Cabo de alimentação de média tensão com isolamento de baixa fumaça e halogênio, de baixa emissão de fumaça, padrão IEC XLPE

Base de Design e Conformidade
Este produto é projetado, fabricado e testado em estrita conformidade com o sistema de padrões da IEC (Comissão Eletrotécnica Internacional), garantindo que todos os aspectos de desempenho atendam aos níveis internacionais avançados.

Padrões básicos
- IEC 60502-2:2014+AMD1:2024 CSV: "Cabos de alimentação com isolamento extrudado e seus acessórios para tensões nominais de 1 kV até 30 kV – Parte 2: Cabos para tensões nominais de 6 kV até 30 kV". Este é o padrão principal que especifica a construção, as dimensões e os requisitos de teste dos cabos, aplicável a cabos de energia dielétricos sólidos extrudados instalados fixamente para tensões de 6 kV a 30 kV.
- IEC 60228: "Condutores de cabos isolados". Especifica requisitos de resistência CC para condutores.
- IEC 60754-1/-2: "Teste em gases produzidos durante a combustão de materiais de cabos – Determinação do teor de gás ácido halógeno e acidez". Especifica requisitos de desempenho sem halogênio.
- IEC 61034-1/-2: "Medição da densidade de fumaça de cabos queimando em condições definidas". Especifica requisitos de desempenho de baixa fumaça.
- IEC 60332-1-2 / IEC 60332-3: "Testes em cabos elétricos e de fibra óptica em condições de incêndio". Especifica requisitos de desempenho retardante de chamas (teste de chama vertical em um único cabo e teste de chama vertical em cabos agrupados).

A IEC 60502-2:2014, a terceira edição, substituiu a segunda edição de 2005. As principais revisões técnicas incluem a simplificação dos procedimentos de cálculo para espessuras de bainha de chumbo e sobrebainha, adição de um método para determinar a temperatura do condutor, modificação do procedimento de teste de tensão de rotina, adição de um teste elétrico na sobrebainha e modificação dos requisitos para bainhas não metálicas (incluindo camadas semicondutoras). A alteração publicada em 2024 (AMD1:2024) complementa ainda mais os requisitos técnicos mais recentes.

Nota especial: Esta norma se aplica a instalações fixas, como redes de distribuição ou instalações industriais, mas não se aplica a condições especiais de instalação e serviço, como linhas aéreas, indústria de mineração, usinas nucleares (área de contenção e suas proximidades), aplicações submarinas ou de bordo.

Construção e materiais de cabos
O cabo de alimentação de média tensão retardante de chamas de halogênio zero e baixa fumaça adota um processo de coextrusão de camada tripla de tela condutora + isolamento XLPE + tela isolante, eliminando efetivamente as lacunas de ar e garantindo uma descarga parcial muito baixa. A construção típica do produto é a seguinte:

Camadas típicas de construção
1. Condutor: Cobre trançado recozido (núcleo único ou multinúcleo), em conformidade com os requisitos de condutor trançado Classe 2 IEC 60228. Função: Transmissão de energia elétrica.
2. Tela condutora: Composto semicondutor extrudado. Função: Uniformiza a distribuição do campo elétrico e evita espaços de ar entre o condutor e o isolamento.
3. Camada isolante: Polietileno reticulado (XLPE). Função: Camada central de isolamento elétrico.
4. Tela isolante: Composto semicondutor extrudado. Função: Uniformiza a distribuição do campo elétrico fora do isolamento.
5. Tela metálica: Fita de cobre ou envoltório de fio de cobre. Função: Transporta corrente de falha e protege contra interferência eletromagnética.
6. Enchimento e encadernação: Enchimentos de polipropileno e fita de tecido não tecido. Função: Mantém a redondeza do cabo e fornece proteção de amortecimento.
7. Revestimento interno (cama): Poliolefina (PVC ou PE opcional). Função: Isola a camada de blindagem do atrito mecânico contra a tela de isolamento.
8. Camada de armadura: armadura de fita de aço (envoltório duplo de fita de aço) ou armadura de arame de aço. Função: Melhora a proteção mecânica, suporta pressão radial e tensão axial.
9. Bainha externa: Poliolefina retardante de chamas de baixa fumaça (LSZH) sem halogênio. Função: Segurança contra incêndio, proteção ambiental, proteção mecânica.

