Nei prodotti per cavi e fili, 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 all'ambiente esterno o per bloccare le onde elettromagnetiche esterne che interferiscono con i cavi che trasmettono correnti deboli (come i cavi di segnale e di misura), nonché per ridurre le interferenze reciproche tra i cavi. La schermatura del campo elettrico, d'altra parte, è progettata per bilanciare i forti campi elettrici sulla superficie del conduttore o sulla superficie isolante dei cavi di alimentazione di media e alta tensione.
1. Struttura e requisiti degli strati di schermatura del campo elettrico
La schermatura dei cavi di alimentazione si suddivide in schermatura del conduttore, schermatura dell'isolamento e schermatura metallica. Secondo le normative vigenti, 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 che utilizzano isolamento in XLPE (polietilene reticolato), o per i cavi con una tensione nominale di almeno 3,6/6 kV che utilizzano 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 interna semiconduttrice): questa deve essere non metallica, costituita da materiale semiconduttore estruso o da una combinazione di nastro semiconduttore avvolto attorno al conduttore seguito da materiale semiconduttore estruso.
Schermatura isolante (schermatura semiconduttiva esterna): questa viene estrusa direttamente sulla superficie esterna di ciascun nucleo isolante ed è saldamente legata allo strato isolante oppure può essere rimossa.
Gli strati semiconduttori interni ed esterni estrusi devono aderire saldamente all'isolante, con un'interfaccia liscia priva di segni di intreccio del conduttore, spigoli vivi, particelle, bruciature o graffi evidenti. La resistività prima e dopo l'invecchiamento non deve superare i 1000 Ω·m per lo strato di schermatura del conduttore e i 500 Ω·m per lo strato di schermatura dell'isolante.
I materiali di schermatura semiconduttivi interni ed esterni sono realizzati miscelando i corrispondenti materiali isolanti (come il polietilene reticolato (XLPE) e la gomma etilene-propilene (EPR)) con additivi quali nerofumo, agenti anti-invecchiamento e copolimero etilene-vinil acetato. Le particelle di nerofumo devono essere distribuite uniformemente nel polimero, senza agglomerazione o dispersione insufficiente.
Lo spessore degli strati di schermatura semiconduttiva interno ed esterno 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 semiconduttiva 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 tipicamente da 0,5~0,6~0,8 mm.
(2) Schermatura metallica
I cavi con una tensione nominale superiore a 0,6/1 kV devono essere dotati di uno strato di schermatura metallica. Tale strato deve ricoprire la parte esterna di ciascun conduttore isolato o del conduttore 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 si utilizzano sistemi a doppio circuito con messa a terra resistiva e le correnti di cortocircuito sono più elevate, si impiega spesso la schermatura con filo di rame. In Cina, sono più comuni i sistemi di alimentazione a circuito singolo con messa a terra tramite bobina di soppressione dell'arco, pertanto si utilizza tipicamente la schermatura con nastro di rame. I produttori di cavi trattano i nastri di rame rigido acquistati mediante taglio e ricottura per ammorbidirli prima dell'uso. I nastri di rame ammorbiditi devono essere conformi alla norma GB/T11091-2005 "Nastri di rame per cavi".
La schermatura con nastro di rame deve essere costituita da un singolo strato di nastro di rame morbido sovrapposto o da due strati di nastro di rame morbido avvolto a intercapedine. Il grado di sovrapposizione medio deve essere pari al 15% della larghezza del nastro, con un grado 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 morbido avvolti in modo lasco, con la superficie fissata da fili o nastri di rame avvolti in senso inverso. La sua resistenza deve essere conforme alla norma GB/T3956-2008 "Conduttori per cavi" e la sua sezione nominale deve essere determinata in base alla capacità di corrente 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 tipicamente costituiti da più fili intrecciati e compattati. Durante l'estrusione dell'isolamento, eventuali spazi vuoti, bave o irregolarità superficiali tra la superficie del conduttore e lo strato isolante possono causare una concentrazione del campo elettrico, con conseguenti scariche parziali e scariche 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, si ottiene un legame saldo con l'isolamento. Poiché lo strato semiconduttore si trova allo stesso potenziale del conduttore, eventuali spazi vuoti tra di essi non saranno soggetti agli effetti del campo elettrico, prevenendo così le scariche parziali.
Analogamente, anche gli spazi tra la superficie esterna dell'isolamento e la guaina metallica (o schermatura metallica) possono causare scariche parziali, soprattutto a tensioni nominali più elevate. Estrudendo uno strato di materiale semiconduttore (schermatura isolante) sulla superficie esterna dell'isolamento, si crea una superficie equipotenziale con la guaina metallica, eliminando gli effetti del campo elettrico all'interno degli spazi 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 (di guasto), confinare il campo elettrico all'interno dell'isolamento (riducendo le interferenze elettromagnetiche verso 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 fornisce impermeabilizzazione radiale.
3. Informazioni su OW Cable
In qualità di fornitore leader di materie prime per fili e cavi, OW Cable offre polietilene reticolato (XLPE) di alta qualità, nastri di rame, fili di rame e altri materiali di schermatura 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 di schermatura per cavi affidabili.
Data di pubblicazione: 24 marzo 2025