Guida alla selezione dei cavi da 35 kV: costruzione XLPE, portata e suggerimenti per l'acquisto

La specifica di un cavo da 35 kV per una nuova sottostazione di alimentazione o una linea di distribuzione industriale è una decisione che gli ingegneri raramente riescono a prendere due volte. Il cavo trasporterà la corrente di guasto, vedrà il calore del suolo e rimarrà in servizio per decenni. L'approccio giusto è quello da stabilire prima tre cose: la tensione del sistema, la capacità di trasporto di corrente richiesta in base al metodo di installazione effettivo e la resistenza termica al cortocircuito. Una volta fissati questi, la scelta del conduttore, dell'isolamento, della schermatura metallica e della guaina segue un breve elenco di opzioni pratiche esterne. Per la maggior parte dei progetti a 35 kV, la risposta economica e affidabile è un cavo isolato XLPE con uno strato di schermatura metallica e una guaina robusta adatta alle condizioni del terreno o del corridoio.

Cosa significa "cavo da 35 kV" in termini di progettazione

Sulla targhetta, un cavo da 35 kV è solitamente descritto dalla sua tensione nominale U0/U, non solo dalla tensione nominale del sistema. In un sistema trifase a 35 kV la portata del cavo deve essere 26/35 kV. Ciò significa che la tensione nominale tra conduttore e terra è 26 kV, mentre la tensione nominale tra le fasi è 35 kV. La tensione operativa massima dell'apparecchiatura per questa classe è 40,5 kV e lo spessore dell'isolamento e i valori della distanza elettrica indicati nello standard si basano su questo. Sia IEC 60502-2 che GB/T 12706.2 seguono la stessa logica.

Dall'esterno verso l'interno, un cavo da 35 kV è costituito da un conduttore, uno schermo conduttore semiconduttivo, un isolamento XLPE, uno schermo isolante semiconduttivo, uno schermo metallico e una guaina esterna. Il polietilene reticolato XLPE è lo standard del settore perché resiste a temperature operative più elevate rispetto al PVC. Temperature del conduttore di 90°C sono consentite sotto carico continuo e sovraccarichi di emergenza fino a 130°C possono essere tollerati per brevi periodi.

Cavo di alimentazione isolato XLPE da 3,6/6 kV a 26/35 kV Questo cavo di media e alta tensione è dotato di isolamento in polietilene reticolato, che consente il funzionamento a 90°C e una resistenza al cortocircuito fino a 250°C. È adatto per installazioni sotterranee, in trincee, in tunnel o sopraelevate, garantendo una trasmissione di potenza sicura e affidabile. Visualizza il prodotto →

Conduttore, isolamento, schermatura e guaina: le quattro decisioni che contano

• Materiale conduttore: scegli il rame quando lo spazio è ristretto, quando il percorso del cavo è breve o quando è necessaria la massima efficienza termica. Scegli l'alluminio su lunghi percorsi aerei o interrati dove il costo e il peso sono i fattori principali. Entrambi sono coperti dai requisiti dei conduttori a trefolo di Classe 2 nella norma IEC 60228.
• Composto isolante: XLPE è lo standard per 26/35 kV. Lo spessore nominale tipico dell'isolamento per questa classe di tensione è di circa 10,5 mm, a seconda dell'edizione standard e dei requisiti di cortocircuito.
• Schermo metallico: nastro di rame o schermo in filo di rame. La sezione dello schermo deve essere sufficientemente grande da sopportare la singola corrente di guasto linea-terra per il tempo di annullamento della protezione. Gli schermi in nastro di rame funzionano per conduttori più piccoli e livelli di guasto inferiori; gli schermi in filo di rame sono preferiti per conduttori più grandi e correnti di guasto più elevate.
• Guaina esterna: il PVC è stabile all'aria, facile da terminare e funziona bene all'interno. Il PE offre una migliore resistenza all'acqua nel terreno bagnato. Nelle aree soggette a termiti o roditori, aggiungi un composto protettivo specifico o utilizza un design che include uno strato protettivo aggiuntivo.

Non considerare lo schermo come un opzionale. In un cavo da 35 kV, lo schermo fa parte del sistema di sicurezza. Trasporta la corrente di carica capacitiva e, in caso di guasto, una corrente di guasto sostanziale fino all'intervento della protezione. Uno schermo troppo piccolo brucerà l'isolamento e creerà un secondo punto di guasto.

Portata in condizioni di installazione reali

La corrente nominale indicata sulla targa si basa solitamente su condizioni ideali. I progetti reali prevedono temperature ambientali superiori a 30°C, più cavi paralleli, radiazione solare o terreno con elevata resistività termica. La resistività termica del suolo, espressa in Km/W, è un valore cruciale. Un terreno di riempimento asciutto e compattato con un valore intorno a 1,0 Km/W è un presupposto standard, ma il terreno sabbioso o asciutto può raggiungere valori molto più elevati.