O material de isolamento do núcleo XLPE possui resistência dielétrica e propriedades termomecânicas muito altas. A bainha externa é um material poliolefínico retardante de chamas com baixo teor de fumaça e zero halogênio, livre de halogênio, com baixa densidade de fumaça durante a combustão e sem liberação de gases corrosivos tóxicos, como HCl.

Principais Parâmetros Técnicos
4.1 Graus de tensão nominal
Os graus de tensão nominal padrão do produto cobrem as seguintes faixas:
- 3,6/6 (7,2) kV
- 6/6 (7,2) kV
- 6/10 (12) kV
- 8,7/10 (12) kV
- 8,7/15 (17,5) kV
- 12/20 (24) kV
- 18/20 (24) kV
- 18/30 (36) kV
- 21/35 (40,5) kV
- 26/35 (40,5) kV
Estes são os tipos mais comuns e a cobertura da seção transversal do condutor. Os usuários podem selecionar com base na tensão nominal do sistema de alimentação de acordo com padrões nacionais, como a série GB/T 12706. A tensão máxima de operação pode atingir 1,2 a 1,5 vezes a tensão nominal.

4.2 Temperatura de operação
- Temperatura máxima de operação contínua permitida: 90 °C
- Temperatura máxima do condutor durante curto-circuito (máx. 5 s): 250 °C
- Temperatura ambiente mínima de operação: -20 °C; a temperatura de instalação não deve ser inferior a 0 °C

O isolamento XLPE aumenta a temperatura normal de operação de 70 °C para isolamento de PVC padrão para 90 °C, enquanto aumenta a temperatura de suporte a curto-circuito de 160 °C para 250 °C, aumentando significativamente a capacidade de condução de corrente do cabo e a confiabilidade do sistema.

4.3 Raio de curvatura (conforme IEC 60502-2/GB/T 12706)
- Cabo blindado de núcleo único: ≥ 15 × diâmetro total do cabo (D)
- Cabo blindado multinúcleo: ≥ 12 × diâmetro total do cabo (D)

4.4 Desempenho elétrico principal
- Resistência do condutor CC a 20 °C: Atende aos requisitos da norma IEC 60228.
- Teste de tensão de potência-frequência: 2,5 kV / 5 min, sem avaria.
- Teste de descarga parcial: A 1,73 U₀, nenhuma descarga que exceda a sensibilidade declarada é detectável.
- Tensão de frequência de energia de 4 horas suportada: 3,5 U₀ / 5 min, isolamento sem ruptura.

4.5 Propriedades mecânicas
Isolamento:
- Resistência à tração antes do envelhecimento: ≥ 12,5 N/mm². Após envelhecimento (110 ± 2 °C / 240 h): variação ≤ ±30%.
- Alongamento na ruptura antes do envelhecimento: ≥ 200%.
Bainha:
- Resistência à tração antes do envelhecimento: ≥ 12,5 N/mm². Após envelhecimento: ≥ 10,0 N/mm².
- Alongamento na ruptura antes do envelhecimento: ≥ 300%. Após o envelhecimento: variação ≤ ±30%.
Teste de contração térmica (80 ± 2 °C /5 ciclos de aquecimento): Taxa de contração da bainha < 3%.

Propriedades retardantes de chamas de baixo consumo de fumaça e zero halogênio (características principais)
Essas propriedades distinguem este produto dos cabos XLPE padrão e representam seu valor fundamental no fornecimento de garantia de segurança contra incêndio para locais densamente povoados.

5.1 Desempenho retardante de chamas (série IEC 60332)
Teste de chama de cabo agrupado (IEC 60332-3): A extensão de carbonização na amostra não excede 2,5 m acima da borda inferior do queimador.
O desempenho do retardante de chamas é classificado em diferentes classes, como Classe A, Classe B e Classe C. Os usuários podem selecionar a classe apropriada de produtos retardantes de chamas com base na densidade de instalação e nos requisitos ambientais. Cabos retardantes de chamas com baixo teor de fumaça e zero halogênio também podem ser complementados com propriedades adicionais, como resistência a óleo, resistência a UV, anti-cupins e anti-roedores.

5.2 Desempenho de baixa fumaça (IEC 61034)
Medição da densidade de fumaça durante a combustão do cabo (transmitância de luz): Transmitância mínima de luz ≥ 60%. Alguns produtos de alta qualidade (por exemplo, super retardante de chamas Classe A) podem atingir ≥ 70%.
A transmissão suficiente de luz durante um incêndio é essencial para a evacuação segura do pessoal. Os cabos de PVC tradicionais produzem uma grande quantidade de fumaça preta durante a queima, o que pode reduzir a visibilidade para menos de 1 metro em poucos minutos, dificultando seriamente a fuga.

