Cavo di media tensione: la spina dorsale della moderna distribuzione di energia

Nella vasta architettura dei sistemi di alimentazione elettrica, i cavi di media tensione (MT) svolgono il ruolo di arterie essenziali che trasportano l'elettricità dalle fonti di generazione e dalle linee di trasmissione ad alta tensione ai punti di consumo finali: fabbriche, centri commerciali e quartieri residenziali. Tipicamente operanti tra 1 kV e 35 kV (con tensioni nominali comuni come 6/10 kV, 8,7/15 kV e 12/20 kV), questi cavi rappresentano il cavallo di battaglia della distribuzione interrata e aerea protetta. A differenza delle loro controparti a bassa tensione per il cablaggio degli utenti finali, i cavi MT sono progettati con sofisticate strutture multistrato per gestire sollecitazioni elettriche più elevate, garantendo un'erogazione di energia efficiente, sicura e affidabile su medie distanze con perdite minime.

Anatomia di un cavo MV: un sistema di difesa a strati

La costruzione di un cavo MV è un capolavoro di ingegneria dei materiali, in cui ogni strato svolge una funzione distinta e vitale, lavorando di concerto per contenere e controllare il campo elettrico.

• Conduttore: Tipicamente in rame o alluminio, intrecciati per garantire flessibilità. La sezione trasversale è dimensionata per trasportare la corrente richiesta con perdite e aumento di temperatura accettabili.

• Schermo del conduttore (schermo a trefoli): Un sottile strato estruso di materiale semiconduttore che attenua il campo elettrico all'interfaccia tra la superficie ruvida del conduttore e l'isolamento principale. Previene le scariche parziali, le microscopiche scintille che nel tempo erodono l'isolamento.

• Isolamento principale: Il cuore del cavo. Il polietilene reticolato (XLPE) è il materiale moderno e dominante, apprezzato per la sua eccellente rigidità dielettrica, la stabilità termica (fino a 90 °C continui) e la resistenza all'umidità e agli agenti chimici. Storicamente, veniva utilizzata anche la gomma etilene-propilene (EPR), apprezzata per la sua flessibilità.

• Schermo isolante: Un altro strato semiconduttore, incollato alla superficie esterna dell'isolamento principale, ha lo scopo, insieme allo schermo conduttore, di creare un condensatore cilindrico perfetto e liscio, garantendo un campo elettrico radiale uniforme e privo di concentrazioni pericolose.

• Schermo/scudo metallico: Uno strato di sicurezza fondamentale. Solitamente costituito da nastro di rame, fili o una combinazione di questi, svolge tre funzioni principali:

• Confina il campo elettrico all'interno del cavo.

• Fornisce un percorso a bassa impedenza per il flusso della corrente di guasto in caso di guasto dell'isolamento, consentendo ai dispositivi di protezione di intervenire rapidamente.

• Agisce come strato di collegamento equipotenziale e fornisce una certa schermatura elettromagnetica.

• Guaina esterna (giacca): La barriera protettiva finale, comunemente realizzata in PVC, polietilene (PE) o composti LSZH (Low Smoke Zero Halogen). Fornisce protezione meccanica, resistenza all'umidità e difesa da sostanze chimiche, luce solare e abrasione. Per l'interramento diretto, è possibile aggiungere un nastro di acciaio ondulato o un'armatura metallica sotto la guaina per garantire la resistenza allo schiacciamento.

Tecnologia di base: rivoluzione dell'isolamento XLPE

Il passaggio da materiali più datati come il PILC (isolato in carta, ricoperto di piombo) all'XLPE ha definito la moderna tecnologia dei cavi MT. L'XLPE si ottiene reticolando molecole di polietilene mediante processi chimici o radiativi, trasformandolo da un materiale termoplastico (che fonde) in un materiale termoindurente. Questo gli conferisce:

• Temperatura operativa più elevata: Può gestire meglio sovraccarichi e cortocircuiti.

• Proprietà dielettriche superiori: Minori perdite dielettriche e maggiore resistenza alla rottura.

• Più leggero e più facile da installare: Non è richiesta alcuna guaina in piombo o sistema di impregnazione dell'olio.

