Tipos de pantalla de cable MT definir cómo un cable de media tensión controla el campo eléctrico alrededor de su aislamiento y cómo el cable proporciona una ruta metálica para la corriente de carga, corriente de falla a tierra, y puesta a tierra del sistema. En un diseño práctico de cables de MT, la pantalla no es una capa decorativa de cobre. Es parte del sistema de control de estrés eléctrico.. cinta de cobre, alambre de cobre, alambre de cobre más cinta, y los diseños de revestimiento metálico resuelven diferentes condiciones del proyecto..
XWA Power & Cable trata la pantalla metálica como una de las decisiones de diseño centrales en la ingeniería de cables de MT.. La pantalla correcta depende del voltaje nominal., corriente de cortocircuito, método de puesta a tierra, tamaño del conductor, ruta de instalación, tiempo de eliminación de fallas, requisito de armadura, y el estándar de proyecto aplicable. A 33 alimentador industrial kV, a 11 cable de distribución kV, y un 35 La ruta subterránea de kV puede parecer similar desde el exterior, Pero el requisito de la pantalla metálica puede ser diferente..
La pantalla forma parte del sistema de aislamiento del cable.
El cable de alimentación de media tensión normalmente utiliza una estructura coordinada.: conductor, pantalla conductora, Aislamiento XLPE, pantalla de aislamiento, pantalla metalica, lecho, armadura si es necesario, y funda exterior. La pantalla del conductor suaviza el campo eléctrico en la superficie del conductor.. La pantalla de aislamiento crea un límite controlado alrededor del aislamiento XLPE.. La pantalla metálica se encuentra fuera de la pantalla de aislamiento y proporciona una capa conductora conectada a tierra a través del diseño del sistema..
Esta estructura es la razón por la cual la selección de pantalla pertenece cerca de la etapa de diseño eléctrico., no sólo a la etapa de costo de material. Es posible que una pantalla metálica demasiado pequeña no coincida con la corriente de falla a tierra especificada.. Una pantalla que no sea mecánicamente adecuada puede dañarse durante su manipulación o instalación.. Una pantalla que no es compatible con el método de terminación puede dificultar la preparación del sitio.. La misma clase de voltaje de cable puede requerir diferentes áreas de pantalla bajo diferentes configuraciones de protección de red..
Para XWA Cable de Media Tensión rango, El diseño de la pantalla normalmente se revisa junto con la clase de voltaje., material conductor, espesor de aislamiento, condición de cortocircuito, método de colocación, longitud del tambor, y documentación de prueba. Para clases de voltaje de proyecto más altas, como 33kV Cable, El área de la pantalla y la lógica de conexión a tierra a menudo se vuelven más importantes en la revisión de especificaciones.. El contexto estándar más amplio se explica en el artículo técnico de XWA sobre IEC 60502-2 para cable de media tensión.
Qué hace realmente la pantalla metálica
La pantalla metálica tiene varias funciones.. Primero, Ayuda a mantener la superficie exterior de la pantalla de aislamiento al potencial de tierra cuando está correctamente conectada a tierra.. Segundo, Proporciona un camino para la corriente de carga capacitiva en funcionamiento normal.. Tercero, Puede transportar corriente de falla a tierra durante el tiempo de operación de la protección.. Cuatro, Soporta un sistema de accesorios de cables definido porque las terminaciones y empalmes deben conectar la pantalla correctamente..
Estas funciones están conectadas pero no son idénticas.. Una pantalla puede ser lo suficientemente continua eléctricamente para el control de campo pero demasiado pequeña para una corriente de falla a tierra específica.. Una pantalla puede cumplir con el área de corriente de falla pero aun así requiere una instalación cuidadosa porque los cables de cobre pueden extenderse o deformarse durante la preparación.. La revisión de ingeniería debe separar las funciones requeridas en lugar de tratar la "pantalla" como un elemento genérico único..
