Os cabos de alimentação XLPE (polietileno reticulado) são amplamente utilizados em diversas aplicações elétricas devido às suas excelentes propriedades elétricas e mecânicas. Como fornecedor de cabos de alimentação XLPE, testemunhei em primeira mão os desafios que podem surgir com estes cabos. Neste blog, discutirei as falhas comuns dos cabos de alimentação XLPE para ajudá-lo a entender melhor como evitá-las e resolvê-las.
1. Envelhecimento Térmico
O envelhecimento térmico é um dos problemas mais comuns enfrentados pelos cabos de alimentação XLPE. Com o tempo, a exposição contínua a altas temperaturas pode causar a deterioração do isolamento XLPE. O calor inicia reações químicas dentro da estrutura polimérica do XLPE, levando à cisão da cadeia e à degradação das ligações cruzadas.
Quando o cabo está sobrecarregado, a corrente que flui através dele gera calor excessivo. Se esta condição de alta temperatura persistir, as propriedades mecânicas e elétricas do isolamento serão significativamente afetadas. Por exemplo, a resistência de isolamento pode diminuir e o fator de perda dielétrica pode aumentar. Em última análise, isso pode levar à quebra do isolamento e à falha do cabo.
As medidas preventivas contra o envelhecimento térmico incluem o dimensionamento adequado dos cabos com base na carga esperada. É essencial calcular a ampacidade com precisão para garantir que o cabo opere dentro dos limites de temperatura nominais. O monitoramento regular das temperaturas dos cabos usando sensores térmicos ou termografia infravermelha também pode ajudar a detectar sinais precoces de superaquecimento.
2. Arborização aquática
O water treeing é um mecanismo de degradação lento e de longo prazo que ocorre em cabos de energia XLPE quando eles são expostos à umidade e a um campo elétrico. As moléculas de água penetram no isolamento XLPE através de pequenos defeitos ou microvazios. Sob a influência do campo elétrico, as moléculas de água formam gradualmente canais semelhantes a árvores dentro do isolamento.
Essas árvores aquáticas podem crescer com o tempo, reduzindo a rigidez dielétrica do isolamento. Eventualmente, uma árvore aquática pode se transformar em uma árvore elétrica, o que pode causar um colapso elétrico completo do cabo. Os fatores que contribuem para a árvoregem de água incluem técnicas inadequadas de junção e terminação de cabos que permitem a entrada de água e a presença de contaminantes na superfície do cabo.
Para evitar a formação de árvores na água, os fabricantes costumam usar jaquetas resistentes à água em cabos XLPE. Durante a instalação, a vedação adequada das juntas e terminações dos cabos é crucial. Por exemplo, usar compostos de vedação de alta qualidade e garantir que todas as juntas estejam devidamente isoladas pode reduzir significativamente o risco de entrada de água.
3. Arborização Elétrica
O treeing elétrico é outro mecanismo de falha crítica em cabos de alimentação XLPE. É causado principalmente por campos elétricos de alta intensidade dentro do isolamento. O campo elétrico pode causar ionização local e degradação do material XLPE em pontos onde existem impurezas, vazios ou concentrações de tensão.
À medida que a árvore elétrica cresce, ela forma caminhos condutores dentro do isolamento. Quando a árvore atinge um comprimento crítico, isso pode levar a uma quebra repentina e catastrófica do cabo. A árvoregem elétrica pode ser acelerada por fatores como sobretensões, quedas de raios e baixa qualidade de isolamento durante o processo de fabricação.
Para mitigar o risco de arborização elétrica, é essencial um rigoroso controle de qualidade durante a fabricação de cabos XLPE. Isso inclui o uso de matérias-primas de alta pureza e processos avançados de extrusão e reticulação para minimizar a presença de impurezas e vazios. Além disso, a instalação de protetores contra surtos pode ajudar a proteger os cabos contra sobretensões.
4. Danos Mecânicos
Podem ocorrer danos mecânicos durante a instalação, operação ou manutenção de cabos de alimentação XLPE. Durante a instalação, o manuseio inadequado, como arrastar o cabo sobre superfícies ásperas ou aplicar tensão excessiva, pode danificar a capa externa e o isolamento. Mesmo pequenos cortes ou abrasões no cabo podem fornecer pontos de entrada para umidade e aumentar o risco de outros tipos de falhas.
