Tienenie používané v drôtových a káblových produktoch má dva úplne odlišné koncepty: elektromagnetické tienenie a tienenie elektrického poľa. Elektromagnetické tienenie je navrhnuté tak, aby zabránilo vonkajšiemu rušeniu káblov prenášajúcich vysokofrekvenčné signály (ako sú rádiofrekvenčné káble a elektronické káble) alebo aby blokovalo rušenie káblov prenášajúcich slabé prúdy (ako sú signálne alebo meracie káble) vonkajšími elektromagnetickými vlnami, ako aj aby znížilo presluchy medzi vodičmi. Tienenie elektrického poľa je navrhnuté tak, aby vyvažovalo silné elektrické pole na povrchu vodiča alebo na izolačnom povrchu stredno- a vysokonapäťových výkonových káblov.
1. Štruktúra a požiadavky na vrstvy tienenia elektrického poľa
Tienenie silových káblov zahŕňa 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 každé izolované jadro alebo na jadro viacžilového lankového kábla. Pre káble s XLPE izoláciou s menovitým napätím nie menším ako 3,6/6 kV a pre tenkoizolačné káble EPR s menovitým napätím nie menším ako 3,6/6 kV (alebo pre káble s hrubou izoláciou s menovitým napätím nie menším ako 6/10 kV) sa vyžadujú aj vnútorné a vonkajšie polovodivé tieniace štruktúry.
(1) Tienenie vodičov a tienenie izolácie
Tienenie vodiča (vnútorné polovodivé tienenie) by malo byť nekovové a malo by pozostávať z extrudovaného polovodivého materiálu alebo polovodivej pásky omotanej okolo vodiča, po ktorej nasleduje extrudovaná polovodivá vrstva.
Izolačné tienenie (vonkajšie polovodivé tienenie) je nekovová polovodivá vrstva extrudovaná priamo na vonkajší povrch každého izolovaného jadra, ktorá môže byť buď pevne spojená s izoláciou, alebo odlupovateľná z nej. Extrudovaná vnútorná a vonkajšia polovodivá vrstva by mali byť pevne spojené s izoláciou, s hladkými rozhraniami, bez viditeľných značiek po prameňoch a bez ostrých hrán, častíc, stôp po opálení alebo škrabancov. Merný odpor pred a po starnutí by nemal prekročiť 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, etylén-propylénový kaučuk atď.) so sadzami, antioxidantmi, kopolymérom etylén-vinylacetátu a ďalšími prísadami. Častice sadzí by mali byť v polyméri rovnomerne rozptýlené, bez zhlukovania alebo slabej disperzie.
Hrúbka vnútornej a vonkajšej polovodivej tieneniacej vrstvy sa zvyšuje s úrovňou napätia. Pretože sila elektrického poľa na izolačnej vrstve je vyššia vo vnútri a nižšia vonku, hrúbka polovodivých tieniacich vrstiev by mala byť tiež väčšia vo vnútri ako vonku. V minulosti sa vonkajšie polovodivé tienie vyrábalo o niečo hrubšie ako vnútorné, aby sa zabránilo poškriabaniu v dôsledku slabej kontroly priehybu alebo prepichnutiu spôsobenému príliš tvrdými medenými páskami. Teraz, s online automatickým monitorovaním priehybu a žíhanými mäkkými medenými páskami, by mala byť vnútorná polovodivá tieniaca vrstva o niečo hrubšia alebo rovnaká ako vonkajšia vrstva. Pre káble 6–10–35 kV je hrúbka vnútornej vrstvy zvyčajne 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 sa mala aplikovať na každé izolované jadro alebo jadro kábla. Kovové tienenie by malo pozostávať z jednej alebo viacerých kovových pások, kovových opletení, sústredných vrstiev kovových drôtov alebo kombinácie kovových drôtov a kovových pások.
V Európe a ďalších rozvinutých krajinách sa kvôli používaniu odporovo uzemnených dvojokruhových systémov s vyššími skratovými prúdmi bežne používa tienenie medeným drôtom. Niektorí výrobcovia vkladajú medené drôty do separačného plášťa alebo vonkajšieho plášťa, aby sa znížil priemer kábla. V Číne, s výnimkou niektorých kľúčových projektov, ktoré používajú odporovo uzemnené dvojokruhové systémy, väčšina systémov používa jednookruhové napájacie zdroje s uzemnením cievkou s tlmičom oblúka, ktoré minimalizujú skratový prúd, takže je možné použiť tienenie medenou páskou. Káblové továrne spracovávajú zakúpené tvrdé medené pásky rozrezaním a žíhaním, aby sa pred použitím dosiahlo určité predĺženie a pevnosť v ťahu (príliš tvrdé pásky poškriabajú tieniacu vrstvu izolácie, príliš mäkké sa pokrčia). Mäkké medené pásky by mali spĺňať normu GB/T11091-2005 Medené pásky na káble.
