Descrizione Dettagliata
Che cos'è un cavo di potenza per media tensione?
Un cavo di potenza per media tensione (MT) è un cavo di potenza nominale per il funzionamento continuo fase-fase tra 3,6 kV e 30 kV (Um = 36 kV), definito dalla IEC 60502-2. I cavi MT si collocano tra la rete di distribuzione a bassa tensione (0,6/1 kV) e il sistema di trasmissione ad alta tensione (≥66 kV) — sono i feeder che trasportano la potenza dalle sottostazioni primarie alle sottostazioni secondarie, dal punto di connessione dell'utilità all'impianto industriale e dal generatore eolico alla sottostazione di raccolta del parco eolico.
La differenza critica tra un cavo a bassa tensione (0,6/1 kV) e un cavo a media tensione è la presenza di schermi semiconduttivi su entrambi i lati dell'isolamento XLPE — uno schermo del conduttore tra il conduttore e l'isolamento e uno schermo sull'isolamento tra l'isolamento e lo schermo metallico. Alle tensioni MT, il gradiente del campo elettrico all'interno dell'isolamento è sufficientemente alto (tipicamente 2–5 kV/mm alla tensione di esercizio) che qualsiasi vuoto microscopico, contaminazione o irregolarità all'interfaccia conduttore-isolamento diventa un punto di innesco di scariche parziali. La scarica parziale erode l'isolamento progressivamente — ciò che inizia come una scarica da 5 pC può crescere fino al guasto del cavo dopo mesi o anni di servizio.
Gli schermi semiconduttivi operano rispettivamente al potenziale del conduttore e a terra, creando confini equipotenziali lisci e senza vuoti su entrambi i lati dell'isolamento. L'eliminazione dei traferri d'aria a queste interfacce è il requisito di produzione che definisce il cavo MT — ottenuto attraverso il processo di tripla estrusione in cui tutti e tre gli strati (schermo del conduttore, isolamento XLPE, schermo sull'isolamento) vengono estrusi simultaneamente in una sola testa e reticolati insieme sotto calore e pressione.
Classi di tensione MT — quale valore nominale per il tuo sistema?
| Tensione di sistema (Uₙ) | Valore nominale cavo IEC (U₀/U) | Um (Max) | Applicazione tipica |
|---|---|---|---|
| 6,0 kV o 6,6 kV | 3,6/6 kV o 6/10 kV | 7,2 kV / 12 kV | Miniere, impianti industriali con motori MT |
| 10 kV o 11 kV | 6/10 kV o 8,7/15 kV | 12 kV / 17,5 kV | Distribuzione utility comune in Europa e Asia |
| 15 kV o 13,8 kV | 8,7/15 kV | 17,5 kV | Distribuzione utility nordamericana e industriale |
| 20 kV | 12/20 kV | 24 kV | Standard europeo di distribuzione a media tensione |
| 30 kV o 33 kV | 18/30 kV | 36 kV | Circuiti collettori di parchi eolici, distribuzione UK e Commonwealth |
La regola di selezione per U₀ (valore nominale fase-terra) è: la U₀ del cavo deve essere uguale o maggiore della tensione massima continua fase-terra del sistema in tutte le condizioni normali e di guasto a terra singolo. Per un sistema con neutro a terra a bassa impedenza, U₀ = Uₙ/√3. Per un sistema che può operare con un guasto a terra per un periodo prolungato (neutro risonante, neutro isolato), la U₀ può dover essere uguale a Uₙ — un valore nominale del cavo significativamente più alto, e il motivo per cui un sistema a 11 kV con neutro isolato può specificare un cavo 8,7/15 kV (U₀ = 8,7 kV ≈ 11 kV × 0,8) piuttosto che un 6/10 kV (U₀ = 6 kV ≈ 11 kV/√3).
Cavo MT unipolare vs tripolare
| Parametro | Unipolare | Tripolare |
|---|---|---|
| OD del cavo per fase | OD individuale più piccolo — maneggevolezza e flessione più facili | OD più grande — più pesante per metro, richiede un raggio di curvatura maggiore |
| Ampacità (stessa sezione) | Più alta — migliore dissipazione del calore | Più bassa — riscaldamento reciproco tra le fasi in un unico cavo |
| Installazione | Tre cavi separati posati a trifoglio o piatto | Un cavo con tutte e tre le fasi; instradamento più semplice |
| Collegamento dello schermo metallico | Collegamento incrociato richiesto per lunghe percorrenze per minimizzare le perdite da correnti circolanti | Collegamento a punto singolo o pieno — le correnti circolanti sono bilanciate all'interno del cavo se armato |
| Dimensionamento dello schermo per guasto a terra | Schermo dimensionato per il percorso di corrente di guasto unipolare | Il dimensionamento dello schermo può basarsi sull'accoppiamento reciproco degli schermi |
| Applicazione tipica | Grandi sezioni (≥300 mm²), lunghe percorrenze, installazioni con collegamento incrociato | Sezioni medie, distribuzione urbana, installazioni semplici |
| Lunghezza di produzione | Più lunga possibile (peso per fase sul tamburo inferiore) | Più corta (tamburo più pesante); limitata dal peso di trasporto |
Il cavo tripolare è il default per la maggior parte della distribuzione MT perché è più semplice da installare e giuntare — uno scavo per cavi, una posa, una giunzione per circuito. Il cavo unipolare viene utilizzato dove la sezione supera ciò che è pratico in costruzione tripolare (tipicamente sopra 400–500 mm²), dove la lunghezza richiede il collegamento incrociato per la gestione delle perdite dello schermo, o dove il peso del cavo tripolare sarebbe ingestibile per l'installazione.
