Nova Tecnologia para Isolação de Cabos. Autores Eng. Sandro de Rezende Eng. Igor A. Delibório

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Nova Tecnologia para Isolação de Cabos

Autores

Eng. Sandro de Rezende Eng. Igor A. Delibório

O Grupo Prysmian no Mundo

Faturamento Centros de P&D 17

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O que a Prysmian entende como “necessidades dos clientes”: • Inovação e melhores soluções técnicas

Aumento da performance e/ou da segurança • Redução lead time de entrega

Melhores técnicas produtivas que acelerem a cadeia de suprimentos • Redução de custos

Otimização da linha de produção com redução de custos • Práticas “Verdes”

Práticas verdes estão adicionando valor aos projetos e marcas no mercado

O que é o P-Laser

P-Laser é uma solução inovadora para grids de Média Tensão

É um processo altamente eficiente de produção de cabos de média tensão, que resulta em um lead time reduzido de entrega

Novo material isolante HPTE, que atende e supera as características dos atuais EPR/XLPE

E ainda é um material Eco sustentável

Serviço superior devido

à redução dos tempo

de produção de dias

para horas.

O P-Laser é fabricado utilizando um Polipropileno Termoplástico de Alta

Performance (HTPE) na isolação, desenvolvido no centro de P&D da Prysmian. É utilizado o processo de tripla extrusão e não é mais necessário o processo de desgaseificação.

Dependendo do projeto de cabo podemos produzi-lo em um processo totalmente integrado do condutor à cobertura em uma unica passagem.

O Processo de Isolação

Processo padrão P-Laser

Time °C Time °C

Isolação 11 horas 130-300

5 hours* 200

Degaseificação 48+24 horas 80

Cobertura 8 horas 200

Total 91 horas (~4 dias) 5 horas ( -94%)

Padrão de MT:

Polímero + Peróxido + Temp = Crosslinking + “sub-produtos”

Methane (CH₄) Acetofenona Cumil Alcool Methane (CH₄) Acetofenona Cumil Alcool + ROOR + (130 ~ 300 °C) = + p

Mistura própria de Polímero + Temp (200°C) =

_HPTE

Sem reação química Sem sub-produtos

Materiais recicláveis Zero Gas Technology (ZGT)

Comparação dos Isolantes

Em caso de emergências ou congestionamento do grid, picos de energia e aumento do trafego, as temperaturas vão subir.

P-Laser tem a capacidade e a performance para trabalhar em altas temperaturas melhor que qualquer outro isolante.

XLPE EPR/HEPR P-Laser

Temperatura de Operação 90°C 90 ~ 105°C 110°C

Temperatura de Curto-Circuito 250°C 250°C 250°C

Rigidez Dielétrica Excelente Bom Excelente

Tensão de Ruptura Muito Bom Bom Excelente

Perdas Dielétricas Excelente Bom Excelente

Resistência Termo Pressão 105°C 130°C 130°C

Manuseio Bom Excelente Excelente

Resistência a arborecência Regular Bom Bom

Melhor da Classe

Compatibilidade Total

A implementação no campo é compatível com as redes existentes.

A tecnologia P-Laser foi desenvolvida para atender as suas exigências utilizando os mesmos requerimentos de hoje disponíveis no mercado em:

• Ferramentas de manuseio e preparação;

Comquistas de P&D Prysmian

Os laboratórios do grupo se dedicam em encontrar soluções para as necessidades da indústria atual e futura.

No gráfico abaixo, segue algumas das melhorias de design e tecnologia de isolamento: 1970 1980 1990 1999 2006 T ec n o lo gi a Inovaç ão de Prod utos EPR XLPE HEPR 105°C HEPR P-Laser PILC Anterior

2003 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Desenvolvimento do P-Laser

• Inicio das atividades de desenvolvimento em Milão. • Produção de protótipo em Pignataro Maggiore (Itália)

• Instalação na Itália triplex 185mm² 12/20 kV na rede Enel electrical

• Instalação na Holanda triplex sólido 240mm² 6/10 kV na rede Nuon/Liander • Aprovação italiana realizada conforme padrão CEI 20-86 (Itália)

• Produção de 3.000.000m produzido na fabrica em Pignataro

• Produção do cabo Airbag® _{com tecnologia P-Laser, 7-camadas de extrusão em}

uma única passagem

• Extensão do produto atingindo até 35kV para projetos Wind

• Aprovação holandesa realizada conforme padrão NEC20A (Holanda) • Aprovação internacional conforme Cenelec HD620 (Europa)

Processo de Fabricação

Processo tradicional para produção de cabos MT

Isolação do condutor > Armazenamento em bobinas > Desgaseificação e Manuseio > Aplicação de Blindagem e Capa.