No ambiente operacional, forças externas, como escavações próximas à rota do cabo, colisões de veículos ou vibrações mecânicas, também podem causar danos ao cabo. Por exemplo, em ambientes industriais, máquinas pesadas em movimento podem atingir acidentalmente os cabos, causando danos ao isolamento.
Para evitar danos mecânicos, devem ser seguidos procedimentos de instalação adequados. Isso inclui o uso de bandejas de cabos, conduítes ou bancos de dutos para proteger os cabos durante a instalação. Durante a fase de operação e manutenção, dispositivos de proteção de cabos, como sinais de alerta e barreiras, podem ser instalados para evitar danos acidentais.
5. Degradação Química
Os cabos de alimentação XLPE também podem sofrer degradação química quando expostos a determinados produtos químicos. Produtos químicos como ácidos, álcalis, solventes e hidrocarbonetos podem reagir com o isolamento XLPE, fazendo com que ele inche, amoleça ou perca sua integridade mecânica.
Em ambientes industriais onde existem elevadas concentrações de produtos químicos, os cabos podem estar em risco. Por exemplo, em fábricas de produtos químicos, o vazamento de produtos químicos pode entrar em contato direto com os cabos e causar danos. Além disso, os subprodutos de alguns processos industriais, como o ozônio, também podem acelerar a degradação do isolamento XLPE.
Para proteger contra a degradação química, é importante escolher cabos com capas adequadas resistentes a produtos químicos. Se os cabos forem instalados num ambiente quimicamente agressivo, podem ser aplicados revestimentos de proteção adicionais. Inspeções regulares também devem ser realizadas para detectar precocemente quaisquer sinais de danos químicos.
6. Envelhecimento nas juntas e terminações dos cabos
As juntas e terminações dos cabos são os pontos mais fracos em um sistema de cabos de alimentação XLPE. Os processos de união e terminação dos cabos envolvem múltiplas etapas, e qualquer erro ou técnica inadequada pode levar à falha prematura.
Nas juntas de cabos, a má conexão dos condutores pode resultar em aumento de resistência e superaquecimento. Este superaquecimento pode causar o envelhecimento prematuro do isolamento. Além disso, a vedação inadequada das juntas pode permitir a entrada de umidade e contaminantes, causando árvores hídricas e elétricas.
Nas terminações, problemas como instalação incorreta do cone de tensão ou isolamento inadequado podem causar altas concentrações de tensão, podendo levar a panes elétricas. A manutenção e inspeção regulares das juntas e terminações dos cabos são essenciais para garantir sua confiabilidade a longo prazo.
Oferecemos uma ampla gama de cabos de alimentação XLPE, juntamente com cabos especiais relacionados, comoES - H09Z - H/ES - H15Z - H Cabo de Bateria,Cabo de alimentação EV (fio para veículo elétrico), eCabo plano de elevador. Se você estiver enfrentando problemas com falhas de cabos ou precisar de cabos de alta qualidade para seus projetos, recomendo fortemente que você entre em contato conosco para negociações de compra. Temos uma equipe de especialistas que pode fornecer suporte técnico detalhado e orientação para garantir que você obtenha os cabos mais adequados para suas necessidades específicas.
Referências
- Bartnikas, R., & Eichhorn, RA (Eds.). (1995). Dielétricos de engenharia: Vol. IIA, Propriedades Elétricas de Materiais Isolantes Sólidos - Estrutura Molecular e Comportamento Elétrico. Sociedade Americana de Testes e Materiais.
- Chen, G. e Blackburn, RJ (2004). Avaliação da condição de cabos de alimentação isolados em XLPE: uma revisão. Transações IEEE sobre fornecimento de energia, 19(3), 1127 - 1134.
- Ele, J. e Sevostianov, I. (2012). Um estudo numérico da árvore de água em cabos de energia isolados com polietileno reticulado. Jornal de Física Aplicada, 111(10), 104108.