| Función de pantalla | Significado de ingeniería | Información de diseño necesaria |
|---|---|---|
| Control de campo eléctrico | Mantiene un límite exterior controlado del sistema de aislamiento.. | Clase de voltaje, diseño de pantalla aislante, método de terminación. |
| Ruta de carga actual | Transporta corriente capacitiva desde el sistema de cable en funcionamiento normal.. | Longitud del cable, voltaje del sistema, arreglo de puesta a tierra. |
| Ruta de la corriente de falla a tierra | Transporta la corriente de falla especificada hasta que la protección elimina la falla.. | Corriente de falla, duración de la falla, material y área de la pantalla. |
| Conexión de accesorios | Permite terminaciones y uniones para unir correctamente la pantalla metálica.. | Tipo de accesorio, formulario de pantalla, espacio de instalación, método de unión. |
| Soporte de inspección y pruebas. | Proporciona una capa conductora definida para pruebas y registros de liberación.. | control de continuidad, configuración de prueba de voltaje, documentación de prueba de rutina. |
Pantalla de cinta de cobre
La pantalla de cinta de cobre es una de las formas de pantalla más familiares en cables de MT.. Se aplica una cinta de cobre en forma helicoidal sobre la pantalla aislante.. Crea una capa metálica continua con buena cobertura alrededor del núcleo del cable.. La cinta de cobre es común en cables MV de tres núcleos y en muchos diseños de cables de distribución porque es compacta., familiar para los equipos accesorios, y eficaz para el control del campo eléctrico cuando se superponen y unen adecuadamente.
La ventaja de ingeniería de la cinta de cobre es la cobertura.. La cinta puede proporcionar una superficie metálica lisa y continua alrededor del aislamiento apantallado.. También es fácil de reconocer en muestras cortadas e inspección de fábrica.. Sin embargo, La pantalla de cinta de cobre no es automáticamente adecuada para todas las condiciones de falla a tierra.. El espesor de la cinta, ancho, superposición, y el área metálica total debe coincidir con los requisitos del proyecto. Si la especificación indica un valor de corriente de falla, El diseño de la pantalla no se puede elegir sólo por la apariencia visual..
La cinta de cobre también puede ser sensible a la manipulación mecánica si el diseño del cable, doblando, o la preparación de los accesorios es deficiente. La cinta debe permanecer continua.. Doblado agudo, despojo descuidado, o una mala técnica de terminación puede perturbar la conexión de la pantalla. Por esta razón, XWA revisa la pantalla de cinta de cobre junto con el diseño de armadura, diseño de funda, bobinado del tambor, y compatibilidad de accesorios.
Pantalla de alambre de cobre
La pantalla de alambre de cobre utiliza alambres de cobre dispuestos o aplicados helicoidalmente alrededor de la pantalla de aislamiento.. Se selecciona comúnmente cuando se necesita una sección transversal metálica definida para la corriente de falla a tierra., vinculación, y continuidad de la pantalla. Comparado con la cinta, La pantalla de alambre de cobre puede ser más fácil de especificar por área total de cobre.. Las descripciones de proyectos comunes pueden indicar un área de pantalla, como una pantalla de alambre de cobre de milímetros cuadrados definida., aunque el valor real debe seguir el cálculo del proyecto.
La pantalla de alambre de cobre se usa ampliamente en cables MV de un solo núcleo y en diseños donde las consideraciones de tensión de unión y cubierta son importantes.. Proporciona un conjunto visible de conductores que se pueden juntar y conectar en los accesorios.. La construcción también se puede combinar con una cinta adhesiva de cobre o una capa de bloqueo de agua según el diseño del cable..
La limitación es que la pantalla de alambre no crea la misma superficie continua que una capa de cinta completa a menos que se combine con otra capa.. Espaciado de cables, recuento de cables, dirección, y manejando todos los asuntos. Durante el trabajo de terminación, Las pantallas de alambre deben vestirse y conectarse limpiamente.. Si los cables se cortan, extenderse de manera desigual, o mal adherido, el beneficio del diseño se puede reducir. Por lo tanto, una especificación correcta de la pantalla de alambre de cobre incluye el área requerida, arreglo de alambre, expectativa de vinculación, y método accesorio.
Alambre de cobre más cinta de cobre.
Algunos diseños de cables de MT combinan alambre de cobre y cinta de cobre.. Esta disposición puede utilizar el área del cable para capacidad de corriente de falla y cobertura de cinta para una capa metálica más continua.. El diseño combinado no es automáticamente superior en todos los casos, pero puede ser útil cuando la especificación exige tanto área de pantalla como cobertura., o cuando una norma de proyecto tiene una construcción combinada familiar.
El diseño combinado también aumenta la cantidad de detalles que deben controlarse.. Tamaño del cable, recuento de cables, espesor de la cinta, superposición de cinta, material bloqueador de agua, y el diámetro del cable influyen en la producción y la instalación.. Una pantalla combinada puede aumentar el costo del material y el diámetro del cable.. También puede cambiar el comportamiento de flexión y la preparación de accesorios.. XWA normalmente trata esto como un diseño basado en especificaciones., no como actualización predeterminada para cada cable MV.
