Cuando un cable de 132 kV falla su pantalla de descarga parcial de rutina a 5 pC, la línea de extrusión se examina primero y el compuesto se examina en último lugar. El orden suele ser inverso. Las fallas por descargas parciales, hot-sets y averías en cables de alta tensión se deben a tres propiedades que un certificado compuesto no muestra: limpieza, humedad y la integridad de la reticulación. Para un fabricante de cables de alimentación industrial, los tres se deciden en las especificaciones de compra, meses antes de que se extruya el primer metro.
Un compuesto aislante para cables de alta tensión debe cumplir cuatro requisitos al mismo tiempo: baja pérdida dieléctrica, rigidez dieléctrica que sobreviva las pruebas estándar de CA e impulso, resistencia térmica y mecánica a la temperatura del conductor de diseño y comportamiento de procesamiento que no agregue defectos durante la extrusión. Un grado que no cumpla con alguno de ellos falla en la etapa de prueba de cable, no en la etapa compuesta.
Un compuesto para cable de alta tensión es una formulación calificada para el aislamiento o capa semiconductora de un cable con clasificación superior a 30 kV (Um 36 kV), donde la limpieza, el contenido de humedad, el comportamiento de reticulación y la desgasificación se especifican con el mismo peso que las propiedades eléctricas.
Los estándares de cables dividen el mercado en tres regímenes de aislamiento: IEC 60502-2 cubre de 1 kV a 30 kV, CEI 60840 cubre de 30 kV a 150 kV y CEI 62067 cubre de 150 kV a 500 kV. El nivel de calificación compuesto cambia en cada límite, al igual que la evidencia que debe proporcionar un proveedor.
Por debajo de 36 kV, la pared aislante es comparativamente delgada y la tensión eléctrica es moderada, por lo que el XLPE reticulado con silano sigue siendo una opción práctica. Por encima de 36 kV, el espesor de la pared y la tensión en la interfaz de la pantalla aumentan, y solo los grados de peróxido superlimpios con niveles controlados de subproductos se ajustan al diseño.
| Rango de tensión nominal | Cable estándar | Expectativa del compuesto de aislamiento |
| 1 kV a 30 kV (Um 1,2 a 36 kV) | IEC 60502-2 | Peróxido o silano XLPE; PVC termoplástico y LSZH en el extremo inferior |
| Por encima de 30 kV a 150 kV (Um 36 a 170 kV) | IEC 60840 | Peróxido XLPE superlimpio con pantallas semiconductoras unidas, desgasificado después del curado |
| Por encima de 150 kV a 500 kV (Um 170 a 550 kV) | IEC 62067 | Peróxido XLPE superlimpio de baja pérdida, límites de humedad y descarga parcial más estrictos |
El XLPE reticulado con peróxido es el aislamiento predeterminado por encima de 30 kV. El XLPE reticulado con silano sirve a 35 kV y menos, donde un curado en baño de agua es suficiente y el costo del equipo pesa más que el margen dieléctrico.
La diferencia es la química, no el marketing. El peróxido de dicumilo se descompone durante el curado en acetofenona, alcohol cumílico, metano y alfa-metilestireno. Esos residuos aumentan el factor de disipación y deben eliminarse mediante desgasificación antes de que se puedan alcanzar los límites de tan delta en la parte superior de la clase de voltaje. La confiabilidad de esa ruta depende tanto de las condiciones de curado como de la formulación, que se trata en esta nota sobre ¿Qué hace que los compuestos de peróxido XLPE sean confiables para cables de alimentación? .
Las carteras de aislamiento destinadas a proyectos industriales y de distribución normalmente terminan en el techo de 35 kV, por lo que la lista de grados a la que compra un fabricante es más estrecha de lo que sugiere el rango estándar. Un ejemplo representativo es este grado de peróxido XLPE para aislamiento de cables de hasta 35 kV, donde el comportamiento de reticulación y los valores de hot-set son los criterios de compra en lugar de las cifras dieléctricas principales.
Compuesto aislante de peróxido XLPE ML-YJ35 para cables de 35 kV Peróxido XLPE insulation compound for power cables up to 35 kV, listed to JB/T 10437-2004; a representative grade when crosslinking and hot-set values guide specification. Ver producto → Tres fuentes de defectos deciden si un compuesto compatible se convierte en un cable compatible: contaminación retenida, humedad absorbida y desgasificación incompleta. Ninguno de ellos aparece en una hoja de datos típica, por lo que los tres deben escribirse en la especificación de compra.
Un compuesto puede pasar todas las propiedades eléctricas en su certificado y aun así no pasar una prueba de rutina de 5 pC si los pellets se almacenan en aire húmedo o se transportan a través de un sistema abierto. El manejo es parte de las especificaciones, no del criterio del operador.
La pantalla del conductor y la pantalla de aislamiento controlan la tensión eléctrica en ambas interfaces de aislamiento. Por encima de 30 kV, la suavidad, la unión y la capacidad de desprendimiento de la pantalla influyen en el rendimiento de impulso y descarga parcial tanto como el propio compuesto aislante.
