A estrutura do cabo parece simples, na verdade, cada componente tem sua própria finalidade importante, portanto, cada material componente deve ser cuidadosamente selecionado ao fabricar o cabo, para garantir a confiabilidade do cabo feito desses materiais durante a operação.
1. Material condutor
Historicamente, os materiais utilizados nos condutores de cabos de energia eram cobre e alumínio. O sódio também foi brevemente testado. O cobre e o alumínio apresentam melhor condutividade elétrica, e a quantidade de cobre é relativamente menor ao transmitir a mesma corrente, de modo que o diâmetro externo do condutor de cobre é menor que o do condutor de alumínio. O preço do alumínio é significativamente menor que o do cobre. Além disso, como a densidade do cobre é maior que a do alumínio, mesmo que a capacidade de condução de corrente seja a mesma, a seção transversal do condutor de alumínio é maior que a do condutor de cobre, mas o cabo do condutor de alumínio ainda é mais leve que o cabo do condutor de cobre.
2. Materiais de isolamento
Existem muitos materiais isolantes que podem ser utilizados em cabos de energia de média tensão, incluindo materiais de isolamento de papel impregnado tecnologicamente avançados, utilizados com sucesso há mais de 100 anos. Atualmente, o isolamento de polímero extrudado é amplamente aceito. Entre os materiais isolantes de polímero extrudado estão PE (PEBD e PEAD), XLPE, WTR-XLPE e EPR. Esses materiais são termoplásticos e termofixos. Os materiais termoplásticos se deformam quando aquecidos, enquanto os materiais termofixos mantêm sua forma em temperaturas de operação.
2.1. Isolamento de papel
No início de sua operação, os cabos com isolamento de papel suportam apenas uma pequena carga e são relativamente bem conservados. No entanto, usuários avançados continuam a fabricar cabos com cargas cada vez maiores, e as condições originais de uso não são mais adequadas às necessidades do cabo atual, de modo que a boa experiência original não garante que a operação futura do cabo seja boa. Nos últimos anos, os cabos com isolamento de papel têm sido raramente utilizados.
2.2.PVC
O PVC ainda é usado como material isolante para cabos de baixa tensão de 1 kV e também como material de revestimento. No entanto, a aplicação de PVC no isolamento de cabos está sendo rapidamente substituída por XLPE, e a aplicação em revestimento está sendo rapidamente substituída por polietileno linear de baixa densidade (PEBDL), polietileno de média densidade (PEMD) ou polietileno de alta densidade (PEAD), e cabos sem PVC apresentam custos de ciclo de vida mais baixos.
2.3. Polietileno (PE)
O polietileno de baixa densidade (PEBD) foi desenvolvido na década de 1930 e atualmente é usado como resina base para materiais de polietileno reticulado (XLPE) e polietileno reticulado resistente à água (WTR-XLPE). No estado termoplástico, a temperatura máxima de operação do polietileno é de 75 °C, que é inferior à temperatura de operação de cabos isolados com papel (80 a 90 °C). Esse problema foi resolvido com o advento do polietileno reticulado (XLPE), que pode atingir ou exceder a temperatura de serviço de cabos isolados com papel.
2.4.Polietileno reticulado (XLPE)
XLPE é um material termoendurecível feito pela mistura de polietileno de baixa densidade (PEBD) com um agente de reticulação (como peróxido).
A temperatura máxima de operação do condutor do cabo isolado XLPE é de 90 °C, o teste de sobrecarga é de até 140 °C e a temperatura de curto-circuito pode chegar a 250 °C. O XLPE tem excelentes características dielétricas e pode ser usado na faixa de tensão de 600 V a 500 kV.
2.5. Polietileno reticulado resistente à água (WTR-XLPE)
O fenômeno da árvore d'água reduz a vida útil do cabo XLPE. Existem muitas maneiras de reduzir o crescimento da árvore d'água, mas uma das mais comumente aceitas é o uso de materiais isolantes especialmente projetados para inibir o crescimento da árvore d'água, chamados de polietileno reticulado resistente à água WTR-XLPE.
2.6. Borracha de etileno propileno (EPR)
O EPR é um material termoendurecível composto por etileno e propileno (às vezes um terceiro monômero), e o copolímero dos três monômeros é chamado de borracha de etileno-propileno-dieno (EPDM). Em uma ampla faixa de temperatura, o EPR permanece macio e apresenta boa resistência ao efeito corona. No entanto, a perda dielétrica do material EPR é significativamente maior do que a do XLPE e do WTR-XLPE.
3. Processo de vulcanização de isolamento
O processo de reticulação é específico para o polímero utilizado. A fabricação de polímeros reticulados começa com um polímero de matriz, ao qual são adicionados estabilizantes e reticulantes para formar uma mistura. O processo de reticulação adiciona mais pontos de conexão à estrutura molecular. Uma vez reticulada, a cadeia molecular do polímero permanece elástica, mas não pode ser completamente separada em uma massa fundida fluida.
4. Materiais de blindagem de condutores e blindagem isolante
A camada de blindagem semicondutora é extrudada na superfície externa do condutor e do isolamento para uniformizar o campo elétrico e contê-lo no núcleo isolado do cabo. Este material contém negro de fumo de grau de engenharia para permitir que a camada de blindagem do cabo atinja uma condutividade estável dentro da faixa necessária.
Horário da publicação: 12/04/2024