A blindagem utilizada em fios e cabos possui dois conceitos completamente diferentes: blindagem eletromagnética e blindagem de campo elétrico. A blindagem eletromagnética é projetada para impedir que cabos que transmitem sinais de alta frequência (como cabos de RF e cabos eletrônicos) causem interferência externa ou para bloquear ondas eletromagnéticas externas que interfiram em cabos que transmitem correntes fracas (como cabos de sinal ou de medição), além de reduzir a diafonia entre os fios. A blindagem de campo elétrico é projetada para equilibrar o forte campo elétrico na superfície do condutor ou na superfície do isolamento de cabos de energia de média e alta tensão.
1. Estrutura e Requisitos das Camadas de Blindagem de Campo Elétrico
A blindagem de cabos de energia inclui blindagem do condutor, blindagem do isolamento e blindagem metálica. De acordo com as normas pertinentes, cabos com tensão nominal superior a 0,6/1 kV devem possuir uma camada de blindagem metálica, que pode ser aplicada a cada condutor isolado ou ao condutor do cabo multicondutor. Para cabos com isolamento em XLPE com tensão nominal não inferior a 3,6/6 kV e cabos com isolamento fino em EPR com tensão nominal não inferior a 3,6/6 kV (ou cabos com isolamento espesso com tensão nominal não inferior a 6/10 kV), também são necessárias estruturas de blindagem semicondutora interna e externa.
(1) Blindagem do condutor e blindagem do isolamento
A blindagem do condutor (blindagem semicondutora interna) deve ser não metálica, consistindo em material semicondutor extrudado ou uma fita semicondutora enrolada ao redor do condutor, seguida por uma camada semicondutora extrudada.
A blindagem de isolamento (blindagem semicondutora externa) é uma camada semicondutora não metálica extrudada diretamente sobre a superfície externa de cada condutor isolado, podendo estar firmemente aderida ao isolamento ou ser removível. As camadas semicondutoras interna e externa extrudadas devem estar firmemente aderidas ao isolamento, com interfaces lisas, sem marcas de filamentos visíveis, arestas vivas, partículas, marcas de queimadura ou arranhões. A resistividade antes e depois do envelhecimento não deve exceder 1000 Ω·m para a camada de blindagem do condutor e 500 Ω·m para a camada de blindagem do isolamento.
Os materiais de blindagem semicondutores internos e externos são fabricados misturando os materiais isolantes correspondentes (como polietileno reticulado, borracha de etileno-propileno, etc.) com negro de fumo, antioxidantes, copolímero de etileno-acetato de vinila e outros aditivos. As partículas de negro de fumo devem estar uniformemente dispersas dentro do polímero, sem aglomeração ou dispersão inadequada.
A espessura das camadas de blindagem semicondutora interna e externa aumenta com o nível de tensão. Como a intensidade do campo elétrico na camada isolante é maior no interior e menor no exterior, a espessura das camadas de blindagem semicondutora também deve ser maior no interior do que no exterior. No passado, a blindagem semicondutora externa era ligeiramente mais espessa que a interna para evitar arranhões devido ao controle inadequado da flecha ou perfurações causadas por fitas de cobre excessivamente rígidas. Atualmente, com o monitoramento automático online da flecha e fitas de cobre recozido e macio, a camada de blindagem semicondutora interna deve ser ligeiramente mais espessa ou igual à camada externa. Para cabos de 6–10–35 kV, a espessura da camada interna é geralmente de 0,5–0,6–0,8 mm.
(2) Blindagem metálica
Cabos com tensão nominal superior a 0,6/1 kV devem possuir uma camada de blindagem metálica. Essa camada deve ser aplicada a cada condutor isolado ou núcleo do cabo. A blindagem metálica deve consistir em uma ou mais fitas metálicas, tranças metálicas, camadas concêntricas de fios metálicos ou uma combinação de fios metálicos e fitas metálicas.
