В кабельно-проводниковой продукции экранирующие конструкции подразделяются на два отдельных понятия: электромагнитное экранирование и экранирование электрического поля. Электромагнитное экранирование в основном используется для предотвращения помех, создаваемых высокочастотными сигнальными кабелями (например, радиочастотными и электронными кабелями), или для предотвращения воздействия внешних электромагнитных волн на кабели, передающие слабые токи (например, сигнальные и измерительные кабели), а также для снижения взаимных помех между кабелями. Экранирование электрического поля, в свою очередь, предназначено для компенсации сильных электрических полей на поверхности проводника или изоляции силовых кабелей среднего и высокого напряжения.
1. Структура и требования к слоям экранирования электрического поля
Экранирование силовых кабелей подразделяется на экранирование проводников, экранирование изоляции и металлическое экранирование. Согласно действующим стандартам, кабели с номинальным напряжением свыше 0,6/1 кВ должны иметь металлический экранирующий слой, который может быть нанесен на отдельные изолированные жилы или на весь сердечник кабеля. Для кабелей с номинальным напряжением не менее 3,6/6 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) или кабелей с номинальным напряжением не менее 3,6/6 кВ с тонкой изоляцией из этиленпропиленового каучука (EPR) (или толстой изоляцией с номинальным напряжением не менее 6/10 кВ) также требуется внутреннее и внешнее полупроводящее экранирующее покрытие.
(1) Экранирование проводников и экранирование изоляции
Экранирование проводника (внутреннее полупроводящее экранирование): оно должно быть неметаллическим и состоять из экструдированного полупроводящего материала или комбинации полупроводящей ленты, обернутой вокруг проводника, а затем экструдированного полупроводящего материала.
Изоляционный экран (внешний полупроводящий экран): он непосредственно экструдируется на внешнюю поверхность каждой изолированной жилы и прочно соединен с изоляционным слоем или может быть отслоен от него.
Экструдированные внутренний и внешний полупроводящие слои должны быть плотно соединены с изоляцией, обеспечивая гладкую поверхность без заметных следов скручивания проводников, острых кромок, частиц, ожогов и царапин. Удельное сопротивление до и после старения должно быть не более 1000 Ом·м для экранирующего слоя проводника и не более 500 Ом·м для экранирующего слоя изоляции.
Внутренние и внешние полупроводящие экранирующие материалы изготавливаются путём смешивания соответствующих изоляционных материалов (таких как сшитый полиэтилен (XLPE) и этиленпропиленовый каучук (EPR)) с добавками, такими как технический углерод, антистареющие агенты и сополимер этилена и винилацетата. Частицы технического углерода должны быть равномерно распределены в полимере, без агломерации или диспергирования.
Толщина внутреннего и внешнего полупроводящих экранирующих слоёв увеличивается с ростом номинального напряжения. Поскольку напряжённость электрического поля в изоляционном слое выше внутри и ниже снаружи, толщина полупроводящих экранирующих слоёв также должна быть больше внутри и тоньше снаружи. Для кабелей с номинальным напряжением 6–10–35 кВ толщина внутреннего слоя обычно составляет 0,5–0,6–0,8 мм.
(2) Металлическое экранирование
Кабели с номинальным напряжением более 0,6/1 кВ должны иметь металлический экранирующий слой. Металлический экранирующий слой должен покрывать внешнюю поверхность каждой изолированной жилы или сердечника кабеля. Металлический экранирующий слой может состоять из одной или нескольких металлических лент, металлических оплеток, концентрических слоёв металлических проволок или комбинации металлических проволок и лент.
В Европе и развитых странах, где используются двухконтурные системы с заземлением через сопротивление и более высокие токи короткого замыкания, часто применяется экранирование медной проволокой. В Китае более распространены одноконтурные системы электроснабжения с заземлением через дугогасящий реактор, поэтому обычно используется экранирование медной лентой. Производители кабелей обрабатывают закупленные твёрдые медные ленты путём продольной резки и отжига для их размягчения перед использованием. Мягкие медные ленты должны соответствовать стандарту GB/T11091-2005 «Медные ленты для кабелей».
Экранирование медной лентой должно осуществляться одним слоем мягкой медной ленты, наложенной внахлест, или двумя слоями мягкой медной ленты, наложенными с зазором. Средний коэффициент перекрытия должен составлять 15% ширины ленты, минимальный – не менее 5%. Номинальная толщина медной ленты должна быть не менее 0,12 мм для одножильных кабелей и не менее 0,10 мм для многожильных кабелей. Минимальная толщина должна быть не менее 90% от номинального значения.
Медный проволочный экран состоит из неплотно намотанной мягкой медной проволоки, поверхность которой защищена медной проволокой или лентой, намотанной с обратной стороны. Его сопротивление должно соответствовать стандарту GB/T3956-2008 «Проводники кабелей», а номинальное сечение определяется по допустимой токовой нагрузке.
2. Функции экранирующих слоев и их связь с номинальными напряжениями
(1) Функции внутреннего и внешнего полупроводящего экранирования
Жилы кабелей обычно состоят из многожильных уплотнённых проводов. В процессе экструзии изоляции локальные зазоры, заусенцы или неровности поверхности между поверхностью проводника и слоем изоляции могут привести к концентрации электрического поля, что приводит к частичным и древесным разрядам, ухудшающим электрические характеристики. Экструдирование слоя полупроводящего материала (экрана проводника) между поверхностью проводника и слоем изоляции обеспечивает его плотное соединение с изоляцией. Поскольку полупроводящий слой имеет тот же потенциал, что и проводник, любые зазоры между ними не будут испытывать воздействия электрического поля, что предотвращает частичные разряды.
Аналогичным образом, зазоры между внешней поверхностью изоляции и металлической оболочкой (или металлическим экраном) также могут приводить к частичным разрядам, особенно при более высоких номинальных напряжениях. Экструдирование слоя полупроводящего материала (изоляционного экрана) на внешней поверхности изоляции образует эквипотенциальную поверхность с металлической оболочкой, устраняя влияние электрического поля в зазорах и предотвращая частичные разряды.
(2) Функции металлического экранирования
Функции металлического экрана включают в себя: отведение емкостных токов в нормальных условиях, отвод токов короткого замыкания (ЗК), ограничение электрического поля внутри изоляции (снижение электромагнитных помех во внешнюю среду) и обеспечение равномерности электрических полей (радиальных электрических полей). В трёхфазных четырёхпроводных системах он также выполняет функции нейтрального провода, проводящего неуравновешенные токи, и обеспечивает радиальную гидроизоляцию.
3. О кабеле OW
Являясь ведущим поставщиком сырья для производства проводов и кабелей, компания OW Cable поставляет высококачественный сшитый полиэтилен (XLPE), медные ленты, медную проволоку и другие экранирующие материалы, широко используемые в производстве силовых, коммуникационных и специальных кабелей. Наша продукция соответствует международным стандартам, и мы стремимся предоставлять нашим клиентам надежные решения для экранирования кабелей.
Время публикации: 24 марта 2025 г.