W produktach przewodowych i kablowych struktury ekranowania dzielą się na dwa odrębne pojęcia: ekranowanie elektromagnetyczne i ekranowanie pola elektrycznego. Ekranowanie elektromagnetyczne jest stosowane przede wszystkim w celu zapobiegania powodowaniu zakłóceń w środowisku zewnętrznym przez kable sygnałowe o wysokiej częstotliwości (takie jak kable RF i kable elektroniczne) lub blokowania zewnętrznych fal elektromagnetycznych przed zakłócaniem kabli przesyłających słabe prądy (takich jak kable sygnałowe i pomiarowe), a także w celu zmniejszenia wzajemnych zakłóceń między kablami. Ekranowanie pola elektrycznego jest natomiast zaprojektowane w celu zrównoważenia silnych pól elektrycznych na powierzchni przewodnika lub powierzchni izolacji kabli energetycznych średniego i wysokiego napięcia.
1. Struktura i wymagania dotyczące warstw ekranujących pole elektryczne
Ekranowanie kabli energetycznych dzieli się na ekranowanie przewodów, ekranowanie izolacji i ekranowanie metalu. Zgodnie z odpowiednimi normami kable o napięciu znamionowym większym niż 0,6/1 kV powinny mieć warstwę ekranującą z metalu, którą można nałożyć na poszczególne izolowane rdzenie lub na cały rdzeń kabla. W przypadku kabli o napięciu znamionowym co najmniej 3,6/6 kV z izolacją XLPE (polietylen usieciowany) lub kabli o napięciu znamionowym co najmniej 3,6/6 kV z cienką izolacją EPR (kauczuk etylenowo-propylenowy) (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.
Ekranowanie izolacyjne (zewnętrzne ekranowanie półprzewodzące): Jest ono bezpośrednio wytłaczane na zewnętrzną powierzchnię każdego izolowanego rdzenia i jest ściśle połączone z warstwą izolacyjną lub można je odkleić.
Wytłaczane wewnętrzne i zewnętrzne warstwy półprzewodzące powinny być ściśle połączone z izolacją, z gładkim interfejsem bez widocznych śladów splotów przewodnika, ostrych krawędzi, cząstek, przypaleń lub zarysowań. Rezystywność przed i po starzeniu nie powinna być większa niż 1000 Ω·m dla warstwy ekranującej przewodnik i nie większa niż 500 Ω·m dla warstwy ekranującej izolację.
Wewnętrzne i zewnętrzne półprzewodzące materiały ekranujące są wytwarzane przez 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. Cząstki sadzy powinny być równomiernie rozłożone w polimerze, bez aglomeracji lub słabej dyspersji.
Grubość wewnętrznej i zewnętrznej półprzewodzącej warstwy ekranującej zwiększa się wraz ze wzrostem napięcia znamionowego. Ponieważ natężenie pola elektrycznego na warstwie izolacyjnej jest wyższe wewnątrz i niższe na zewnątrz, grubość półprzewodzących warstw ekranujących powinna być również grubsza wewnątrz i cieńsza na zewnątrz. W przypadku kabli o napięciu znamionowym 6~10~35 kV grubość wewnętrznej warstwy zwykle mieści się w zakresie od 0,5~0,6~0,8 mm.
(2) Osłona metalowa
Kable o napięciu znamionowym większym niż 0,6/1 kV powinny mieć warstwę ekranującą z metalu. Warstwa ekranująca z metalu powinna pokrywać zewnętrzną część każdego izolowanego rdzenia lub rdzeń kabla. Ekranowanie z metalu może składać się z jednej lub więcej taśm metalowych, oplotów metalowych, koncentrycznych warstw drutów metalowych lub kombinacji drutów metalowych i taśm.
W Europie i krajach rozwiniętych, gdzie stosuje się uziemione przez rezystancję systemy dwuobwodowe i wyższe prądy zwarciowe, często stosuje się ekranowanie drutem miedzianym. W Chinach powszechniejsze są systemy zasilania jednoobwodowego uziemione przez cewkę gaszącą łuk, 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 „Copper Tapes for Cables”.
