La struttura di base di un cavo elettrico è progettata a strati, ognuno dei quali svolge funzioni specifiche per garantire una trasmissione sicura, efficiente e affidabile dell'energia elettrica dalla fonte di generazione all'utente finale. Questa progettazione modulare consente ai cavi di adattarsi a diverse esigenze, dalla distribuzione a bassa tensione alla trasmissione ad altissima tensione, e di resistere a sollecitazioni meccaniche, chimiche e ambientali durante l'installazione e il funzionamento a lungo termine.
La struttura e le funzioni dettagliate sono le seguenti:
1. Conduttore (nucleo conduttivo)
Funzione: funge da canale centrale per la trasmissione di energia elettrica, il trasporto di corrente e la determinazione della capacità di trasporto di corrente e dell'efficienza di conduttività del cavo.
Materiali e processi: tipicamente realizzati in rame ricotto altamente conduttivo (bassa resistività, buona flessibilità) o conduttori in alluminio trafilato. Per bilanciare flessibilità e resistenza, i conduttori sono spesso formati intrecciando regolarmente più fili sottili. Le loro sezioni trasversali sono ottimizzate per riempire ermeticamente lo spazio isolante e migliorare la dissipazione del calore.
2. Strati di schermatura
Funzione: questa coppia di strati semiconduttori forma un “sistema di equalizzazione”, fondamentale per garantire una distribuzione uniforme del campo elettrico nei cavi di media e alta tensione.
Schermatura del conduttore: estrusa saldamente sulla superficie del conduttore, riempie le irregolarità microscopiche e gli interstizi all'interno del conduttore intrecciato, prevenendo la scarica a corona e l'alberatura elettrica locale.
Schermo isolante: fissato saldamente sulla superficie esterna dello strato isolante, uniforma il campo elettrico e garantisce una transizione graduale allo strato esterno dello schermo metallico.
Materiale: entrambi sono materiali semiconduttori reticolabili, con resistività di volume solitamente controllata nell'intervallo da 10² a 10⁵ Ω·cm.
3. Strato isolante
Funzione: fornisce isolamento elettrico, resistendo alla tensione di esercizio e alle sovratensioni per prevenire guasti o perdite.
Materiali: Il materiale principale èPolietilene reticolato (XLPE)La gomma etilene-propilene (EPR) è utilizzata per applicazioni a media tensione e ad alta flessibilità. Il cloruro di polivinile (PVC) è utilizzato principalmente nelle reti di distribuzione a bassa tensione.
4. Strato di schermatura metallica
Funzione: fornisce un percorso per la corrente di guasto, la schermatura elettromagnetica e la protezione di messa a terra.
Forme:nastro di rameschermatura, schermatura a treccia di filo di rame o guaine metalliche ondulate (che svolgono anche una funzione di barriera radiale all'acqua).
5. Strato di riempimento
Funzione: riempie i vuoti nei cavi multipolari per mantenere la stabilità strutturale e fornisce un'ammortizzazione ausiliaria e protezione dall'umidità.
Materiale: Materiali non igroscopici come cordini di strappo in polipropilene (PP) o corde impermeabili.
6. Guaina interna
Funzione: protegge lo strato di schermatura metallica dalla corrosione e fornisce una barriera radiale preliminare contro acqua e umidità.
Materiali: Guaine in polietilene estruso (PE) o cloruro di polivinile (PVC). Per applicazioni che richiedono buone prestazioni di tenuta all'acqua, vengono spesso utilizzate guaine laminate in alluminio-polietilene.
7. Strato di armatura
Funzione: fornisce protezione meccanica contro lo schiacciamento durante l'interramento diretto, la trazione durante l'installazione e la tensione durante la posa sottomarina.
Tipi: armatura in nastro d'acciaio (principalmente per la resistenza alla compressione) o armatura in filo d'acciaio (per la resistenza alla trazione).
8. Guaina esterna
Funzione: Strato di protezione più esterno, resistente alla corrosione ambientale.
Materiale: guaina in PVC o PE, con possibilità di sviluppare materiali speciali ignifughi, privi di alogeni e a bassa emissione di fumi.
9. Costruzioni speciali
Struttura impermeabilizzante: guaine metalliche ondulate o polvere/nastri/gel impermeabilizzanti.
Struttura di protezione antincendio: gomma siliconica ceramificabile, nastri di mica o materiali a bassa emissione di fumi e zero alogeni (LSZH).
Integrazione intelligente: alcuni cavi integrano unità in fibra ottica per la misurazione della temperatura o per la comunicazione.
10. Esempio di struttura (cavo unipolare ad alta tensione)
Conduttore in rame → Schermo del conduttore → Isolamento XLPE → Schermo isolante → Schermo metallico ondulato → Guaina interna in PE → Armatura in filo d'acciaio → Guaina esterna.
11. Riepilogo
Un cavo di alimentazione è un prodotto di sistema progettato con precisione. La selezione dei materiali e l'implementazione dei processi per ogni strato influenzano profondamente l'efficienza di trasmissione, la durata e il livello di sicurezza del cavo. La moderna tecnologia dei cavi si sta evolvendo verso livelli di tensione più elevati, maggiore capacità, maggiore affidabilità, maggiore intelligenza e una maggiore sostenibilità ambientale.
Data di pubblicazione: 18-12-2025