene estrusa direttamente sulla superficie esterna di ciascun nucleo isolato ed è saldamente legata o staccabile dallo strato isolante.
Gli strati semiconduttivi estrusi, interno ed esterno, devono essere saldamente incollati all'isolante, con un'interfaccia liscia e priva di segni evidenti di trefolatura del conduttore, spigoli vivi, particelle, bruciature o graffi. La resistività prima e dopo l'invecchiamento non deve essere superiore a 1000 Ω·m per lo strato di schermatura del conduttore e non superiore a 500 Ω·m per lo strato di schermatura dell'isolante.
I materiali di schermatura semiconduttivi interni ed esterni sono realizzati miscelando materiali isolanti corrispondenti (come polietilene reticolato (XLPE) e gomma etilene-propilene (EPR)) con additivi come nerofumo, agenti anti-invecchiamento e copolimero di etilene-vinil acetato. Le particelle di nerofumo devono essere distribuite uniformemente nel polimero, senza agglomerazione o scarsa dispersione.
Lo spessore degli strati di schermatura semiconduttivi interni ed esterni aumenta con la tensione nominale. Poiché l'intensità del campo elettrico sullo strato isolante è maggiore all'interno e minore all'esterno, anche lo spessore degli strati di schermatura semiconduttivi dovrebbe essere maggiore all'interno e minore all'esterno. Per cavi con tensione nominale di 6~10~35 kV, lo spessore dello strato interno varia in genere da 0,5~0,6~0,8 mm.
(2) Schermatura metallica
I cavi con tensione nominale superiore a 0,6/1 kV devono essere dotati di uno strato di schermatura metallica. Lo strato di schermatura metallica deve coprire l'esterno di ciascun nucleo isolato o del nucleo del cavo. La schermatura metallica può essere costituita da uno o più nastri metallici, trecce metalliche, strati concentrici di fili metallici o una combinazione di fili e nastri metallici.
In Europa e nei paesi sviluppati, dove vengono utilizzati sistemi a doppio circuito con messa a terra tramite resistenza e le correnti di cortocircuito sono più elevate, si utilizza spesso la schermatura in filo di rame. In Cina, i sistemi di alimentazione a circuito singolo con messa a terra tramite bobina di soppressione dell'arco sono più comuni, quindi si utilizza tipicamente la schermatura con nastro di rame. I produttori di cavi trattano i nastri di rame duro acquistati tramite taglio e ricottura per ammorbidirli prima dell'uso. I nastri di rame morbido devono essere conformi allo standard GB/T11091-2005 "Nastri di rame per cavi".
La schermatura a nastro di rame deve essere costituita da uno strato di nastro di rame dolce sovrapposto o da due strati di nastro di rame dolce avvolto a intercapedine. Il tasso di sovrapposizione medio deve essere pari al 15% della larghezza del nastro, con un tasso di sovrapposizione minimo non inferiore al 5%. Lo spessore nominale del nastro di rame non deve essere inferiore a 0,12 mm per i cavi unipolari e non inferiore a 0,10 mm per i cavi multipolari. Lo spessore minimo non deve essere inferiore al 90% del valore nominale.
La schermatura in filo di rame è costituita da fili di rame dolce avvolti liberamente, con la superficie protetta da fili o nastri di rame avvolti in senso inverso. La sua resistenza deve essere conforme allo standard GB/T3956-2008 "Conduttori di cavi" e la sua sezione trasversale nominale deve essere determinata in base alla capacità di sopportare correnti di guasto.
2. Funzioni degli strati di schermatura e loro relazione con i valori di tensione
(1) Funzioni della schermatura semiconduttiva interna ed esterna
I conduttori dei cavi sono in genere costituiti da più fili intrecciati e compattati. Durante l'estrusione dell'isolante, fessure, sbavature o irregolarità superficiali tra la superficie del conduttore e lo strato isolante possono causare concentrazioni di campo elettrico, con conseguente scarica parziale e scarica ad albero, che degradano le prestazioni elettriche. Estrudendo uno strato di materiale semiconduttore (schermatura del conduttore) tra la superficie del conduttore e lo strato isolante, è possibile ottenere una solida adesione con l'isolante. Poiché lo strato semiconduttore è allo stesso potenziale del conduttore, eventuali fessure tra i due non subiranno gli effetti del campo elettrico, prevenendo così la scarica parziale.
Analogamente, anche gli spazi vuoti tra la superficie isolante esterna e la guaina metallica (o schermatura metallica) possono causare scariche parziali, soprattutto a tensioni nominali più elevate. Estrudendo uno strato di materiale semiconduttivo (schermatura isolante) sulla superficie isolante esterna, si forma una superficie equipotenziale con la guaina metallica, eliminando gli effetti del campo elettrico all'interno degli spazi vuoti e prevenendo le scariche parziali.
(2) Funzioni della schermatura metallica
Le funzioni della schermatura metallica includono: condurre correnti capacitive in condizioni normali, fungere da percorso per le correnti di cortocircuito (guasto), confinare il campo elettrico all'interno dell'isolamento (riducendo le interferenze elettromagnetiche con l'ambiente esterno) e garantire campi elettrici uniformi (campi elettrici radiali). Nei sistemi trifase a quattro fili, funge anche da linea neutra, trasportando correnti sbilanciate e garantendo l'impermeabilità radiale.
3. Informazioni su OW Cable
In qualità di fornitore leader di materie prime per fili e cavi, OW Cable fornisce polietilene reticolato (XLPE) di alta qualità, nastri di rame, fili di rame e altri materiali schermanti ampiamente utilizzati nella produzione di cavi di alimentazione, cavi di comunicazione e cavi speciali. I nostri prodotti sono conformi agli standard internazionali e ci impegniamo a fornire ai nostri clienti soluzioni affidabili per la schermatura dei cavi.
Data di pubblicazione: 24-03-2025