Funda metálica y otras formas de escudo.
En algunos sistemas de cable, una funda metálica como una aleación de plomo o aluminio corrugado puede proporcionar protección, barrera contra la humedad, y funciones de protección mecánica. Esto es más común en aplicaciones especiales., rutas subterráneas de mayor exigencia, diseños submarinos, o sistemas de cable donde el rendimiento de la barrera radial contra el agua es crítico. No es lo mismo la funda que una simple pantalla de cinta de cobre, y cambia el peso del cable, rendimiento de flexión, diseño de accesorios, y método de manipulación.
Las decisiones sobre revestimientos metálicos requieren una cuidadosa revisión de ingeniería. Una funda puede mejorar la protección contra la humedad y la continuidad del blindaje., pero puede agregar complejidad de fabricación y restricciones de instalación.. Puede requerir articulaciones especializadas., vinculación, protección contra la corrosión, y diseño de ruta. Para cables MT de distribución estándar, La cinta de cobre o la pantalla de alambre de cobre suelen ser más prácticas.. Para rutas especiales, Puede ser necesario un diseño de vaina metálica..
La selección de pantalla no puede ignorar el método de conexión a tierra
La pantalla adquiere significado eléctrico sólo cuando se definen el método de conexión a tierra y conexión a tierra del sistema.. Unión de un solo punto, unión de ambos extremos, unión cruzada, y la conexión a tierra directa crean diferentes condiciones de tensión de cubierta y corriente circulante. Una pantalla que es adecuada para un método de unión puede no ser ideal para otro. Las rutas largas de cables unipolares son especialmente sensibles porque la corriente que circula por la cubierta puede aumentar las pérdidas y el calentamiento cuando la unión no está diseñada correctamente..
Para cables de distribución tripolares, el diseño puede ser más sencillo, pero la conexión a tierra todavía importa. Las pantallas metálicas deben conectarse correctamente en los accesorios y deben soportar la filosofía de protección del sistema.. El fabricante del cable puede diseñar el área de la pantalla., pero el diseñador del sistema define la corriente de falla y los requisitos de conexión.. La función de XWA es traducir los requisitos del sistema establecidos en una estructura de cable fabricable y un registro de lanzamiento..
Cómo IEC 60502-2 encaja en las decisiones de la pantalla
IEC 60502-2 se hace referencia comúnmente para cables de alimentación con aislamiento extruido para tensiones nominales de 6 kV hasta 30 kV. El contexto estándar es importante porque enmarca las expectativas de construcción y prueba para cables de MT.. Las especificaciones del proyecto también pueden agregar estándares nacionales., requisitos de utilidad, condiciones de inspección de terceros, o mayores requisitos de área de pantalla de cortocircuito. La referencia estándar pública IECEE para IEC 60502-2 Es útil para confirmar la familia estándar y el alcance antes de una revisión detallada del proyecto..
Una referencia estándar por sí sola no termina el diseño de la pantalla.. El proyecto aún debe definir el tamaño del conductor., clasificación de voltaje, recuento de núcleos, construcción de pantalla, zona metalica, armadura, vaina, comportamiento de la llama, requisito de bloqueo de agua, y documentación de prueba. Si una especificación solo indica "cable MT según IEC 60502-2" sin un área de pantalla o requisito de corriente de falla, El equipo de ingeniería debe aclarar si la construcción estándar es suficiente o si el sistema requiere una capacidad de pantalla metálica específica..
Área de pantalla y corriente de falla a tierra
El área de la pantalla metálica debe verificarse con respecto a la corriente de falla a tierra y la duración en la que se espera que la pantalla transporte corriente de falla.. El cálculo depende del material., supuestos de temperatura inicial y final, fórmula de cortocircuito adiabático, y tiempo de limpieza de protección. Una cinta de cobre con una sección transversal pequeña puede ser adecuada para el control de campo, pero no suficiente para un requisito de corriente de falla alta.. Puede ser necesaria una pantalla de alambre de cobre con mayor área total de cobre cuando el estudio de protección lo requiera..