Tienenie medenou páskou by malo pozostávať z jednej vrstvy prekrývajúcej sa mäkkej medenej pásky alebo z dvoch vrstiev špirálovito ovinutej mäkkej medenej pásky s medzerami. Priemerná miera prekrytia medenej pásky by mala byť 15 % jej šírky (nominálna hodnota) a minimálna miera prekrytia by nemala byť menšia ako 5 %. Nominálna hrúbka medenej pásky by mala byť aspoň 0,12 mm pre jednožilové káble a aspoň 0,10 mm pre viacžilové káble. Minimálna hrúbka medenej pásky by nemala byť menšia ako 90 % menovitej hodnoty. V závislosti od vonkajšieho priemeru izolačného tienenia (≤25 mm alebo >25 mm) je šírka medenej pásky zvyčajne 30 – 35 mm.
Tienenie z medených drôtov je vyrobené zo špirálovito vinutých mäkkých medených drôtov, ktoré sú zaistené protišpirálovým obalením z medených drôtov alebo medených pások. Jeho odpor by mal spĺňať požiadavky normy GB/T3956-2008 Vodiče káblov a jeho menovitý prierez by sa mal určiť podľa prúdovej kapacity poruchy. Tienenie z medených drôtov sa môže aplikovať na vnútorný plášť trojžilových káblov alebo priamo na izoláciu, vonkajšiu polovodivú tieniacu vrstvu alebo vhodný vnútorný plášť jednožilových káblov. Priemerná medzera medzi susednými medenými drôtmi by nemala presiahnuť 4 mm. Priemerná medzera G sa vypočíta pomocou vzorca:
kde:
D – priemer jadra kábla pod tienením z medeného drôtu v mm;
d – priemer medeného drôtu v mm;
n – počet medených drôtov.
2. Úloha tieniacich vrstiev a ich vzťah k úrovniam napätia
(1) Úloha vnútorného a vonkajšieho polovodivého tienenia
Káblové vodiče sú zvyčajne zhutnené z viacžilových drôtov. Počas extrúzie izolácie sa môžu medzi povrchom vodiča a izolačnou vrstvou vytvoriť medzery, otrepy a iné povrchové nerovnosti, ktoré spôsobujú koncentráciu elektrického poľa, čo vedie k lokálnemu výboju vo vzduchovej medzere a stromovému výboju a znižuje dielektrické vlastnosti. Extrúziou vrstvy polovodivého materiálu (tienenie vodiča) na povrch vodiča sa zabezpečí tesný kontakt s izoláciou. Pretože polovodivá vrstva a vodič majú rovnaký potenciál, aj keď sú medzi nimi medzery, nedôjde k pôsobeniu elektrického poľa, čím sa zabráni čiastočným výbojom.
Podobne existujú medzery medzi vonkajším izolačným povrchom a kovovým plášťom (alebo kovovým tienením) a čím vyššia je úroveň napätia, tým je pravdepodobnejšie, že dôjde k výboju vo vzduchovej medzere. Vytlačením polovodivej vrstvy (tienenie izolácie) na vonkajší izolačný povrch sa vytvorí vonkajší ekvipotenciálny povrch s kovovým plášťom, čím sa eliminujú elektrické polia v medzerách a zabráni sa čiastočným výbojom.
(2) Úloha kovového tienenia
Funkcie kovového tienenia zahŕňajú: vedenie kapacitného prúdu za normálnych podmienok, slúžiace ako cesta pre skratový prúd počas porúch; obmedzenie elektrického poľa v izolácii (zníženie vonkajšieho elektromagnetického rušenia) a zabezpečenie rovnomerného radiálneho elektrického poľa; pôsobenie ako neutrálny vodič v trojfázových štvorvodičových systémoch na vedenie nevyváženého prúdu; a poskytovanie radiálnej ochrany proti vode.
Čas uverejnenia: 28. júla 2025