Los compuestos de pantalla son formulaciones reticulables cargadas con negro de humo. Lo que importa al comprar no es el contenido negro sino la superficie terminada: las protuberancias en la interfaz de aislamiento actúan como puntos de tensión, la resistividad del volumen debe permanecer lo suficientemente baja para igualar el campo a lo largo del conductor y la pantalla de aislamiento debe poder pelarse en la unión sin romper el aislamiento debajo de ella. La extrusión simultánea de triple capa es una práctica estándar por una razón: después no se puede crear una interfaz fluida.
Pantalla de conductor semiconductor ML-PSD para cables XLPE de 10 kV Pantalla conductora semiconductora reticulable para cables de alimentación XLPE de hasta 10 kV, listada según JB/T 10738; relevante al especificar compuestos de pantalla y controles entrantes. Ver producto → Cuatro controles entrantes cubren la mayor parte del riesgo en un compuesto de alto voltaje: hot-set, humedad, contaminación y consistencia de los pellets. Cada uno tiene un método definido que se puede escribir en una orden de compra y repetir en la recepción de mercancías.
| comprobar | Método | Objetivo de especificación típico |
| Alargamiento en caliente bajo carga | IEC 60811-507, 200 C, 0,2 MPa, 15 minutos | Hasta 175% en una muestra curada |
| Deformación permanente | IEC 60811-507 | Hasta 15% después del enfriamiento |
| Contenido de humedad | Valoración de Karl Fischer | Límite acordado, grados HV en los bajos cientos de ppm |
| Contaminación | Inspección óptica de pellets o cinta prensada. | Ninguna partícula por encima del tamaño acordado para el grado. |
| densidad | ISO 1183 | 0,92 g/cm3 nominal para grados XLPE |
Más allá de los datos de la prueba, solicite el paquete de informes y el estado de calibración de los instrumentos que lo respaldan. Un proveedor que publica su equipo de pruebas de laboratorio y un entorno de producción es más fácil de auditar que uno que envía un certificado sin un método rastreable.
La funda no tiene ninguna función dieléctrica pero decide si el cable sobrevive al ingreso de agua, la abrasión, los roedores y la exposición al fuego. Los compuestos de cubierta se seleccionan según el estándar de instalación y la clase de resistencia al fuego del cable terminado, no según el grado de aislamiento.
En las zonas industriales predominan tres familias de fundas. El polietileno retardante de llama se utiliza en rutas de alto voltaje donde la resistencia a la humedad y la baja transmisión de vapor de agua son más importantes que la flexibilidad. Los grados de PVC a 70 C y 90 C siguen siendo comunes cuando el costo y la dureza mecánica determinan la decisión. Las cubiertas libres de halógenos aparecen cuando la densidad del humo y la corrosividad se controlan en el cable, no en el compuesto. En cada caso, la cantidad de compuesto a especificar es la que figura en el plano: espesor de la funda, adherencia a la pantalla y clase de resistencia al fuego del cable terminado.
Funda de polietileno retardante de llama ML-ZRPE-H para cables de alta tensión Compuesto de funda de PE ignífugo y libre de halógenos para cables de alta tensión, declarado según GB/T 11017 ST12 y combustión en haz A/B; relevante cuando se especifica el comportamiento ante el fuego de la funda. Ver producto → Un alimentador de 33 kV se encuentra dentro de IEC 60502-2, que llega a 30 kV nominales y Um 36 kV. En este nivel se utilizan tanto peróxido como XLPE reticulado con silano: peróxido cuando el margen de descarga parcial es estrecho, silano cuando el equipo de curado es a base de agua. Especifique las propiedades de secado en caliente, humedad y pantalla como un solo paquete, porque el grado de aislamiento por sí solo no determina el resultado de la prueba.
No se aplica ningún límite numérico único entre las clases de voltaje. La desgasificación se verifica en el cable terminado mediante la medición del factor de disipación a frecuencia industrial y a temperatura elevada, además de pruebas de desprendimiento de gases o subproductos residuales acordados con el cliente. El espesor de la pared y la temperatura de curado establecen el tiempo de desgasificación requerido, por lo que el programa pertenece a la especificación del proceso.
Las clases No. EN 13501-6, como B2ca y Cca, se asignan al cable terminado a partir de los resultados de las pruebas de fuego, y están determinadas principalmente por la funda y la construcción general. El aislamiento contribuye mediante el contenido de halógenos, el humo y la acidez, pero la clase es una propiedad del cable, no una propiedad compuesta.
Como mínimo: límite de humedad con método de prueba, límite de contaminación y método de inspección, valores de ajuste en caliente según IEC 60811-507, resistividad del volumen de la pantalla semiconductora y suavidad de la superficie, condiciones de embalaje y almacenamiento, y el paquete del informe de prueba por entrega. Estos son los elementos que deciden si el compuesto sobrevive a las pruebas rutinarias de descarga parcial a 10 pC.
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