Tieniace vrstvy napájacích káblov: Komplexná analýza štruktúry a materiálov

Technologická tlač

Tieniace vrstvy napájacích káblov: Komplexná analýza štruktúry a materiálov

V drôtových a káblových výrobkoch sa tieniace štruktúry delia na dva odlišné koncepty: elektromagnetické tienenie a tienenie elektrického poľa. Elektromagnetické tienenie sa používa predovšetkým na zabránenie rušenia vonkajšieho prostredia vysokofrekvenčnými signálnymi káblami (ako sú RF káble a elektronické káble) alebo na blokovanie rušenia káblov prenášajúcich slabé prúdy (ako sú signálne a meracie káble) vonkajšími elektromagnetickými vlnami, ako aj na zníženie vzájomného rušenia medzi káblami. Tienenie elektrického poľa je na druhej strane navrhnuté tak, aby vyvažovalo silné elektrické polia na povrchu vodiča alebo na izolačnom povrchu stredno- a vysokonapäťových výkonových káblov.

1. Štruktúra a požiadavky na vrstvy tienenia elektrického poľa

Tienenie silových káblov sa delí na tienenie vodičov, tienenie izolácie a kovové tienenie. Podľa príslušných noriem by káble s menovitým napätím vyšším ako 0,6/1 kV mali mať kovovú tieniacu vrstvu, ktorá sa môže aplikovať na jednotlivé izolované jadrá alebo na celé jadro kábla. Pre káble s menovitým napätím najmenej 3,6/6 kV s izoláciou z XLPE (zosieťovaný polyetylén) alebo pre káble s menovitým napätím najmenej 3,6/6 kV s tenkou izoláciou z EPR (etylénpropylénový kaučuk) (alebo hrubou izoláciou s menovitým napätím najmenej 6/10 kV) sa vyžaduje aj vnútorná a vonkajšia polovodivá tieniaca štruktúra.

(1) Tienenie vodičov a tienenie izolácie

Tienenie vodiča (vnútorné polovodivé tienenie): Malo by byť nekovové, pozostávajúce z extrudovaného polovodivého materiálu alebo kombinácie polovodivej pásky omotanej okolo vodiča a následne extrudovaného polovodivého materiálu.

Izolačné tienenie (vonkajšie polovodivé tienenie): Toto tienenie sa priamo extruduje na vonkajší povrch každého izolovaného jadra a je pevne spojené s izolačnou vrstvou alebo sa z nej dá odlepiť.

Extrudovaná vnútorná a vonkajšia polovodivá vrstva by mali byť pevne spojené s izoláciou s hladkým rozhraním bez viditeľných stôp po splietaní vodičov, ostrých hrán, častíc, pripálenia alebo škrabancov. Merný odpor pred a po starnutí by nemal presiahnuť 1000 Ω·m pre tieniacu vrstvu vodiča a 500 Ω·m pre tieniacu vrstvu izolácie.

Vnútorné a vonkajšie polovodivé tieniace materiály sa vyrábajú zmiešaním zodpovedajúcich izolačných materiálov (ako je zosieťovaný polyetylén (XLPE) a etylénpropylénový kaučuk (EPR)) s prísadami, ako sú sadze, látky proti starnutiu a kopolymér etylén-vinylacetátu. Častice sadzí by mali byť v polyméri rovnomerne rozložené, bez aglomerácie alebo slabej disperzie.
Hrúbka vnútornej a vonkajšej polovodivej tieneniacej vrstvy sa zvyšuje s menovitým napätím. Keďže sila elektrického poľa na izolačnej vrstve je vyššia na vnútornej strane a nižšia na vonkajšej strane, hrúbka polovodivých tieniacich vrstiev by mala byť tiež hrubšia na vnútornej strane a tenšia na vonkajšej strane. Pre káble s menovitým napätím 6~10~35 kV sa hrúbka vnútornej vrstvy zvyčajne pohybuje od 0,5~0,6~0,8 mm.

(2) Kovové tienenie

Káble s menovitým napätím vyšším ako 0,6/1 kV by mali mať kovovú tieniacu vrstvu. Kovová tieniaca vrstva by mala pokrývať vonkajšiu stranu každého izolovaného jadra alebo jadra kábla. Kovové tienenie môže pozostávať z jednej alebo viacerých kovových pások, kovových opletení, sústredných vrstiev kovových drôtov alebo kombinácie kovových drôtov a pások.

