Lezione di Scienza Popolare: Cavi Isolati in Polietilene Reticolato (Cavi Isolati XLPE)

I cavi isolati in polietilene reticolato (cavi XLPE) sono ampiamente utilizzati non solo nei sistemi di alimentazione a bassa tensione inferiori a 6 kV, ma anche nei sistemi di linee di trasmissione e distribuzione con livelli di tensione da 6 kV a 500 kV. La struttura dei cavi XLPE inferiori a 6 kV è fondamentalmente la stessa dei cavi a bassa tensione in PVC. (Vedi diagramma)

Diagramma della struttura del cavo in polietilene reticolato unipolare

(a) Cavo isolato in polietilene reticolato unipolare; (b) Cavo armato con nastro d'acciaio isolato in polietilene reticolato unipolare; (c) Cavo armato con filo d'acciaio isolato in polietilene reticolato unipolare; (d) Diagramma schematico: 1, 8, 17 - Conduttore; 2, 9, 18 - Schermo del conduttore; 3, 10, 19 - Isolamento; 4, 11, 20 - Schermo di isolamento; 5, 12, 21 - Schermo a nastro di rame; 6, 13, 22 - Nastro di avvolgimento; 7, 16, 26 - Guaina esterna; 14, 23 - Guaina interna; 15, 24 - Armatura a nastro d'acciaio; 25 - Filo di rame

Diagramma della struttura del cavo in polietilene reticolato tripolare:

(a) Cavo non armato; (b) Cavo armato con nastro d'acciaio; (c) Cavo armato con filo d'acciaio; (d) Diagramma schematico: 1, 9, 19 - Conduttore; 2, 10, 20 - Schermo del conduttore; 3, 11, 21 - Isolamento; 4, 12, 22 - Schermo di isolamento; 5, 13, 23 - Schermo a nastro di rame; 6, 14, 24 - Riempitivo; 7, 15, 25 - Nastro di avvolgimento; 8, 18, 28 - Guaina esterna; 16, 26 - Guaina interna; 17, 27 - Armatura a nastro/filo d'acciaio

Rispetto ad altri cavi in plastica a bassa tensione, la differenza strutturale più significativa tra i cavi in polietilene reticolato (XLPE) da 6~35 kV è l'aggiunta di strati di schermatura semiconduttivi interni ed esterni e uno strato di schermatura metallica a nastro (filo) di rame. Entrambi gli strati di schermatura semiconduttivi interni ed esterni utilizzano materiale XLPE addizionato con nerofumo, tipicamente spesso 1~2 mm, con una resistività volumetrica di circa 10⁴ Ω·cm. Il nastro (filo) di rame forma un circuito per la corrente di guasto a terra del cavo e fornisce un potenziale di terra stabile. Pertanto, il filo di terra dei cavi XLPE viene estratto tramite nastro (filo) di rame anziché nastro d'acciaio armato, il che è fondamentale. I cavi con un'area della sezione trasversale del conduttore di 240 m² o inferiore utilizzano generalmente una struttura di schermatura a nastro di rame; mentre i cavi con un'area della sezione trasversale del conduttore superiore a 240 m² utilizzano una struttura di schermatura a filo di rame.

I modelli rappresentativi dei cavi XLPE da 6~35 kV includono i tipi con anima in alluminio YJLV o YJLY e i tipi con anima in rame YJV o YJY.

La figura mostra due strutture tipiche di cavi in polietilene reticolato con livelli di tensione di 66 kV e superiori. Oltre ai tipi YJLY/V e YJV/Y, i modelli rappresentativi includono anche i tipi YJQ, YJLQ, YJLW e YJLLW.

Schema della struttura del cavo in polietilene reticolato da 66~220 kV (I)

(a) Vista in sezione; (b) Vista esterna 1- Conduttore; 2- Schermo interno; 3- Isolamento; 4- Schermo esterno; 5- Schermo a filo di rame; 6- Strato longitudinale di blocco dell'acqua; 7- Strato impermeabile completo; 8- Guaina esterna

Schema della struttura del cavo in polietilene reticolato da 66~220 kV (II) (a) Vista in sezione; (b) Vista esterna 1- Conduttore; 2- Schermo interno; 3- Isolamento; 4- Schermo esterno; 5- Strato longitudinale di blocco dell'acqua; 6- Guaina in metallo non magnetico; 7- Guaina esterna

Rispetto ai cavi da 35 kV e inferiori, i cavi da 66 kV e superiori non utilizzano il nastro d'acciaio per il loro strato di armatura. Invece, impiegano metalli non magnetici come guaine in alluminio corrugato (rame, lega di alluminio, acciaio inossidabile), che forniscono anche un'eccellente impermeabilità. La guaina esterna del cavo è generalmente realizzata in materiale PVC, con uno strato di grafite conduttiva applicato sopra. Questo strato di grafite funge da terminale di terra, facilitando i test di tenuta alla tensione sulla guaina esterna.