Quando i cavi sono installati in condotti o come più percorsi paralleli, la portata diminuisce ulteriormente. Il declassamento dipende dalla spaziatura dei condotti, dall'umidità del suolo e dal numero di circuiti caricati. Per i percorsi lunghi, la caduta di tensione diventa un altro fattore di controllo. Un cavo da 26/35 kV ha una resistenza specifica per chilometro, quindi la dimensione scelta deve soddisfare sia la caduta di tensione che la stabilità termica del cortocircuito, non solo la corrente continua.

Applicazioni tipiche dei cavi da 35 kV

• Alimentatori di sottostazioni e linee di arrivo dei trasformatori nelle reti di distribuzione urbana.
• Impianti industriali e distribuzione di energia in miniera, dove il cavo da 35 kV collega i quadri ai trasformatori di distribuzione.
• Linee di collettori di energia rinnovabile nelle sottostazioni di parchi eolici e fotovoltaici, dove i percorsi dei cavi vanno dall'inverter o dal trasformatore alla sottostazione centrale.
• Linee di distribuzione aerea, dove un cavo aereo isolato da 35 kV viene installato su pali o cremagliere per ridurre gli spazi liberi e migliorare la sicurezza pubblica.

In un cavo isolato aereo da 35 kV da 26/35 kV, l'isolamento è progettato per la stessa tensione del sistema della versione interrata. La costruzione è ottimizzata per l'installazione sopratesta con raggi di curvatura più stretti e terminazioni semplificate, che lo rendono una scelta pratica per corridoi di servizio affollati.

Cavo isolato aereo per linee aeree da 1kV a 35kV Progettato per la distribuzione aerea in corridoi affollati, questo cavo offre raggi di curvatura stretti e terminazioni semplificate per sistemi da 26/35 kV. Supporta vari materiali isolanti ed è conforme agli standard GB. Visualizza il prodotto →

Criteri di acquisto e accettazione per proteggere il tuo progetto

Acquistare cavi da 35 kV non è la stessa cosa che acquistare cavi a bassa tensione. Il proprietario del progetto dovrebbe specificare lo standard, lo spessore dell'isolamento, la classe del conduttore e la disposizione dello schermo. Il fornitore deve fornire un rapporto di prova del tipo, i registri dei test di routine e un campione del cavo. I test di routine dovrebbero includere la misurazione delle scariche parziali, il test di resistenza alla tensione CA e la misurazione della resistenza di isolamento in fabbrica. I limiti di download parziale per i cavi XLPE sono generalmente espressi in picocoulomb a una tensione di prova specifica e il numero è scritto nell'ordine di acquisto.

Sul posto, verificare la lunghezza del tamburo, la sigillatura dell'estremità del cavo e i numeri di serie. Confrontare la resistenza del conduttore, la capacità e lo spessore dello schermo misurati con i disegni approvati. Per progetti di grandi dimensioni, richiedere un test con testimonianze di terze parti prima della spedizione.

Un utile riferimento pratico per ordinare i livelli di tensione, i tipi di cavi e le regole di applicazione è quello del sito Guida alla scelta dei cavi ad alta tensione .

Quattro errori comuni sui cavi da 35 kV da evitare

1. Valutazione del cortocircuito dello schermo trascurato. La corrente dello schermo durante un guasto monofase può essere significativa. Se il nastro di rame o lo schermo metallico sono troppo piccoli, lo schermo brucia prima che la protezione risolva il guasto.
2. Utilizzando una tabella di portata a carico continuo di una classe di tensione inferiore per un cavo da 35 kV. Lo spessore dell'isolamento influisce sulla dissipazione del calore e quindi sulla portata. Utilizzare sempre la tabella delle classi di tensione corretta e le condizioni di installazione corretta.
3. Trascurando la resistività termica del terreno nel corridoio di posa. Il terreno asciutto e sabbioso ha una resistività termica molto più elevata rispetto all'argilla umida, quindi un cavo classificato per l'aria può ridursi del 10-20% quando viene interrato nella stessa posizione.
4. Accettazione di tamburi per cavi consegnati con estremità danneggiate che hanno consentito l'ingresso di umidità. L'umidità deteriora l'isolamento e può causare problemi di scarica parziale dopo che il cavo è alimentato.

Prendersi il tempo necessario per annotare la tensione del sistema, la dimensione minima del conduttore in base al flusso di carico, la corrente di cortocircuito disponibile ai terminali del cavo e l'effettivo percorso di posa. Mantieni quella base tecnica di una pagina davanti al fornitore e al project manager. Ti eviterà costose rilavorazioni e un cavo che sulla carta sembra a posto ma che si guasta al primo guasto.