Sem riscos de Falhas

(armazenagem e manuseio de processo)

Processo de produção P-Laser

Processo de Fabricação

Processo produtivo baseado em uma linha única e contínua.

Novo processo de produção para P-laser: Isolação + Cobertura (sem desgaseificação). Isolação: Cabeça de Triplice Extrusão Isolação: Resfriamento Dispositivo para Continuidade Fita de Bloqueio de água Corda de Condutor nú Resfriamento para

Capa de proteção Resfriamento para Capa de proteção e resfriamento

Cabo finalizado

Capa de proteção

Fita metálica Opcional:_{Capa de proteção}

120m

120

Contrução dos Cabos

Fios de Cobre Helicoidal (+fita) Fita de Alumínio longitudinal

Capa

Insulating compound

Maximum conductor temperature

Normal operation Short circuit ( max _{durat. 5 sec )}

Low density thermoplastic polyethylene PE 70 130 1)

High density thermoplastic polyethylene HDPE 80 160 1)

Cross -linked polyethylene XLPE 90 250

Ethylene-propylene rubber EPR 90 250

High modulus or hard grade ethylene-propylene rubber HEPR 90 / 105 250

P-LASER HPTE 110 250

Características Térmicas

Parâmetros térmicos para materiais isolantes

IEC 60840/HD 620

Características Elétricas

Designation of compound Unit EPR / HEPR XLPE (P-LASER)HPTE

Maximum conductor temperature in normal operation °C 90 / 105 90 110

Volume resistivity

- at 20°C Ohm cm - -

-- at maximum conductor temperature in normal operation Ohm cm 10E12 - 10E12

Relative permittivity 2,7 - 3,2 2,2 - 2,3 2,2 - 2,3 insulation resistence constant Ki

- at 20°C MOhm cm - -

-- at maximum conductor temperature in normal operation MOhm cm 3,67 - 3,67

Tan Delta

- at maximum conductor temperature in normal operation plus

5°C up to 10 °C x 10-4 400 / 200 40 40

Partial discharge test

- Discharge at 1,73 Uo, maximum pC 5 5 5

Características Mecânicas

Designation of compound Unit EPR HEPR XLPE HPTE

(P-LASER)

Maximum conductor temp.in

normal operation °C 90 90 / 105 90 110

Without ageing

(IEC 811-1-1, subclause 9.1)

Tensile strength, minimum N/mm2 4.2 8.5 12.5 12.5

Elongation at break, minimum % 200 200 200 350

After ageing in air oven (IEC 811-1-1, subclause 8.1) Treatment - temperature °C 135 135 / 150 135 135/150 - tolerance °C 3 3 3 3 - duration d 7 7 7 10 Tensile strength :

a) value after ageing, minimum N/mm2 12.5

b) variation, maximum % 30 30 25 Elongation at break :

a) value after ageing, minimum % 350

b) variation, maximum % 30 30 25 Determination of elastic modulus

Modulus at 150 % elongation,

Propriedades do Material em condições de testes

Designation of compound Unit EPR HEPR XLPE HPTE

(P-LASER) Maximum conductor temp.in normal

operation °C 90 90 / 105 90 105

Shrinkage test

(IEC 60811-1-3, clause 10)

Distance L between marks mm 200 200

Temperature °C 130 130

Tolerance °C 3 3

Duration h 1 1

Maximum permissible shrinkage % 4 4

Water absorption

(IEC 811-1-3, subclause 9.2 ) Gravimetric method

Temperature °C 85 85 85 85

Duration d 14 14 14 14

Maximum increase of mass mg/cm2 5 5 1 5

Pressure test at high temperature (IEC 811-3-1, clause 8)

Temperature °C 130

Teste de resistência (AC) com ciclos térmicos

Cabo ensaiado:

Testes de longa duração em Água

Testes de longa duração em Água

HPTE CENELEC WATER AGING HD 605 & HD 620

AGING TIME [Months]

Meio Ambiente

O processo de produção inovador “zero-gas technology” proporciona uma maior eficiência energética e reduz a emissão de gases com efeito estufa.

Matéria prima totalmente recicláveis.

Cerca de 500kg de material plástico pode ser recuperado de um lance de 1km de cabo 185mm² 20kV.

Exemplo de Aplicação com material reciclado

Material Recondicionado

Baixo impacto ambiental, alto valor economico.

Resíduos de cabos

Injeção em palets moldados

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