W produktach z drutu i kabla, struktury ekranowania dzielą się na dwie odrębne koncepcje: ekranowanie elektromagnetyczne i ekranowanie pola elektrycznego. Ekranowanie elektromagnetyczne służy przede wszystkim do zapobiegania zakłóceniom w środowisku zewnętrznym powodowanym przez kable sygnałowe wysokiej częstotliwości (takie jak kable RF i kable elektroniczne) lub do blokowania zewnętrznych fal elektromagnetycznych przed zakłóceniami w kablach przesyłających słabe prądy (takich jak kable sygnałowe i pomiarowe), a także do redukcji wzajemnych zakłóceń między kablami. Ekranowanie pola elektrycznego ma natomiast na celu równoważenie silnych pól elektrycznych na powierzchni przewodnika lub izolacji kabli elektroenergetycznych średniego i wysokiego napięcia.
1. Struktura i wymagania dotyczące warstw ekranujących pole elektryczne
Ekranowanie kabli energetycznych dzieli się na ekranowanie żył, ekranowanie izolacji i ekranowanie metalu. Zgodnie z odpowiednimi normami, kable o napięciu znamionowym powyżej 0,6/1 kV powinny posiadać warstwę ekranującą metalu, którą można nałożyć na poszczególne żyły izolowane lub na cały rdzeń kabla. W przypadku kabli o napięciu znamionowym co najmniej 3,6/6 kV z izolacją z polietylenu usieciowanego (XLPE) lub kabli o napięciu znamionowym co najmniej 3,6/6 kV z cienką izolacją z kauczuku etylenowo-propylenowego (EPR) (lub grubą izolacją o napięciu znamionowym co najmniej 6/10 kV), wymagana jest również wewnętrzna i zewnętrzna półprzewodząca struktura ekranująca.
(1) Ekranowanie przewodnika i ekranowanie izolacji
Ekranowanie przewodnika (wewnętrzne ekranowanie półprzewodzące): Powinno być ono niemetaliczne i składać się z wytłaczanego materiału półprzewodzącego lub kombinacji taśmy półprzewodzącej owiniętej wokół przewodnika, a następnie wytłaczanego materiału półprzewodzącego.
Izolacja ekranująca (zewnętrzna półprzewodząca izolacja): Jest ona bezpośrednio wytłaczana na zewnętrzną powierzchnię każdego izolowanego rdzenia i jest ściśle połączona z warstwą izolacyjną lub można ją odkleić.
Wytłoczone wewnętrzne i zewnętrzne warstwy półprzewodzące powinny być ściśle połączone z izolacją, tworząc gładką powierzchnię styku, wolną od widocznych śladów splotu przewodnika, ostrych krawędzi, cząstek, przypaleń i zarysowań. Rezystywność przed i po starzeniu nie powinna przekraczać 1000 Ω·m dla warstwy ekranującej przewodnik i 500 Ω·m dla warstwy ekranującej izolację.
Wewnętrzne i zewnętrzne półprzewodzące materiały ekranujące powstają poprzez zmieszanie odpowiednich materiałów izolacyjnych (takich jak usieciowany polietylen (XLPE) i kauczuk etylenowo-propylenowy (EPR)) z dodatkami, takimi jak sadza, środki przeciwstarzeniowe i kopolimer etylenu i octanu winylu. Cząsteczki sadzy powinny być równomiernie rozłożone w polimerze, bez aglomeracji ani słabej dyspersji.
Grubość wewnętrznej i zewnętrznej półprzewodzącej warstwy ekranującej rośnie wraz ze wzrostem napięcia znamionowego. Ponieważ natężenie pola elektrycznego w warstwie izolacyjnej jest wyższe po stronie wewnętrznej i niższe po stronie zewnętrznej, grubość półprzewodzących warstw ekranujących powinna być również grubsza po stronie wewnętrznej i cieńsza po stronie zewnętrznej. W przypadku kabli o napięciu znamionowym 6–10–35 kV grubość warstwy wewnętrznej wynosi zazwyczaj od 0,5 do 0,6 do 0,8 mm.
(2) Osłona metalowa
Kable o napięciu znamionowym powyżej 0,6/1 kV powinny być wyposażone w warstwę ekranującą z metalu. Warstwa ekranująca powinna pokrywać zewnętrzną powierzchnię każdego izolowanego rdzenia lub rdzeń kabla. Ekranowanie z metalu może składać się z jednej lub kilku taśm metalowych, oplotów metalowych, koncentrycznych warstw drutów metalowych lub kombinacji drutów metalowych i taśm.
