Los materiales aislantes y las capas aislantes de los cables y cables eléctricos
Bibliografía comentada: Materiales aislantes para alambres y cables eléctricos
Alcance y propósito: Esta bibliografía está dirigida a ingenieros de la industria del cable, ingenieros eléctricos, estudiantes de posgrado y escritores académicos. Recopila los estándares básicos, artículos de revistas chinas y literatura extranjera sobre materiales aislantes de cables, con entradas en estilo de referencia GB/T 7714 y anotaciones breves, listas para ser citadas en artículos académicos e informes técnicos. Cobertura: cloruro de polivinilo (PVC), polietileno reticulado (XLPE), caucho de etileno propileno (EPR/HEPR) y materiales con bajo contenido de humo y sin halógenos (LSZH), junto con evaluación de envejecimiento, descarga parcial y retardo de llama del árbol de agua XLPE.
1. Descripción general de los sistemas de materiales aislantes
Los cuatro materiales aislantes de cables más comunes, sus propiedades clave y los estándares correspondientes forman la base para leer la literatura siguiente:
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Material |
Código |
Máx. temperatura continua del conductor. |
Características y aplicaciones |
Estándares principales |
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Cloruro de polivinilo |
CLORURO DE POLIVINILO |
70 °C (aislamiento) |
Termoplástico; de bajo coste, autoextinguible, pero al arder desprende humos tóxicos halogenados; Se utiliza principalmente en cubiertas y cables de construcción de baja tensión. |
GB/T 8815; GB/T 5023; CEI 60227 |
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Polietileno reticulado |
XLPE |
90 °C (cortocircuito de 250 °C) |
Termoestable; excelentes propiedades eléctricas, clasificación de alta temperatura y alta ampacidad; El aislamiento principal para cables eléctricos de media y alta tensión. |
JB/T 10437; GB/T 11017; CEI 60502 |
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Caucho de etileno propileno |
EPR/HEPR |
90 ºC |
Flexible, resistente al calor y a la humedad; Adecuado para aplicaciones flexibles/móviles y cables resistentes al fuego. |
CEI 60502; CEI 60245 |
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Retardante de llama de bajo nivel de humo y sin halógenos |
LSZH |
70–90 °C |
A base de poliolefina con retardantes de llama libres de halógenos; humo bajo, no tóxico y no corrosivo al quemarse; utilizado en sistemas de metro, hospitales y lugares concurridos. |
GB 31247; GB/T 19666 |
2. Estándares Básicos
2.1 Estándares nacionales e industriales
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Estándar No. |
Título |
Contenido clave relevante para materiales aislantes |
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GB/T 8815-2008 (será reemplazado por GB/T 8815-2026, en vigor el 2027-02-01) |
Compuestos plastificados de cloruro de polivinilo (PVC) para alambres y cables. |
Norma fundamental para compuestos de cables de PVC. Especifica la clasificación, apariencia, propiedades mecánicas/físicas y propiedades eléctricas (incluso después del envejecimiento térmico) de compuestos de PVC blando elaborados a partir de resina de PVC con plastificantes y estabilizadores; la base de aceptación para compuestos aislantes y de revestimiento de PVC. |
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JB/T 10437-2024 (sustituye a JB/T 10437-2004) |
Compuestos de polietileno reticulables para alambres y cables. |
Estándar clave de la industria para compuestos aislantes XLPE. Basado en polietileno de baja densidad con un agente reticulante, especifica requisitos técnicos, métodos de prueba y reglas de inspección para aislamientos reticulantes para cables XLPE de hasta 35 kV. |
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T/ZZB 1243-2019 |
Compuesto aislante XLPE para cables de CA de 66 kV a 220 kV |
El grupo de fabricación de Zhejiang establece requisitos técnicos y de calidad para compuestos aislantes XLPE de alto voltaje. |
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GB/T 11017.2-2024 (en vigor el 1 de abril de 2025) |
Cables de alimentación aislados con polietileno reticulado y sus accesorios para tensiones nominales de 66 kV y 110 kV. Parte 2: Cables |
Norma de producto para cables XLPE de alta tensión; especifica el espesor del aislamiento XLPE, la excentricidad del aislamiento, el blindaje semiconductor y el rendimiento eléctrico/mecánico de los tambores. |
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GB/T 12706.2-2020 |
Cables de alimentación y accesorios con aislamiento sólido extruido para tensiones nominales desde 1 kV hasta 35 kV. Parte 2 |
Norma de producto para cables con aislamiento extruido (XLPE, PVC) de media/baja tensión; especifica materiales aislantes, espesor de aislamiento y pruebas de cables terminados. |
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GB/T 5023 (serie) |
Cables aislados con PVC de tensiones nominales de hasta 450/750 V inclusive. |
Norma de producto para cables de construcción de PVC de bajo voltaje; especifica el espesor del aislamiento de PVC, las propiedades eléctricas y los requisitos de envejecimiento. |