V Európe a rozvinutých krajinách, kde sa používajú dvojokruhové systémy s odporovým uzemnením a skratové prúdy sú vyššie, sa často používa tienenie medeným drôtom. V Číne sú bežnejšie jednookruhové napájacie systémy s uzemnením pomocou tlmiacej cievky, preto sa zvyčajne používa tienenie medenou páskou. Výrobcovia káblov spracovávajú zakúpené tvrdé medené pásky ich narezaním a žíhaním, aby sa pred použitím zmäkli. Mäkké medené pásky musia spĺňať normu GB/T11091-2005 „Medené pásky na káble“.

Tienenie medenou páskou by malo pozostávať z jednej vrstvy prekrývajúcej sa mäkkej medenej pásky alebo dvoch vrstiev mäkkej medenej pásky obalenej medzerou. Priemerná miera prekrytia by mala byť 15 % šírky pásky s minimálnou mierou prekrytia najmenej 5 %. Nominálna hrúbka medenej pásky by mala byť najmenej 0,12 mm pre jednožilové káble a najmenej 0,10 mm pre viacžilové káble. Minimálna hrúbka by mala byť najmenej 90 % menovitej hodnoty.

Tienenie z medeného drôtu pozostáva z voľne navinutých mäkkých medených drôtov, ktorých povrch je zaistený obrátene ovinutými medenými drôtmi alebo páskami. Jeho odpor by mal zodpovedať norme GB/T3956-2008 „Vodiče káblov“ a jeho menovitý prierez by sa mal určiť na základe kapacity poruchového prúdu.

2. Funkcie tieniacich vrstiev a ich vzťah k menovitému napätiu

(1) Funkcie vnútorného a vonkajšieho polovodivého tienenia

Káblové vodiče sú typicky vyrobené z viacnásobne splietaných a zhutnených drôtov. Počas extrúzie izolácie môžu lokálne medzery, otrepy alebo povrchové nerovnosti medzi povrchom vodiča a izolačnou vrstvou spôsobiť koncentráciu elektrického poľa, čo vedie k čiastočnému výboju a stromovému výboju, ktoré zhoršujú elektrický výkon. Extrúziou vrstvy polovodivého materiálu (tienenie vodiča) medzi povrch vodiča a izolačnú vrstvu sa môže vodič pevne spojiť s izoláciou. Keďže polovodivá vrstva má rovnaký potenciál ako vodič, žiadne medzery medzi nimi nebudú vystavené účinkom elektrického poľa, čím sa zabráni čiastočnému výboju.

Podobne aj medzery medzi vonkajším izolačným povrchom a kovovým plášťom (alebo kovovým tienením) môžu viesť k čiastočnému výboju, najmä pri vyšších napätiach. Vytlačením vrstvy polovodivého materiálu (tienenie izolácie) na vonkajší izolačný povrch sa vytvorí ekvipotenciálny povrch s kovovým plášťom, čím sa eliminujú účinky elektrického poľa v medzerách a zabráni sa čiastočnému výboju.

(2) Funkcie kovového tienenia

Funkcie kovového tienenia zahŕňajú: vedenie kapacitných prúdov za normálnych podmienok, slúžiace ako cesta pre skratové (poruchové) prúdy, obmedzenie elektrického poľa v izolácii (znižovanie elektromagnetického rušenia vonkajšieho prostredia) a zabezpečenie rovnomerných elektrických polí (radiálne elektrické polia). V trojfázových štvorvodičových systémoch slúži aj ako neutrálny vodič, ktorý vedie nevyvážené prúdy, a poskytuje radiálnu hydroizoláciu.

3. O kábli OW

Ako popredný dodávateľ surovín pre drôty a káble, spoločnosť OW Cable poskytuje vysokokvalitný zosieťovaný polyetylén (XLPE), medené pásky, medené drôty a ďalšie tieniace materiály, ktoré sa široko používajú pri výrobe silových káblov, komunikačných káblov a špeciálnych káblov. Naše produkty spĺňajú medzinárodné normy a sme odhodlaní poskytovať našim zákazníkom spoľahlivé riešenia tienenia káblov.


Čas uverejnenia: 24. marca 2025