В кабельной продукции экранирующие конструкции делятся на две отдельные концепции: электромагнитное экранирование и экранирование электрическим полем. Электромагнитное экранирование в основном используется для предотвращения помех от высокочастотных сигнальных кабелей (таких как радиочастотные и электронные кабели) для внешней среды или для блокирования внешних электромагнитных волн, создающих помехи для кабелей, передающих слабые токи (таких как сигнальные и измерительные кабели), а также для уменьшения взаимных помех между кабелями. Экранирование электрическим полем, с другой стороны, предназначено для уравновешивания 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 соответствующим стандартам, кабели с номинальным напряжением более 0,6/1 кВ должны иметь металлический экранирующий слой, который может быть нанесен на отдельные изолированные жилы или на всю жилу 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 внутренняя и внешняя полупроводниковая экранирующая структура.
(1) Экранирование проводника и экранирование изоляции
Экранирование проводника (внутреннее полупроводниковое экранирование): оно должно быть неметаллическим и состоять из экструдированного полупроводникового материала или комбинации полупроводниковой ленты, обернутой вокруг проводника, с последующим нанесением экструдированного полупроводникового материала.
Экранирующая изоляция (внешняя полупроводниковая изоляция): она экструдируется непосредственно на внешнюю поверхность каждого изолированного сердечника и прочно приклеивается к изоляционному слою или может быть отделена от него.
Экструдированные внутренний и внешний полупроводниковые слои должны быть плотно соединены с изоляцией, образуя гладкую поверхность без заметных следов скручивания проводников, острых краев, частиц, следов пригорания или царапин. Сопротивление до и после старения не должно превышать 1000 Ом·м для экранирующего слоя проводника и 500 Ом·м для экранирующего слоя изоляции.
Внутренние и внешние полупроводниковые экранирующие материалы изготавливаются путем смешивания соответствующих изоляционных материалов (таких как сшитый полиэтилен (XLPE) и этиленпропиленовый каучук (EPR)) с добавками, такими как сажа, антивозрастные агенты и сополимер этилена и винилацетата. Частицы сажи должны быть равномерно распределены в полимере, без агломерации или плохой дисперсии.
Толщина внутреннего и внешнего полупроводниковых экранирующих слоев увеличивается с повышением номинального напряжения. Поскольку напряженность электрического поля на изоляционном слое выше внутри и ниже снаружи, толщина полупроводниковых экранирующих слоев также должна быть больше внутри и меньше снаружи. Для кабелей с номинальным напряжением 6–10–35 кВ толщина внутреннего слоя обычно составляет от 0,5 до 0,6–0,8 мм.
(2) Металлическая защита
Кабели с номинальным напряжением более 0,6/1 кВ должны иметь металлический экранирующий слой. Металлический экранирующий слой должен покрывать внешнюю поверхность каждого изолированного жилы или жилы кабеля. Металлическое экранирование может состоять из одной или нескольких металлических лент, металлических оплеток, концентрических слоев металлических проводов или комбинации металлических проводов и лент.
В Европе и развитых странах, где используются двухцепные системы с резистивным заземлением и более высокие токи короткого замыкания, часто применяется экранирование медной проволокой. В Китае более распространены одноцепные системы электропитания с заземлением катушки подавления дуги, поэтому обычно используется экранирование медной лентой. Производители кабелей обрабатывают закупленные твердые медные ленты путем нарезки и отжига для их размягчения перед использованием. Мягкие медные ленты должны соответствовать стандарту GB/T11091-2005 «Медные ленты для кабелей».
Экранирование медной лентой должно состоять из одного слоя перекрывающейся мягкой медной ленты или двух слоев мягкой медной ленты с зазорами. Средняя степень перекрытия должна составлять 15% от ширины ленты, а минимальная степень перекрытия — 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 составлять не менее 90% от номинального значения.
Экранирование медными проводами состоит из свободно намотанных мягких медных проводов, поверхность которых закреплена медными проводами или лентами, намотанными в обратном направлении. Его сопротивление должно соответствовать стандарту GB/T3956-2008 «Проводники кабелей», а номинальная площадь поперечного сечения должна определяться исходя из допустимой токовой нагрузки при коротком замыкании.
2. Функции экранирующих слоев и их связь с номинальным напряжением.
(1) Функции внутреннего и внешнего полупроводникового экранирования
Проводники кабелей обычно состоят из множества многожильных и плотно скрученных проводов. В процессе экструзии изоляции локальные зазоры, заусенцы или неровности поверхности между поверхностью проводника и изоляционным слоем могут вызывать концентрацию электрического поля, приводя к частичному разряду и древовидному разряду, что ухудшает электрические характеристики. Экструзия слоя полупроводникового материала (экранирование проводника) между поверхностью проводника и изоляционным слоем обеспечивает прочное сцепление с изоляцией. Поскольку полупроводниковый слой находится под тем же потенциалом, что и проводник, любые зазоры между ними не будут испытывать воздействия электрического поля, что предотвращает частичный разряд.
Аналогичным образом, зазоры между внешней поверхностью изоляции и металлической оболочкой (или металлическим экраном) также могут приводить к частичному разряду, особенно при более высоких номинальных напряжениях. Выдавливание слоя полупроводникового материала (изоляционного экрана) на внешнюю поверхность изоляции образует эквипотенциальную поверхность с металлической оболочкой, устраняя эффекты электрического поля в зазорах и предотвращая частичный разряд.
(2) Функции металлического экранирования
К функциям металлического экранирования относятся: проведение емкостных токов в нормальных условиях, служение в качестве пути для токов короткого замыкания (повреждения), ограничение электрического поля внутри изоляции (снижение электромагнитных помех для внешней среды) и обеспечение равномерности электрических полей (радиальных электрических полей). В трехфазных четырехпроводных системах он также выступает в качестве нейтральной линии, по которой протекают несимметричные токи, и обеспечивает радиальную гидроизоляцию.
3. О компании OW Cable
Компания OW Cable, являясь ведущим поставщиком сырья для проводов и кабелей, предлагает высококачественный сшитый полиэтилен (XLPE), медные ленты, медные провода и другие экранирующие материалы, широко используемые в производстве силовых кабелей, кабелей связи и специальных кабелей. Наша продукция соответствует международным стандартам, и мы стремимся предоставлять нашим клиентам надежные решения по экранированию кабелей.
Дата публикации: 24 марта 2025 г.