Na Europa e em outros países desenvolvidos, devido ao uso de sistemas de circuito duplo com aterramento resistivo e correntes de curto-circuito mais elevadas, a blindagem com fios de cobre é comum. Alguns fabricantes incorporam fios de cobre na bainha de separação ou na bainha externa para reduzir o diâmetro do cabo. Na China, com exceção de alguns projetos importantes que utilizam sistemas de circuito duplo com aterramento resistivo, a maioria dos sistemas utiliza fontes de alimentação de circuito único com aterramento por bobina de supressão de arco, o que limita a corrente de curto-circuito ao mínimo, permitindo o uso de blindagem com fita de cobre. As fábricas de cabos processam as fitas de cobre rígido adquiridas por meio de corte e recozimento para atingir um determinado alongamento e resistência à tração (fita muito rígida pode arranhar a camada de blindagem isolante, fita muito macia pode enrugar) antes do uso. As fitas de cobre macio devem estar em conformidade com a norma GB/T11091-2005 - Fita de Cobre para Cabos.
A blindagem com fita de cobre deve consistir em uma camada de fita de cobre macia sobreposta ou duas camadas de fita de cobre macia enroladas helicoidalmente com espaços entre elas. A taxa média de sobreposição da fita de cobre deve ser de 15% de sua largura (valor nominal), e a taxa mínima de sobreposição não deve ser inferior a 5%. A espessura nominal da fita de cobre deve ser de pelo menos 0,12 mm para cabos unipolares e de pelo menos 0,10 mm para cabos multipolares. A espessura mínima da fita de cobre não deve ser inferior a 90% do valor nominal. Dependendo do diâmetro externo da blindagem isolante (≤25 mm ou >25 mm), a largura da fita de cobre geralmente varia de 30 a 35 mm.
A blindagem de fios de cobre é feita de fios de cobre macios enrolados helicoidalmente, fixados com um enrolamento contra-helicoidal de fios de cobre ou fitas de cobre. Sua resistência deve atender aos requisitos da norma GB/T3956-2008 Condutores de Cabos, e sua área de seção transversal nominal deve ser determinada de acordo com a capacidade de corrente de curto-circuito. A blindagem de fios de cobre pode ser aplicada sobre a bainha interna de cabos trifásicos ou diretamente sobre o isolamento, a camada de blindagem semicondutora externa ou uma bainha interna apropriada de cabos unifásicos. O espaçamento médio entre os fios de cobre adjacentes não deve exceder 4 mm. O espaçamento médio G é calculado usando a fórmula:
onde:
D – diâmetro do núcleo do cabo sob a blindagem do fio de cobre, em mm;
d – diâmetro do fio de cobre, em mm;
n – número de fios de cobre.
2. O papel das camadas de blindagem e sua relação com os níveis de tensão
(1) Papel da blindagem semicondutora interna e externa
Os condutores de cabos são geralmente compactados a partir de múltiplos fios trançados. Durante a extrusão do isolamento, podem existir folgas, rebarbas e outras irregularidades na superfície entre o condutor e a camada isolante, causando concentração do campo elétrico, o que leva a descargas localizadas no espaço de ar e descargas arborescentes, reduzindo o desempenho dielétrico. Ao extrudar uma camada de material semicondutor (blindagem do condutor) sobre a superfície do condutor, garante-se um contato firme com o isolamento. Como a camada semicondutora e o condutor estão no mesmo potencial, mesmo que existam folgas entre eles, não haverá ação do campo elétrico, prevenindo assim descargas parciais.
Da mesma forma, existem espaços entre a superfície externa do isolamento e a bainha metálica (ou blindagem metálica), e quanto maior o nível de tensão, maior a probabilidade de ocorrer uma descarga no espaço de ar. Ao extrudar uma camada semicondutora (blindagem de isolamento) sobre a superfície externa do isolamento, forma-se uma superfície equipotencial externa com a bainha metálica, eliminando os campos elétricos nos espaços e prevenindo descargas parciais.
(2) Papel da blindagem metálica
As funções da blindagem metálica incluem: conduzir corrente capacitiva em condições normais, servindo como caminho para corrente de curto-circuito durante falhas; confinar o campo elétrico dentro do isolamento (reduzindo a interferência eletromagnética externa) e garantir um campo elétrico radial uniforme; atuar como linha neutra em sistemas trifásicos de quatro fios para conduzir corrente desequilibrada; e fornecer proteção radial contra bloqueio de água.
Data da publicação: 28/07/2025