Immagina un guasto critico in una grande operazione mineraria in cui le apparecchiature principali si spengono improvvisamente a causa di cavi incapaci di resistere a condizioni di lavoro difficili. Prevenire tali incidenti e garantire una trasmissione di potenza stabile richiede un'attenta selezione dei cavi di alimentazione da 22 kV. Questo articolo esamina i parametri tecnici, le applicazioni e i criteri di selezione per questi componenti essenziali.

I cavi di alimentazione da 22 kV, tipicamente con una tensione nominale di 12,7/22 kV, fungono da componenti fondamentali nei sistemi di distribuzione a media tensione. Sebbene comunemente associati agli standard britannici (come i cavi BS6622 PVC e i cavi BS7835 LSZH), la tensione nominale di 12,7/22 kV compare anche in altri standard nazionali, comprese le specifiche SANS del Sudafrica. Paragonabili ai cavi europei da 20 kV, i cavi da 22 kV sono conformi agli standard internazionali IEC 60502-2. Sia i cavi da 22 kV che quelli da 20 kV condividono una tensione massima di sistema (Um) di 24 kV.

I cavi da 22 kV tradizionali utilizzano prevalentemente conduttori in rame per una conduttività superiore. Tuttavia, i conduttori in alluminio rappresentano un'alternativa valida laddove la riduzione del peso è fondamentale, sebbene richiedano più spazio di installazione a causa della conduttività leggermente inferiore.

I cavi da 22 kV standard a tre conduttori sono tipicamente dotati di isolamento e guaina in PVC o LSZH (Low Smoke Zero Halogen). Il PVC offre un eccellente isolamento elettrico e resistenza agli agenti atmosferici, mentre l'LSZH offre una maggiore sicurezza con una ridotta emissione di fumo e una composizione priva di alogeni durante la combustione. Per applicazioni che richiedono una maggiore resistenza meccanica e resistenza ambientale, è disponibile la guaina in MDPE (Polietilene a media densità).

I cavi standard britannici spesso incorporano un'armatura in filo d'acciaio per la protezione meccanica nelle applicazioni di interramento diretto. Tuttavia, non tutti i cavi da 22 kV richiedono una protezione corazzata. Ad esempio, i cavi SANS 622 progettati per apparecchiature mobili pesanti utilizzano una treccia di nylon per rinforzo per migliorare la flessibilità, rendendoli ideali per le applicazioni minerarie.

Applicazioni specializzate possono richiedere strati di isolamento aggiuntivi tra gli schermi dei fili di rame e/o nastri di equalizzazione della tensione per migliorare l'impermeabilizzazione e la protezione del conduttore.

Vari standard internazionali regolano la produzione di cavi da 22 kV per soddisfare i requisiti dei sistemi di alimentazione regionali:

• BS 6622: Questo standard britannico copre i cavi di alimentazione con isolamento estruso con una tensione nominale da 3,8/6,6 kV a 19/33 kV, specificando la costruzione, i materiali, le prestazioni elettriche e i metodi di prova. I cavi da 22 kV conformi a BS 6622 sono tipicamente dotati di isolamento XLPE con guaina esterna in PVC e armatura in filo d'acciaio per installazioni fisse.
• BS 7835: Simile a BS 6622 ma utilizza materiali di guaina LSZH (Low Smoke Zero Halogen) per una maggiore sicurezza nelle aree popolate e nelle strutture di trasporto pubblico.
• IEC 60502-2: Lo standard della Commissione Elettrotecnica Internazionale per i cavi di alimentazione con isolamento estruso con una tensione nominale da 1 kV (Um=1,2 kV) a 30 kV (Um=36 kV), che copre i requisiti di progettazione, produzione, collaudo e installazione per applicazioni globali.
• SANS 622: Lo standard sudafricano per cavi rivestiti in gomma per miniere, che enfatizza la flessibilità e la resistenza all'abrasione per ambienti minerari difficili.

Come componenti critici nella trasmissione di potenza a media tensione, i cavi da 22 kV servono diversi settori:

• Sistemi di alimentazione: Collegamento di sottostazioni a reti di distribuzione e fornitura di grandi utenti industriali, che costituiscono la spina dorsale delle reti elettriche urbane e rurali.
• Operazioni industriali: Alimentazione di macchinari pesanti, linee di produzione e infrastrutture in fabbriche, miniere e porti.
• Progetti infrastrutturali: Fornitura di elettricità affidabile per aeroporti, ferrovie, tunnel e altre strutture critiche.
• Energia rinnovabile: Collegamento di parchi eolici e centrali solari alle reti principali, facilitando la distribuzione di energia pulita.

Una corretta selezione dei cavi richiede una valutazione completa di molteplici fattori tecnici:

• Tensione nominale: Abbinare le specifiche del cavo ai requisiti di 12,7/22 kV del sistema per prevenire rischi per la sicurezza.
• Materiale del conduttore: Bilanciare le esigenze di conduttività con i vincoli di budget, considerando le prestazioni superiori del rame rispetto ai vantaggi di peso e costo dell'alluminio.
• Materiale isolante: Selezionare i materiali appropriati per gli ambienti operativi: XLPE per alte prestazioni elettriche/termiche, PVC per la resistenza generale agli agenti atmosferici o materiali specializzati per condizioni estreme.
• Materiale della guaina: Scegliere tra PVC (uso generale), LSZH (aree ad alta sicurezza) o PE (ambienti corrosivi/idrici).
• Metodo di installazione: Selezionare strutture di cavi adatte per applicazioni di interramento (corazzate), aeree (rinforzate) o a condotto (flessibili).
• Fattori ambientali: Considerare la temperatura, l'umidità e l'esposizione chimica quando si specificano le proprietà del cavo.
• Standard di conformità: Verificare l'adesione agli standard nazionali e internazionali pertinenti come GB/T 12706 o IEC 60502.