A blindagem utilizada em fios e cabos possui dois conceitos completamente distintos: 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 medição), bem como para 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 de isolamento de cabos 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 aplicáveis, cabos com tensão nominal superior a 0,6/1 kV devem possuir uma camada de blindagem metálica, que pode ser aplicada a cada núcleo isolado ou ao núcleo do cabo multicondutor. Para cabos isolados 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 de material semicondutor extrudado ou de uma fita semicondutora enrolada ao redor do condutor, seguida por uma camada semicondutora extrudada.
A blindagem isolante (blindagem semicondutora externa) é uma camada semicondutora não metálica extrudada diretamente sobre a superfície externa de cada núcleo isolado, que pode ser firmemente aderida ou descascável do isolamento. As camadas semicondutoras interna e externa extrudadas devem ser firmemente aderidas ao isolamento, com interfaces lisas, sem marcas de fios aparentes e sem bordas afiadas, 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 produzidos pela mistura dos 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 ser uniformemente dispersas dentro do polímero, sem aglomeração ou dispersão deficiente.
A espessura das camadas de blindagem semicondutora interna e externa aumenta com o nível de tensão. Como a intensidade do campo elétrico na camada de isolamento é maior internamente e menor externamente, a espessura das camadas de blindagem semicondutora também deve ser maior internamente do que externamente. No passado, a blindagem semicondutora externa era ligeiramente mais espessa do que a interna para evitar arranhões devido ao controle inadequado da flecha ou perfurações causadas por fitas de cobre excessivamente duras. Agora, com o monitoramento automático on-line da flecha e fitas de cobre macio recozidas, 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. A camada de blindagem metálica deve ser aplicada a cada núcleo 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 duplo circuito aterrados por resistência com correntes de curto-circuito mais elevadas, a blindagem de fios de cobre é comumente utilizada. Alguns fabricantes incorporam fios de cobre na bainha de separação ou na bainha externa para reduzir o diâmetro do cabo. Na China, exceto em alguns projetos importantes que utilizam sistemas de duplo circuito aterrados por resistência, a maioria dos sistemas utiliza fontes de alimentação de circuito único aterradas por bobina de supressão de arco, que limitam a corrente de curto-circuito ao mínimo, permitindo o uso de blindagem de fita de cobre. As fábricas de cabos processam as fitas de cobre rígido adquiridas por meio de corte e recozimento para atingir um certo alongamento e resistência à tração (muito rígido riscará a camada de blindagem do isolamento, muito macio enrugará) 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 da fita de cobre deve consistir em uma camada de fita de cobre macia sobreposta ou duas camadas de fita de cobre macia enrolada helicoidalmente com folgas. 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 de isolamento (≤ 25 mm ou > 25 mm), a largura da fita de cobre é geralmente de 30 a 35 mm.
A blindagem de fios de cobre é feita de fios de cobre macios enrolados helicoidalmente, presos 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 falta. A blindagem de fios de cobre pode ser aplicada sobre a capa interna de cabos tripolares ou diretamente sobre o isolamento, a camada externa de blindagem semicondutora ou uma capa interna apropriada de cabos unipolares. A folga média entre fios de cobre adjacentes não deve exceder 4 mm. A folga média G é calculada 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 superficiais entre a superfície do condutor e a camada de isolamento, causando concentração de campo elétrico, levando à descarga localizada no entreferro e à descarga de arvoreamento, reduzindo o desempenho dielétrico. A extrusão de uma camada de material semicondutor (blindagem do condutor) sobre a superfície do condutor garante um contato firme com o isolamento. Como a camada semicondutora e o condutor estão no mesmo potencial, mesmo que haja folgas entre eles, não haverá ação de campo elétrico, evitando assim descargas parciais.
Da mesma forma, existem lacunas 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 descarga no entreferro. Ao extrudar uma camada semicondutora (blindagem do isolamento) na superfície externa do isolamento, forma-se uma superfície equipotencial externa com a bainha metálica, eliminando campos elétricos nas lacunas e prevenindo descargas parciais.
(2) Papel da blindagem metálica
As funções da blindagem metálica incluem: conduzir corrente capacitiva em condições normais, servir como um 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 desbalanceada; e fornecer proteção radial contra bloqueio de água.
Data de publicação: 28 de julho de 2025