W Europie i krajach rozwiniętych, gdzie stosowane są dwuobwodowe systemy uziemione przez rezystancję i gdzie występują wyższe prądy zwarciowe, często stosuje się ekranowanie drutem miedzianym. W Chinach powszechniejsze są jednoobwodowe systemy zasilania z uziemieniem cewki gaszącej łuk elektryczny, dlatego zazwyczaj stosuje się ekranowanie taśmą miedzianą. Producenci kabli przetwarzają zakupione twarde taśmy miedziane poprzez ich rozcinanie i wyżarzanie w celu zmiękczenia przed użyciem. Miękkie taśmy miedziane muszą być zgodne z normą GB/T11091-2005 „Taśmy miedziane do kabli”.
Ekranowanie taśmą miedzianą powinno składać się z jednej warstwy miękkiej taśmy miedzianej nałożonej na siebie lub dwóch warstw miękkiej taśmy miedzianej z owijką szczelinową. Średni stopień nałożenia powinien wynosić 15% szerokości taśmy, przy minimalnym stopniu nałożenia nie mniejszym niż 5%. Nominalna grubość taśmy miedzianej powinna wynosić co najmniej 0,12 mm dla kabli jednożyłowych i co najmniej 0,10 mm dla kabli wielożyłowych. Minimalna grubość powinna wynosić co najmniej 90% grubości nominalnej.
Ekran przewodu miedzianego składa się z luźno nawiniętych miękkich przewodów miedzianych, których powierzchnia zabezpieczona jest drutami lub taśmami miedzianymi w odwrotnym owinięciu. Jego rezystancja powinna być zgodna z normą GB/T3956-2008 „Przewody kabli”, a jego nominalny przekrój powinien być określony na podstawie obciążalności prądowej.
2. Funkcje warstw ekranujących i ich związek z napięciem znamionowym
(1) Funkcje wewnętrznego i zewnętrznego ekranowania półprzewodzącego
Przewody kablowe są zazwyczaj wykonane z wielożyłowych, zagęszczonych przewodów. Podczas wytłaczania izolacji, lokalne szczeliny, zadziory lub nierówności powierzchni między powierzchnią przewodu a warstwą izolacyjną mogą powodować koncentrację pola elektrycznego, prowadząc do wyładowań niezupełnych i wyładowań trójwymiarowych, które pogarszają parametry elektryczne. Wytłaczanie warstwy materiału półprzewodzącego (ekranu przewodu) między powierzchnią przewodu a warstwą izolacyjną umożliwia ścisłe połączenie z izolacją. Ponieważ warstwa półprzewodząca ma ten sam potencjał co przewód, wszelkie szczeliny między nimi nie będą narażone na działanie pola elektrycznego, co zapobiega wyładowaniom niezupełnym.
Podobnie, szczeliny między zewnętrzną powierzchnią izolacji a metalową osłoną (lub metalowym ekranem) mogą również prowadzić do wyładowań niezupełnych, szczególnie przy wyższych napięciach znamionowych. Poprzez wytłaczanie warstwy materiału półprzewodzącego (izolacji ekranowanej) na zewnętrznej powierzchni izolacji, tworzy ona powierzchnię ekwipotencjalną z metalową osłoną, eliminując wpływ pola elektrycznego w szczelinach i zapobiegając wyładowaniom niezupełnym.
(2) Funkcje osłon metalowych
Funkcje ekranowania metalowego obejmują: przewodzenie prądów pojemnościowych w normalnych warunkach, pełnienie funkcji ścieżki dla prądów zwarciowych (zwarciowych), ograniczanie pola elektrycznego w izolacji (zmniejszanie zakłóceń elektromagnetycznych w środowisku zewnętrznym) oraz zapewnienie równomierności pól elektrycznych (promieniowe pola elektryczne). W trójfazowych układach czteroprzewodowych pełni on również funkcję przewodu neutralnego, przewodząc prądy niezrównoważone, oraz zapewnia promieniową wodoszczelność.
3. O OW Cable
Jako wiodący dostawca surowców do produkcji przewodów i kabli, OW Cable oferuje wysokiej jakości usieciowany polietylen (XLPE), taśmy miedziane, przewody miedziane i inne materiały ekranujące, szeroko stosowane w produkcji kabli energetycznych, telekomunikacyjnych i specjalistycznych. Nasze produkty spełniają międzynarodowe normy, a naszym celem jest dostarczanie naszym klientom niezawodnych rozwiązań w zakresie ekranowania kabli.
Czas publikacji: 24-03-2025