Ekranowanie taśmą miedzianą powinno składać się z jednej warstwy nakładającej się miękkiej taśmy miedzianej lub dwóch warstw nakładającej się szczelinowo miękkiej taśmy miedzianej. Średni współczynnik nakładania się powinien wynosić 15% szerokości taśmy, przy minimalnym współczynniku nakładania się nie mniejszym niż 5%. Nominalna grubość taśmy miedzianej nie powinna być mniejsza niż 0,12 mm dla kabli jednożyłowych i nie mniejsza niż 0,10 mm dla kabli wielożyłowych. Minimalna grubość nie powinna być mniejsza niż 90% wartości nominalnej.
Ekranowanie przewodów miedzianych składa się z luźno nawiniętych miękkich przewodów miedzianych, których powierzchnia jest zabezpieczona odwrotnym owinięciem przewodów miedzianych lub taśm. Jego rezystancja powinna być zgodna z normą GB/T3956-2008 „Conductors of Cables”, a jego nominalny przekrój poprzeczny powinien być określony na podstawie pojemności prądu zwarciowego.
2. Funkcje warstw ekranujących i ich związek z wartościami napięcia znamionowego
(1) Funkcje wewnętrznego i zewnętrznego ekranowania półprzewodzącego
Przewody kablowe są zazwyczaj wykonane z wielożyłowych i zagęszczonych przewodów. Podczas wytłaczania izolacji lokalne przerwy, zadziory lub nierówności powierzchni między powierzchnią przewodnika a warstwą izolacyjną mogą powodować koncentrację pola elektrycznego, co prowadzi do wyładowań niezupełnych i wyładowań typu treeing, które pogarszają parametry elektryczne. Poprzez wytłaczanie warstwy materiału półprzewodzącego (ekranowanie przewodnika) między powierzchnią przewodnika a warstwą izolacyjną, może on ściśle wiązać się z izolacją. Ponieważ warstwa półprzewodząca ma ten sam potencjał co przewodnik, wszelkie przerwy między nimi nie będą narażone na działanie pola elektrycznego, zapobiegając w ten sposób wyładowaniom niezupełnym.
Podobnie, przerwy między zewnętrzną powierzchnią izolacji a metalową osłoną (lub metalowym ekranem) mogą również prowadzić do częściowego wyładowania, szczególnie przy wyższych napięciach znamionowych. Poprzez wytłaczanie warstwy półprzewodzącego materiału (izolacja ekranowana) na zewnętrznej powierzchni izolacji, tworzy ona powierzchnię ekwipotencjalną z metalową osłoną, eliminując efekty pola elektrycznego w szczelinach i zapobiegając częściowemu wyładowaniu.
(2) Funkcje osłony metalowej
Funkcje ekranowania metalowego obejmują: przewodzenie prądów pojemnościowych w normalnych warunkach, służenie jako ścieżka dla prądów zwarciowych (usterkowych), ograniczanie pola elektrycznego wewnątrz izolacji (zmniejszanie zakłóceń elektromagnetycznych w środowisku zewnętrznym) i zapewnianie jednorodnych pól elektrycznych (promieniowe pola elektryczne). W trójfazowych czteroprzewodowych systemach działa również jako linia neutralna, przenosząc niezrównoważone prądy i zapewnia promieniową wodoodporność.
3. O OW Cable
Jako wiodący dostawca surowców do przewodów i kabli, OW Cable dostarcza wysokiej jakości usieciowany polietylen (XLPE), taśmy miedziane, przewody miedziane i inne materiały ekranujące szeroko stosowane w produkcji kabli energetycznych, kabli komunikacyjnych i kabli specjalnych. Nasze produkty są zgodne z międzynarodowymi normami, a my zobowiązujemy się do dostarczania naszym klientom niezawodnych rozwiązań w zakresie ekranowania kabli.
Czas publikacji: 24-03-2025