Scariche parziali — il controllo qualità del cavo MT
La prova delle scariche parziali (PD) è il test di qualità definitivo per il cavo MT — verifica che il sistema di isolamento a tripla estrusione sia privo dei vuoti, dei contaminanti e delle irregolarità interfacciali che causano il guasto progressivo dell'isolamento. La norma di prova è la IEC 60885-3.
Procedura di prova PD per ogni lunghezza di produzione:- La tensione viene aumentata in modo uniforme a 2 U₀ e mantenuta per 10 secondi
- La tensione viene ridotta a 1,73 U₀
- L'entità della PD viene misurata a 1,73 U₀ — deve essere ≤5 pC
- Una scarica superiore a 5 pC a 1,73 U₀ è motivo di scarto — la lunghezza del cavo viene tagliata, il tratto difettoso viene rimosso e le sezioni rimanenti vengono nuovamente testate
- La prova viene ripetuta per ogni conduttore di un cavo multipolare
Dimensionamento dello schermo metallico — corrente di guasto a terra
Lo schermo metallico (nastro di rame o fili di rame) svolge due funzioni: fornisce un piano di riferimento a terra definito (gradazione capacitiva) e riporta la corrente di guasto a terra dal punto di guasto alla sorgente. La seconda funzione determina la sezione dello schermo:
- Sezione dello schermo (A) = √(I² × t) / K, dove:
- t = tempo di intervento del guasto (secondi, dall'impostazione del relè di protezione)
- K = costante del materiale: 226 per il rame (adiabatica, finale 200°C); 148 per l'alluminio
Ad esempio: guasto a terra da 12 kA, tempo di intervento 0,5 s → A = √(144 × 0,5) / 226 = √72 / 226 ≈ 37,7 mm² equivalenti in rame. Uno schermo a filo di rame da 50 mm² verrebbe specificato con margine.
Una sezione dello schermo insufficiente è una causa comune di guasto del cavo MT — lo schermo si fonde durante un guasto a terra prima che il relè di protezione intervenga, l'arco di guasto si trasferisce all'armatura o alle fasi adiacenti e un guasto monofase a terra degenera in un guasto trifase.
Perché scegliere i cavi di potenza per media tensione Yichi
- Sistema di isolamento XLPE a tripla estrusione: schermo del conduttore, isolamento XLPE e schermo sull'isolamento vengono estrusi simultaneamente in una sola testa su una linea CCV (vulcanizzazione continua catenaria). Il processo di tripla estrusione elimina i vuoti interfacciali — la fonte primaria di scariche parziali nei cavi MT
- Ogni lunghezza di produzione testata PD: non una prova a campione — ogni metro di ogni lunghezza di produzione è testato PD a ≤5 pC a 1,73 U₀ secondo IEC 60885-3. Il risultato della prova è stampato sull'etichetta del tamburo del cavo e sul certificato di prova
- Prova di tipo secondo IEC 60502-2: programma completo di prova di tipo che include scariche parziali, fattore di potenza dielettrico (tan δ) in funzione della tensione, prova di tensione a ciclo termico, prova di tenuta alla tensione da impulso (BIL) e prove meccaniche su tutte le costruzioni di cavo
- Sezione dello schermo progettata per il tuo guasto a terra: fornisci il livello di guasto a terra del tuo sistema e il tempo di intervento della protezione — calcoliamo e verifichiamo la sezione dello schermo metallico secondo IEC 60949 e includiamo il calcolo nella scheda tecnica del cavo
- Tensioni nominali e costruzioni personalizzate: le classi di tensione IEC standard sono 3,6/6, 6/10, 8,7/15, 12/20, 18/30 kV. Tensioni intermedie non standard, isolamento TR-XLPE per condizioni umide e configurazioni di schermo personalizzate sono disponibili su richiesta
- Compatibilità con gli accessori: forniamo indicazioni per giunzione e terminazione compatibili con i principali produttori di accessori MT (3M, Raychem/TE, Nexans, Pfisterer, Südkabel) — specifica il tuo sistema di accessori preferito e adattiamo di conseguenza le dimensioni del cavo