• Manutenzione ridotta: Immune ai problemi di assorbimento dell'umidità che affliggevano l'isolamento in carta.

Aree applicative chiave: dove dominano i cavi MV

• Reti di distribuzione dei servizi pubblici: L'uso principale è la formazione della rete sotterranea nelle città e nelle periferie, che alimenta le sottostazioni e i trasformatori di distribuzione.

• Impianti industriali e miniere: Alimentazione di grandi motori, pompe e apparecchiature di elaborazione all'interno di strutture, spesso in ambienti difficili che richiedono guaine speciali (resistenti all'olio, corazzate).

• Complessi commerciali e ospedali: Fungono da principali colonne montanti di alimentazione in grandi edifici e forniscono alimentazione affidabile a sistemi critici per la sicurezza della vita.

• Energia rinnovabile: Interconnessione di turbine eoliche in un parco eolico o trasporto di energia dalle stazioni di inverter solari al punto di connessione alla rete.

• Marina e offshore: Fornitura di energia a navi e piattaforme offshore, che richiedono prestazioni migliorate in termini di protezione da fuoco, fumo e tossicità.

Installazione, giunzione e terminazione: l'arte della continuità

L'affidabilità di un sistema MV dipende tanto dall'installazione sul campo quanto dalla produzione in fabbrica.

• Installazione: Richiede un'attenta manipolazione per evitare di superare il raggio di curvatura minimo, che potrebbe danneggiare gli schermi isolanti. Sono fondamentali tecniche di trazione e dimensionamento adeguati dei condotti.

• Giunti dei cavi: Utilizzati per collegare due tratti di cavo. I giunti preformati, termorestringenti o termorestringenti a freddo devono ricostruire meticolosamente la connessione del conduttore e, soprattutto, ristabilire l'interfaccia continua semicone-isolante-semicone e il controllo del campo elettrico.

• Terminazioni dei cavi: Collegano il cavo a quadri elettrici, trasformatori o linee aeree. Gestiscono la riduzione delle sollecitazioni nel punto in cui viene tagliata la schermatura metallica, utilizzando coni di sollecitazione o gradazioni geometriche per prevenire concentrazioni di campo distruttive. Possono essere installati per interni, esterni o separabili (a gomito).

Test e manutenzione: garantire l'affidabilità per tutta la vita

I cavi MV sono sottoposti a rigorosi test durante tutto il loro ciclo di vita:

• Accettazione in fabbrica: Include test di scarica parziale (PD) a tensione elevata per garantire l'integrità dell'isolamento e misurazione del tan delta (fattore di dissipazione) per valutare le perdite dielettriche.

• Installazione sul sito: Il test di resistenza all'alta tensione CC (Hi-Pot) viene solitamente eseguito dopo l'installazione e la giunzione per verificare l'integrità dell'isolamento prima dell'energizzazione.

• Monitoraggio delle condizioni: Per i circuiti critici, tecniche come il rilevamento distribuito della temperatura (DTS) tramite fibra ottica o il monitoraggio delle scariche parziali possono fornire un avviso tempestivo di guasti in via di sviluppo.

I cavi XLPE a media tensione rappresentano la spina dorsale silenziosa e intelligente della moderna e resiliente rete elettrica. Il loro sofisticato design a strati risolve con eleganza il complesso problema del controllo sicuro di elevati stress elettrici. Con l'evoluzione delle reti, con una generazione più distribuita (solare, eolica) e infrastrutture per città intelligenti, la domanda di cavi MT affidabili e ad alte prestazioni non potrà che crescere. Il loro ruolo nel consentire la transizione verso un futuro energetico più elettrificato, efficiente e rinnovabile è fondamentale, a dimostrazione del fatto che alcune delle infrastrutture più critiche sono quelle che raramente vediamo, sepolte sotto i nostri piedi o che attraversano discretamente le nostre città.

>>> Cavi di media tensione del gruppo Ruiyang

●Cavo di alimentazione a media tensione CU XLPE PVC

●Cavo di alimentazione a media tensione SWA isolato in rame XLPE

●Cavo di alimentazione a media tensione in PVC XLPE con conduttore in alluminio

●Cavo elettrico JKLGYJ 10kV 120/20