5.3 Desempenho sem halogênio / baixa corrosividade (IEC 60754)
- Valor de pH (ponderado): ≥ 4,3
- Condutividade (ponderada): ≤ 10 μS/mm
- Teor individual de halogênio (F, Cl, Br, I): ≤ 2 mg/g
- Conteúdo total de quatro halogênios: ≤ 5 mg/g
Entre os indicadores acima, um valor de pH ≥ 4,3 indica que o gás de combustão não é fortemente ácido, condutividade ≤ 10 μS/mm indica corrosividade de gás muito baixa e halogênio total ≤ 5 mg/g garante que o material da bainha não contenha halogênios como cloro ou bromo. Os cabos de PVC tradicionais têm um teor de cloro superior a 30%, e o gás HCl liberado durante a combustão corrói o equipamento e danifica gravemente o trato respiratório humano.

5.4 Comparação de desempenho de retardantes de chamas
Cabo comum revestido de PVC vs. este produto (XLPE + LSZH):
- Classe de retardante de chamas: Nenhum ou baixo vs. Classe A/B/C
- Transmitância de luz de combustão: ≤ 20%, fumaça preta densa vs. ≥ 60%, boa transmitância
- Corrosividade do gás de combustão: Ácido forte (HCl), corrói o equipamento vs. Ácido fraco/neutro, equipamento seguro
- Liberação de gases tóxicos: dioxinas altamente tóxicas, cloro vs. gases residuais não tóxicos
- Segurança de pessoal: ameaça grave vs. evacuação segura garantida

Designação do modelo do produto
6.1 Exemplos comuns de modelos domésticos
A designação do modelo nacional para este produto segue geralmente as seguintes regras:
- Prefixo de tipo:
  - WDZ/WDZA / WDZB / WDZC — Retardante de chamas de baixa fumaça sem halogênio (Classe A/B/C)
  - WDZN — Retardante de chamas de baixa fumaça e resistente ao fogo, sem halogênio
  - NH — Resistente ao fogo
- Código de isolamento: YJ — Isolamento de polietileno reticulado (XLPE)
- Código da bainha:
  - Y — Bainha de polietileno
  - E — Bainha de poliolefina (baixo teor de fumaça e zero halogênio)
- Código da armadura:
  - 22 — Blindagem de fita de aço + revestimento externo de PVC
  - 23 — Blindagem de fita de aço + bainha externa de PE
  - 32/33 — Blindagem de arame de aço (arame de aço fino/grosso)

Exemplo: WDZA-YJY23-8,7/15kV 3×240 mm²
Interpretação:
- WDZA: Retardante de chamas de baixa emissão de fumaça, sem halogênio, Classe A
- YJ: Isolamento XLPE
- Y23: Bainha de polietileno + armadura de fita de aço
- 8,7/15kV: Tensão nominal
- 3×240 mm²: seção transversal do condutor de 3 núcleos × 240 mm²

6.2 Referências cruzadas de modelos internacionais comuns
Um modelo correspondente comum no mercado internacional é o N2XSEFGbY (tipo IEC), com a construção: condutor de cobre (Cu) / isolamento XLPE / tela de fita de cobre (CTS) / revestimento interno de PVC / armadura de arame plano de aço galvanizado (SFWA) / bainha externa de PVC, de acordo com IEC 60502-2. A personalização baseada em amostras é aceita, com bainha externa de baixo teor de fumaça e zero halogênio (LSHF/LSZH) disponível como opção premium.

Áreas de aplicação
Devido ao seu sólido desempenho elétrico e características de segurança contra incêndio de primeira linha, este produto é amplamente adotado em vários projetos com altos requisitos de segurança:

7.1 Centros de transporte e instalações públicas
- Metrôs e transporte ferroviário: instalações de linhas subterrâneas devem usar cabos retardantes de chamas com baixo teor de fumaça e zero halogênio para minimizar os gases nocivos produzidos durante a combustão dos cabos, colocando em risco a saúde pessoal e a evacuação durante um incêndio. As linhas acima do solo também devem usar preferencialmente cabos retardantes de chamas com baixo teor de fumaça e zero halogênio.
- Terminais de aeroporto: Alta densidade de pessoal, alto nível de segurança contra incêndio.
- Túneis ferroviários, túneis rodoviários.