Este punto suele decidir la diferencia entre el cable de distribución ordinario y el cable de MT específico del proyecto.. Si la protección del sistema soluciona los fallos rápidamente, el área de pantalla requerida puede ser menor. Si la corriente de falla es alta o el tiempo de eliminación es mayor, la pantalla debe ser aumentada. El cable resultante puede volverse más grande, más pesado, y mas caro. Ese costo no es decorativo.; está ligado a la seguridad del sistema y al rendimiento de fallas..
| Condición del proyecto | Implicación de pantalla | Punto de revisión de fábrica |
|---|---|---|
| Longitud de cable corta en una red de distribución compacta | La pantalla de cinta de cobre estándar puede ser suficiente cuando las especificaciones lo permiten.. | Confirmar clase de voltaje, estándar, y requisito de prueba de rutina. |
| Alimentador largo de un solo núcleo | La pantalla de alambre de cobre y el diseño de unión pueden requerir una revisión más detallada. | Comprobar el área de la pantalla, voltaje de la vaina, método de unión, y efecto térmico. |
| Alta corriente de falla a tierra | Puede ser necesario un área de pantalla metálica más grande. | Confirme la corriente de falla y el tiempo de eliminación antes de la producción.. |
| Ruta subterránea con estrés mecánico. | La elección de la pantalla debe coordinarse con la armadura y la funda.. | Revisar la flexión, tracción, lecho, armadura, y continuidad de la pantalla. |
| Ruta de instalación sensible al agua | El bloqueo de agua y la barrera metálica pueden afectar el diseño de la pantalla. | Comprobar el bloqueo longitudinal de agua., diseño de funda, y método accesorio. |
Cómo afecta el diseño de la pantalla a los accesorios del cable
Las terminaciones y uniones deben conectar correctamente la pantalla metálica.. Esta es la razón por la que la pantalla afecta el trabajo en el sitio aunque esté oculta debajo de la funda.. La pantalla de cinta de cobre debe quedar expuesta y unida sin dañar la pantalla aislante.. Se debe juntar la pantalla de alambre de cobre., vestido, y conectado con suficiente longitud y estabilidad mecánica. Los diseños combinados de alambre y cinta deben seguir el método de preparación del fabricante de accesorios..
Si se desconoce el diseño del accesorio., un diseño de pantalla que parece técnicamente fuerte aún puede crear dificultades de instalación. Diámetro del cable, formulario de pantalla, armadura, espesor de la vaina, y el espacio de flexión influyen en la selección de accesorios. Por lo tanto, el archivo de diseño del cable debe incluir suficientes detalles de construcción para hacer coincidir los accesorios.. XWA mantiene esto en la etapa de revisión de ingeniería porque la preparación incorrecta de accesorios puede dañar un cable MV que de otro modo sería correcto..
Controles de fábrica para la calidad de la pantalla metálica.
El control de calidad de fábrica de la pantalla comienza antes de la prueba final del cable.. El equipo de producción comprueba el estado del material., aplicación de cinta, arreglo de alambre, superposición, tensión, posición de la capa, y continuidad. Una vez completado el cable, Las pruebas de rutina y los registros de inspección respaldan la liberación.. en algunos proyectos, Se pueden utilizar muestras de disección o controles dimensionales para verificar los detalles de la construcción..
La pantalla también es relevante para pruebas de alto voltaje y revisión de descargas parciales.. Una conexión de pantalla metálica estable admite un circuito de prueba definido. Una mala continuidad de la pantalla o una preparación final descuidada pueden generar errores de prueba.. Esta es la razón por la que el manejo de pantallas aparece tanto en la inspección de producción como en la preparación de pruebas de laboratorio..
| Comprobar artículo | Razón | Evidencia visible en el expediente de liberación |
|---|---|---|
| Material y tamaño de la pantalla. | Confirma el área metálica y la construcción requeridas.. | lista de materiales, récord de producción, o hoja de especificaciones. |
| Superposición de cintas o disposición de cables | Soporta continuidad y control de campo estable.. | Registro de proceso e inspección de muestras cuando sea necesario.. |
| Continuidad de la pantalla | Confirma que el camino metálico no está interrumpido.. | Registro de inspección o nota de prueba según los requisitos del proyecto.. |
| Compatibilidad con armadura y funda. | Previene daños en las capas durante la producción y la instalación.. | Plano de construcción y verificación de dimensiones finales.. |
| Preparación para el final del examen | Reduce las descargas falsas o los resultados inestables de las pruebas de alto voltaje.. | Registro de pruebas de rutina y nota de autorización del laboratorio.. |
Errores típicos en las especificaciones de la pantalla MV
Error uno: especificando sólo la clase de tensión. La clase de voltaje por sí sola no define el área de la pantalla. También se deben conocer los requisitos de corriente de falla y el método de conexión a tierra..