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ES 31247-2014 |
Clasificación del comportamiento al fuego de cables eléctricos y de fibra óptica. |
Clasifica el comportamiento ante incendios del cable en niveles B1 a B3 mediante la quema de gotas (d), la toxicidad del humo (t) y la corrosividad (a); la base de clasificación para seleccionar y evaluar cables LSZH y retardantes de llama. |
2.2 Estándares Internacionales
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Estándar No. |
Título |
Contenido clave relevante para materiales aislantes |
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IEC 60502-1:2021 / IEC 60502-2:2014+AMD1:2024 |
Cables de alimentación con aislamiento extruido para tensiones nominales desde 1 kV hasta 30 kV |
Norma internacional para cables de alimentación con aislamiento extruido; define los códigos, temperaturas máximas de funcionamiento/cortocircuito, resistividad de volumen y pruebas de cables terminados para compuestos aislantes de PVC, XLPE y EPR/HEPR. |
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IEC 60811 (serie) |
Cables eléctricos y de fibra óptica. Métodos de prueba para materiales aislantes y de revestimiento. |
Norma maestra para métodos de prueba comunes en materiales de aislamiento/revestimiento: espesor y dimensiones generales, propiedades mecánicas, envejecimiento térmico, endurecimiento en caliente, absorción de agua, densidad, etc.; la base metodológica para los ensayos de materiales aislantes. |
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IEC 60227 (serie) |
Cables aislados con cloruro de polivinilo de tensiones nominales de hasta 450/750 V inclusive |
Estándar internacional de productos para cables aislados con PVC de bajo voltaje, que hace referencia a IEC 60811 para pruebas de materiales de revestimiento/aislamiento de PVC. |
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IEC 60245 (serie) |
Cables aislados con caucho de tensiones nominales hasta 450/750 V inclusive |
Norma internacional de productos para cables aislados de caucho (por ejemplo, EPR). |
3. Envejecimiento del aislamiento XLPE y arbolado acuático
Una novedosa técnica de reparación de árboles de agua para cables XLPE basada en relleno compuesto de nano-SiO₂[J]. Transacciones de la Sociedad Electrotécnica de China.
Anotación: Propone un fluido de reparación de cables que autogenera un relleno compuesto de nano-SiO₂ dentro de los canales de los árboles de agua. Las pruebas con electrodos de aguja de agua aceleran el envejecimiento del aislamiento XLPE en forma de árbol de agua; Las pruebas de pérdida dieléctrica y ruptura de frecuencia industrial muestran que el relleno de nanocompuesto llena los huecos de los árboles de agua, suprime el crecimiento de los árboles de agua y aumenta el voltaje de ruptura.
Diagnóstico de defectos de envejecimiento del aislamiento local en cables XLPE mediante espectroscopia dieléctrica en el dominio de la frecuencia de alto voltaje [J]. Transacciones de la Sociedad Electrotécnica de China, 2022.
Anotación: Utiliza electrodos de aguja de agua para acelerar el envejecimiento de los árboles de agua e investiga la capacidad de diagnóstico de la espectroscopia dieléctrica de dominio de frecuencia de alto voltaje para detectar defectos de aislamiento locales en cables XLPE, proporcionando un método no destructivo para la evaluación del estado de los cables en servicio.
Reparación de cables XLPE envejecidos por agua con siloxano[J]. Transacciones de la Sociedad Electrotécnica de China, 2013.
Anotación: Un fluido reparador de siloxano penetra eficazmente en las regiones envejecidas de los árboles de agua, elimina la humedad y llena los huecos de los árboles de agua, lo que reduce el factor de disipación y aumenta el voltaje de ruptura; La simulación de elementos finitos analiza la concentración del campo eléctrico en las puntas de los árboles acuáticos.
3.1 Materiales libres de halógenos y bajas emisiones de humo (LSZH)
Sun T, Wang YJ, Chai ZJ, et al. Preparación y propiedades del aislamiento termoplástico de polipropileno retardante de llama, libre de halógenos y de baja emisión de humos para alambres y cables hasta 450/750 V[J]. Alambres y cables eléctricos, 2025, 68(3): 42-49.
Anotación: Prepara un aislamiento de polipropileno retardante de llama termoplástico LSZH para cables de bajo voltaje y estudia sus propiedades retardantes de llama, eléctricas y de procesamiento; Las mezclas de LSZH deben cumplir simultáneamente requisitos de baja emisión de humos (transmisión de luz > 60%), libres de halógenos y retardantes de llama.
Zhang X. Progreso de la investigación en tecnología retardante de llama sin halógenos y con bajo contenido de humo para compuestos de cables EVA [J]. Materiales aislantes, 2023, 56(4): 7-11.
Anotación: Revisa los sistemas retardantes de llama, las sinergias de retardantes de llama libres de halógenos y los mecanismos de los compuestos de cables LSZH a base de etileno-acetato de vinilo (EVA); una referencia de tipo revisión para la investigación de formulación de LSZH.
Influencia de la temperatura de reblandecimiento Vicat en la estabilidad de extrusión de materiales LSZH y estrategias de optimización [J]. Alambres y cables eléctricos, 2026.
