У провідникових та кабельних виробах екрануючі конструкції поділяються на дві окремі концепції: електромагнітне екранування та екранування електричного поля. Електромагнітне екранування в основному використовується для запобігання перешкодам високочастотних сигнальних кабелів (таких як радіочастотні кабелі та електронні кабелі) у зовнішньому середовищі або для блокування зовнішніх електромагнітних хвиль від перешкод кабелям, що передають слабкі струми (таким як сигнальні та вимірювальні кабелі), а також для зменшення взаємних перешкод між кабелями. Екранування електричним полем, з іншого боку, призначене для збалансування сильних електричних полів на поверхні провідника або поверхні ізоляції силових кабелів середньої та високої напруги.
1. Структура та вимоги до шарів екранування електричного поля
Екранування силових кабелів поділяється на екранування провідників, екранування ізоляцією та металеве екранування. Згідно з відповідними стандартами, кабелі з номінальною напругою понад 0,6/1 кВ повинні мати металевий захисний шар, який може бути нанесений на окремі ізольовані жили або на всю жилу кабелю. Для кабелів з номінальною напругою не менше 3,6/6 кВ з використанням ізоляції із зшитого поліетилену (XLPE), або кабелів з номінальною напругою не менше 3,6/6 кВ з використанням тонкої ізоляції з EPR (етиленпропіленового каучуку) (або товстої ізоляції з номінальною напругою не менше 6/10 кВ) також потрібна внутрішня та зовнішня напівпровідникова екрануюча структура.
(1) Екранування провідника та екранування ізоляції
Екранування провідника (внутрішнє напівпровідникове екранування): Воно має бути неметалевим, складатися з екструдованого напівпровідникового матеріалу або комбінації напівпровідникової стрічки, обгорнутої навколо провідника, а потім екструдованого напівпровідникового матеріалу.
Ізоляційний екран (зовнішній напівпровідниковий екран): він безпосередньо екструдується на зовнішню поверхню кожної ізольованої жили та щільно прикріплюється до шару ізоляції або може бути відшарований від нього.
Екструдовані внутрішній та зовнішній напівпровідникові шари повинні бути щільно з'єднані з ізоляцією, з гладкою поверхнею інтерфейсу без помітних слідів скручування провідника, гострих країв, частинок, пригоряння або подряпин. Питомий опір до та після старіння повинен бути не більше 1000 Ом·м для захисного шару провідника та не більше 500 Ом·м для захисного шару ізоляції.
Внутрішні та зовнішні напівпровідникові екрануючі матеріали виготовляються шляхом змішування відповідних ізоляційних матеріалів (таких як зшитий поліетилен (XLPE) та етиленпропіленовий каучук (EPR)) з добавками, такими як сажа, антивікові агенти та сополімер етилен-вінілацетату. Частинки сажі повинні бути рівномірно розподілені в полімері, без агломерації або поганої дисперсії.
Товщина внутрішнього та зовнішнього напівпровідникових екрануючих шарів збільшується зі збільшенням номінальної напруги. Оскільки напруженість електричного поля на ізоляційному шарі вища зсередини та нижча ззовні, товщина напівпровідникових екрануючих шарів також повинна бути товстішою зсередини та тоншою зовні. Для кабелів на напругу 6~10~35 кВ товщина внутрішнього шару зазвичай становить від 0,5~0,6~0,8 мм.
(2) Металеве екранування
Кабелі з номінальною напругою понад 0,6/1 кВ повинні мати металевий захисний шар. Металевий захисний шар повинен покривати зовнішню частину кожної ізольованої жили або жили кабелю. Металевий екран може складатися з однієї або кількох металевих стрічок, металевих обплетень, концентричних шарів металевих дротів або комбінації металевих дротів та стрічок.
У Європі та розвинених країнах, де використовуються двоконтурні системи із заземленням за допомогою опору та вищі струми короткого замикання, часто використовується екранування мідним дротом. У Китаї більш поширені одноконтурні системи живлення із заземленням за допомогою дугогасної котушки, тому зазвичай використовується екранування мідною стрічкою. Виробники кабелів обробляють придбані тверді мідні стрічки шляхом розрізання та відпалу для пом'якшення перед використанням. М'які мідні стрічки повинні відповідати стандарту GB/T11091-2005 «Мідні стрічки для кабелів».
Екранування мідною стрічкою повинно складатися з одного шару м’якої мідної стрічки, що перекривається, або двох шарів м’якої мідної стрічки, обгорнутої з зазором. Середній коефіцієнт перекриття повинен становити 15% від ширини стрічки, з мінімальним коефіцієнтом перекриття не менше 5%. Номінальна товщина мідної стрічки повинна бути не менше 0,12 мм для одножильних кабелів та не менше 0,10 мм для багатожильних кабелів. Мінімальна товщина повинна бути не менше 90% від номінального значення.
Екранування мідним дротом складається з вільно намотаних м'яких мідних дротів, поверхня яких закріплена зворотно обмотаними мідними дротами або стрічками. Його опір повинен відповідати стандарту GB/T3956-2008 «Провідники кабелів», а номінальна площа поперечного перерізу повинна визначатися на основі здатності пропускати струм короткого замикання.
2. Функції захисних шарів та їх зв'язок з номінальною напругою
(1) Функції внутрішнього та зовнішнього напівпровідникового екранування
Кабельні провідники зазвичай складаються з кількох багатожильних та ущільнених дротів. Під час екструзії ізоляції локальні зазори, задирки або нерівності поверхні між поверхнею провідника та шаром ізоляції можуть спричинити концентрацію електричного поля, що призводить до часткового розряду та деревоподібного розряду, що погіршує електричні характеристики. Завдяки екструзії шару напівпровідникового матеріалу (екранування провідника) між поверхнею провідника та шаром ізоляції, він може щільно з'єднатися з ізоляцією. Оскільки напівпровідниковий шар має той самий потенціал, що й провідник, будь-які зазори між ними не зазнають впливу електричного поля, що запобігає частковому розряду.
Аналогічно, зазори між зовнішньою поверхнею ізоляції та металевою оболонкою (або металевим екрануванням) також можуть призвести до часткового розряду, особливо за вищих номінальних напруг. Шляхом екструзії шару напівпровідникового матеріалу (ізоляційного екранування) на зовнішню поверхню ізоляції, він утворює еквіпотенціальну поверхню з металевою оболонкою, усуваючи вплив електричного поля всередині зазорів та запобігаючи частковому розряду.
(2) Функції металевого екранування
Функції металевого екранування включають: проведення ємнісних струмів за нормальних умов, слугування шляхом для струмів короткого замикання (короткого замикання), обмеження електричного поля всередині ізоляції (зменшення електромагнітних перешкод для зовнішнього середовища) та забезпечення однорідних електричних полів (радіальних електричних полів). У трифазних чотирипровідних системах воно також виконує роль нейтральної лінії, проводячи незбалансовані струми, та забезпечує радіальну гідроізоляцію.
3. Про OW Cable
Як провідний постачальник сировини для дроту та кабелю, OW Cable пропонує високоякісний зшитий поліетилен (XLPE), мідні стрічки, мідні дроти та інші екрануючі матеріали, що широко використовуються у виробництві силових кабелів, кабелів зв'язку та спеціальних кабелів. Наша продукція відповідає міжнародним стандартам, і ми прагнемо надавати нашим клієнтам надійні рішення для екранування кабелів.
Час публікації: 24 березня 2025 р.