7.2 Instituições de Saúde e Educação
- Hospitais: Os códigos gerais de construção de hospitais exigem que os cabos de energia e controle para sistemas de emergência sejam preferencialmente do tipo retardante de chamas com baixo teor de fumaça e sem halogênio; os departamentos de cirurgia limpa devem usar preferencialmente o tipo com baixo teor de fumaça e zero halogênio.
- Escolas, jardins de infância.

7.3 Instalações Comerciais e Industriais
- Prédios super altos, grandes shoppings, hotéis: os padrões de projeto de cabos de energia exigem que cabos isolados sem halogênio, como XLPE, sejam usados em locais densamente povoados, e cabos isolados de PVC não devem ser selecionados.
- Subestações subterrâneas, usinas de energia.
- Data centers: As linhas de distribuição de energia instaladas em espaços de ventilação ocultos devem utilizar preferencialmente cabos retardantes de chamas com baixo teor de fumaça e zero halogênio.
- Plataformas offshore, plantas químicas: o isolamento XLPE tem excelente resistência à corrosão química.
- Usinas nucleares, minas (observação: a norma IEC 60502-2 não se aplica diretamente a áreas de contenção de usinas nucleares).

7.4 Considerações importantes no projeto de proteção contra incêndio
Em locais densamente povoados, o período de evacuação durante um incêndio é muito curto. Os cabos tradicionais revestidos de PVC liberam grandes quantidades de fumaça preta densa (contendo partículas de negro de fumo, com transmitância de luz geralmente abaixo de 20%) e gás HCl (cloreto de hidrogênio) altamente tóxico durante a combustão, causando perda de visibilidade, danos ao trato respiratório e asfixia em segundos. Cabos de baixa fumaça e zero halogênio podem aumentar a transmitância de luz para 60% ou mais, enquanto os gases de combustão são fracamente ácidos/neutros, ganhando um tempo de fuga valioso para evacuação segura de pessoal. Eles também protegem eficazmente equipamentos de emergência contra incêndio, como alarmes, sistemas de exaustão de fumaça e sistemas de som público, contra mau funcionamento devido à corrosão.

Notas Suplementares
1. Classificação da classe retardante de chamas: De acordo com GB/T 19666-2019, os cabos retardantes de chamas são divididos em Classe A, Classe B, Classe C e Classe D. A Classe A tem o mais alto desempenho retardante de chamas e é adequada para instalações de linhas principais em áreas densamente povoadas; a Classe D é aplicável somente a produtos com diâmetro externo ≤ 12 mm ou seção transversal do condutor ≤ 35 mm². Este produto normalmente atinge retardância de chama Classe A ou Classe B.
2. Cooperação internacional e adoção de normas: Este produto não só está em conformidade com as normas IEC, mas também pode ser fabricado de acordo com diferentes normas nacionais ou industriais, como GB 12706, BS, DIN VDE, ASTM, atendendo de forma flexível às demandas do mercado global.
3. Personalização para necessidades especiais: Soluções personalizadas abrangentes, como tipo resistente ao fogo (desempenho ao fogo), tipo resistente a óleo, tipo resistente a UV, tipo anti-cupins, tipo anti-roedor, tipo bloqueador longitudinal de água, retardante de chamas classe A/B/C e tipo zero halogênio com baixa emissão de fumaça podem ser fornecidas de acordo com os requisitos específicos do projeto.
4. Certificações confiáveis: produtos de fabricantes conhecidos passaram por certificações confiáveis internacionais, como TÜV, CE, RoHS e relatórios de testes de retardantes de chamas de terceiros, garantindo a autenticidade, confiabilidade e conformidade do desempenho do produto.
5. Padrões de referência: Os padrões nacionais equivalentes de adoção são GB/T 12706.2-2020 "Cabos de energia de isolamento extrudado e acessórios para tensões nominais de 1 kV (Um=1,2 kV) até 35 kV (Um=40,5 kV) – Parte 2: Cabos para tensões nominais de 6 kV (Um=7,2 kV) até 30 kV (Um=36 kV)" e GB/T 19666-2019 "Regras gerais para fios e cabos retardantes de chamas e resistentes ao fogo ou cabos de fibra óptica".