Anotación: Estudia la influencia de la temperatura de reblandecimiento Vicat en la estabilidad de la extrusión de LSZH y propone estrategias de optimización, centrándose en la coincidencia entre las propiedades térmicas del material y el procesamiento de extrusión.
3.2 Mecanismo y evaluación del desempeño retardante de llama
Evaluación de desempeño y estudio de mecanismos de cables retardantes de llama[J]. Alambres y cables eléctricos.
Anotación: Para cumplir con el requisito de retardante de llama B1 (d0, t0, a1), se comparan tres materiales de revestimiento para seleccionar una formulación calificada; Se estudia la influencia de factores clave de extrusión (divisor de flujo, temperatura de extrusión, matriz y tornillo) en el retardo de llama.
Efecto del masterbatch de silicona sobre las propiedades eléctricas y retardantes de llama de compuestos para cables libres de halógenos [J]. Acta Materiae Compositae Sínica.
Anotación: Estudia el efecto sinérgico de un masterbatch de silicona sobre las propiedades eléctricas y retardantes de llama de compuestos de cables libres de halógenos, en el campo de la modificación retardante de llama libre de halógenos.
4. Literatura extranjera
Qin C, et al. Reconocimiento de patrones de señales de descarga parcial de defectos de aislamiento compuesto en cables de polietileno reticulado [J]. Sensores, 2024, 24(11): 3460.
Anotación: Estudia el reconocimiento de patrones de señales de descarga parcial (PD) para defectos de aislamiento compuesto en cables XLPE, para el diagnóstico automático de defectos de aislamiento.
Características resistentes al árbol de agua de los nanocompuestos de SiO₂ / XLPE modificados con reticulantes [J]. Polímeros, 2021.
Anotación: Investiga la resistencia al árbol de agua de los nanocompuestos nano-SiO₂/XLPE modificados con reticulantes; El injerto químico suprime la condensación de moléculas de agua entre las láminas de polietileno, mejorando el envejecimiento del árbol acuático.
5. Lista de referencias completa (estilo GB/T 7714)
Estándares:
1.GB/T 8815-2008, Compuestos plastificados de cloruro de polivinilo (PVC) para alambres y cables[S]. Beijing: China Standards Press, 2008. (GB/T 8815-2026 se implementará el 2027-02-01)
2.JB/T 10437-2024, Compuestos de polietileno reticulables para alambres y cables[S]. Beijing: China Machine Press, 2024.
3.T/ZZB 1243-2019, Compuesto aislante XLPE para cables de CA de 66 kV a 220 kV[S]. 2019.
4.GB/T 11017.2-2024, Cables de alimentación aislados con polietileno reticulado y sus accesorios para tensiones nominales de 66 kV y 110 kV. Parte 2: Cables[S]. Beijing: China Standards Press, 2024.
5.GB/T 12706.2-2020, Cables de alimentación y accesorios de aislamiento sólido extruido para tensiones nominales desde 1 kV hasta 35 kV - Parte 2[S]. Beijing: China Standards Press, 2020.
6.GB/T 5023 (serie), cables aislados con PVC de tensiones nominales de hasta 450/750 V[S] inclusive. Beijing: Prensa de normas de China.
7.GB 31247-2014, Clasificación del comportamiento al fuego de cables eléctricos y de fibra óptica[S]. Beijing: China Standards Press, 2014.
8.IEC 60502-1:2021, Cables de alimentación con aislamiento sólido extruido para tensiones nominales desde 1 kV hasta 30 kV. Parte 1: Cables para tensiones nominales de 1 kV y 3 kV[S]. Ginebra: IEC, 2021.
9.IEC 60811 (serie), Cables eléctricos y de fibra óptica. Métodos de prueba para materiales aislantes y de revestimiento[S]. Ginebra: IEC.
10.IEC 60227 (serie), Cables aislados con cloruro de polivinilo de tensiones nominales de hasta 450/750 V[S] inclusive. Ginebra: IEC.
Artículos de revistas:
11.Una novedosa técnica de reparación de árboles de agua para cables XLPE basada en relleno compuesto de nano-SiO₂[J]. Transacciones de la Sociedad Electrotécnica de China.
12.Diagnóstico de defectos de envejecimiento del aislamiento local en cables XLPE mediante espectroscopia dieléctrica en el dominio de la frecuencia de alto voltaje [J]. Transacciones de la Sociedad Electrotécnica de China, 2022.
13.Reparación de cables XLPE envejecidos por agua con siloxano[J]. Transacciones de la Sociedad Electrotécnica de China, 2013.
14.Sun T, Wang YJ, Chai ZJ, et al. Preparación y propiedades del aislamiento termoplástico de polipropileno retardante de llama, libre de halógenos y de baja emisión de humos para alambres y cables hasta 450/750 V[J]. Alambres y cables eléctricos, 2025, 68(3): 42-49.
15.Zhang X. Progreso de la investigación en tecnología retardante de llama sin halógenos y con bajo contenido de humo para c