Error dos: Tratar la cinta de cobre y el alambre de cobre como intercambiables.. Ambas son pantallas metálicas., pero difieren en la cobertura, área transversal, preparación de unión, y comportamiento mecánico.
Error tres: agregar armadura sin revisar el acceso a la pantalla. La armadura mejora la protección mecánica., pero la pantalla aún necesita una continuidad adecuada, vinculación, y preparación para la terminación.
Error cuatro: ignorando la compatibilidad de accesorios. Las uniones y terminaciones de cables deben coincidir con el diámetro del cable., formulario de pantalla, armadura, vaina, y método de extracción.
Error cinco: omitiendo la duración del cortocircuito. La corriente de falla sin tiempo de eliminación está incompleta. El cálculo del área de la pantalla depende de ambos..
Datos de especificación que XWA necesita para el diseño de pantalla MV
Para un cable de MT con requisitos de pantalla definidos, XWA normalmente revisa los siguientes datos antes de confirmar la construcción final.:
- Tensión nominal, como 6/10 kV, 8.7/15 kV, 12/20 kV, 18/30 kV, o 26/35 kV.
- Material conductor, tamaño del conductor, clase de conductor, y número de núcleos.
- Tipo de pantalla: cinta de cobre, alambre de cobre, alambre de cobre más cinta, o funda metálica.
- Área de pantalla metálica requerida o corriente de falla a tierra y duración.
- Método de conexión a tierra o unión cuando se conozca.
- Requisito de armadura, material de la funda, requisito de bloqueo de agua, y ruta de instalación.
- Norma aplicable, como IEC 60502-2 o una especificación de utilidad del proyecto.
- prueba de rutina, prueba de muestra, inspección de terceros, y requisitos del documento de autorización.
- Longitud del tambor, método de embalaje, puerto de destino, y condiciones de almacenamiento.
Estos detalles hacen que la decisión de la pantalla sea rastreable.. También reducen el riesgo de que un cable sea eléctricamente adecuado en general pero incompleto para una condición de falla de red específica.. Luego, XWA puede preparar una propuesta de construcción., ficha técnica, y publicar documentación que coincida con los requisitos establecidos del proyecto..
Conclusión de ingeniería
El diseño de la pantalla del cable MT debe elegirse según su función., no por costumbre. La cinta de cobre proporciona una cobertura familiar y una construcción compacta.. El alambre de cobre proporciona una ruta más clara hacia el área metálica específica y la unión.. El alambre de cobre más la cinta pueden combinar área y cobertura cuando la especificación lo requiera. Los diseños de vainas metálicas resuelven blindajes especiales, humedad, y condiciones de protección, pero añaden complejidad.
La pantalla correcta depende de la clase de voltaje., corriente de falla, tiempo de limpieza, longitud del cable, método de puesta a tierra, entorno de instalación, diseño de accesorios, y documentación de prueba. Para XWA potencia & Cable, Esto hace que la pantalla metálica sea una parte central de la ingeniería de cables de MT en lugar de una pequeña opción de material oculta debajo de la funda..
Preguntas frecuentes
¿Es suficiente la pantalla de cinta de cobre para cada cable de MT??
No. La cinta de cobre puede ser adecuada para muchos diseños de cables de media tensión., pero el área de la pantalla debe coincidir con el requisito de corriente de falla del proyecto donde la pantalla transporta corriente de falla a tierra.
¿Cuál es la principal diferencia entre la cinta de cobre y la pantalla de alambre de cobre??
La cinta de cobre proporciona una cobertura continua alrededor del núcleo., mientras que la pantalla de alambre de cobre es más fácil de definir por área metálica total y suele ser útil cuando la capacidad de corriente de falla y la unión son factores centrales de diseño..
¿La armadura reemplaza la pantalla metálica??
No. La armadura es principalmente protección mecánica y también puede tener implicaciones de unión., pero no reemplaza las funciones de pantalla de aislamiento y pantalla metálica en el diseño de cables de MT..
¿Por qué el método de conexión a tierra afecta la selección de pantalla??
La conexión a tierra y la unión determinan la corriente de la pantalla, voltaje de la vaina, corriente circulante, y comportamiento de falla. Estas condiciones influyen en el área de la pantalla metálica y el rendimiento térmico del cable..
¿Qué información se necesita para confirmar el diseño de la pantalla MV??
Los datos esenciales incluyen la tensión nominal., tamaño del conductor, recuento de núcleos, tipo de pantalla, área de pantalla requerida o corriente de falla y duración, método de unión, estándar, armadura, vaina, y ruta de instalación.