A vezeték- és kábeltermékekben használt árnyékolásnak két teljesen különböző koncepciója van: elektromágneses árnyékolás és elektromos tér árnyékolás. Az elektromágneses árnyékolás célja, hogy megakadályozza a nagyfrekvenciás jeleket továbbító kábelek (például RF-kábelek és elektronikus kábelek) külső interferenciáját, vagy blokkolja a külső elektromágneses hullámok interferenciáját a gyenge áramokat továbbító kábelekkel (például jel- vagy mérőkábelekkel), valamint hogy csökkentse a vezetékek közötti áthallást. Az elektromos tér árnyékolás célja, hogy kiegyenlítse az erős elektromos mezőt a vezető felületén vagy a közép- és nagyfeszültségű erősáramú kábelek szigetelésének felületén.
1. Az elektromos tér árnyékoló rétegeinek szerkezete és követelményei
Az erősáramú kábelek árnyékolása magában foglalja a vezető árnyékolását, a szigetelés árnyékolását és a fémes árnyékolást. A vonatkozó szabványok szerint a 0,6/1 kV-nál nagyobb névleges feszültségű kábeleknek fémes árnyékoló réteggel kell rendelkezniük, amely minden szigetelt magra vagy a többeres sodrott magra felvihető. A legalább 3,6/6 kV névleges feszültségű XLPE szigetelésű kábelek és a legalább 3,6/6 kV névleges feszültségű EPR vékony szigetelésű kábelek (vagy a legalább 6/10 kV névleges feszültségű vastag szigetelésű kábelek) esetében belső és külső félvezető árnyékoló szerkezetekre is szükség van.
(1) Vezető árnyékolása és szigetelésárnyékolás
A vezető árnyékolásának (belső félvezető árnyékolásnak) nem fémesnek kell lennie, extrudált félvezető anyagból vagy a vezető köré tekert félvezető szalagból, majd egy extrudált félvezető rétegből.
A szigetelő árnyékolás (külső félvezető árnyékolás) egy nemfémes félvezető réteg, amelyet közvetlenül az egyes szigetelt magok külső felületére extrudálnak, és amely lehet szorosan rögzítve a szigeteléshez, vagy lehúzható arról. Az extrudált belső és külső félvezető rétegeknek szorosan kell kötődniük a szigeteléshez, sima felületekkel, látható szálnyomok, éles szélek, részecskék, égésnyomok vagy karcolások nélkül. Az ellenállás öregítés előtt és után nem haladhatja meg az 1000 Ω·m-t a vezető árnyékoló rétege és az 500 Ω·m-t a szigetelő árnyékoló réteg esetében.
A belső és külső félvezető árnyékoló anyagokat a megfelelő szigetelőanyagok (például térhálós polietilén, etilén-propilén gumi stb.) korommal, antioxidánsokkal, etilén-vinil-acetát kopolimerrel és egyéb adalékanyagokkal való összekeverésével állítják elő. A koromrészecskéknek egyenletesen kell eloszlatva lenniük a polimerben, csomósodás vagy rossz diszperzió nélkül.
A belső és külső félvezető árnyékoló rétegek vastagsága a feszültségszinttel együtt növekszik. Mivel a szigetelőréteg elektromos térerőssége belül nagyobb, kívül pedig kisebb, a félvezető árnyékoló rétegek vastagságának is belül nagyobbnak kell lennie, mint kívül. A múltban a külső félvezető árnyékolást valamivel vastagabbra készítették, mint a belsőt, hogy elkerüljék a rossz lelógás-szabályozás vagy a túl kemény rézszalagok okozta átszúródások okozta karcolásokat. Manapság az online automatikus lelógás-felügyeletnek és a lágyított rézszalagoknak köszönhetően a belső félvezető árnyékoló réteget valamivel vastagabbnak vagy a külső réteggel megegyezőnek kell készíteni. 6–10–35 kV-os kábelek esetén a belső réteg vastagsága általában 0,5–0,6–0,8 mm.
(2) Fémes árnyékolás
A 0,6/1 kV-nál nagyobb névleges feszültségű kábeleknek fémes árnyékoló réteggel kell rendelkezniük. A fémes árnyékoló réteget minden egyes szigetelt eret vagy kábelmagot el kell helyezni. A fémes árnyékolásnak egy vagy több fémszalagból, fémfonatból, koncentrikus fémhuzalrétegekből, vagy fémhuzalok és fémszalagok kombinációjából kell állnia.
Európában és más fejlett országokban az ellenállással földelt kettős áramkörű rendszerek használata miatt, amelyek nagyobb rövidzárlati árammal rendelkeznek, általában rézhuzal-árnyékolást használnak. Egyes gyártók rézhuzalokat ágyaznak az elválasztó hüvelybe vagy a külső burkolatba a kábel átmérőjének csökkentése érdekében. Kínában, néhány kulcsfontosságú projekt kivételével, amelyek ellenállással földelt kettős áramkörű rendszereket használnak, a legtöbb rendszer ívszűrő tekerccsel földelt egykörös tápegységeket használ, amelyek minimálisra korlátozzák a rövidzárlati áramot, így rézszalag-árnyékolás is használható. A kábelgyárak a vásárolt kemény rézszalagokat használat előtt hasítással és lágyítással dolgozzák fel, hogy bizonyos nyúlást és szakítószilárdságot érjenek el (a túl kemény megkarcolja a szigetelő árnyékoló réteget, a túl puha pedig gyűrődést okoz). A puha rézszalagoknak meg kell felelniük a GB/T11091-2005 Rézszalag kábelekhez szabványnak.
A rézszalagos árnyékolásnak egy réteg átfedéses lágy rézszalagból vagy két réteg spirálisan tekercselt lágy rézszalagból kell állnia, hézagokkal. A rézszalag átlagos átfedési aránya a szélességének (névleges érték) 15%-a legyen, és a minimális átfedési arány nem lehet kevesebb, mint 5%. A rézszalag névleges vastagságának legalább 0,12 mm-nek kell lennie egyeres kábeleknél és legalább 0,10 mm-nek többeres kábeleknél. A rézszalag minimális vastagsága nem lehet kevesebb, mint a névleges érték 90%-a. A szigetelő árnyékolás külső átmérőjétől (≤25 mm vagy >25 mm) függően a rézszalag szélessége általában 30–35 mm.
A rézhuzal-árnyékolás spirálisan tekercselt lágy rézhuzalokból készül, amelyeket rézhuzalok vagy rézszalagok ellenspirális tekercselésével rögzítenek. Ellenállásának meg kell felelnie a GB/T3956-2008 Kábelvezetők szabvány követelményeinek, névleges keresztmetszeti területét pedig a zárlati áram kapacitása alapján kell meghatározni. A rézhuzal-árnyékolás háromeres kábelek belső köpenyére, vagy közvetlenül a szigetelésre, a külső félvezető árnyékoló rétegre vagy az egyeres kábelek megfelelő belső köpenyére helyezhető. A szomszédos rézhuzalok közötti átlagos rés nem haladhatja meg a 4 mm-t. Az átlagos G rést a következő képlettel számítjuk ki:
ahol:
D – a rézhuzal árnyékolás alatti kábelmag átmérője mm-ben;
d – a rézhuzal átmérője mm-ben;
n – a rézvezetékek száma.
2. Az árnyékoló rétegek szerepe és kapcsolatuk a feszültségszintekkel
(1) A belső és külső félvezető árnyékolás szerepe
A kábelvezetőket általában több sodrott vezetékből tömörítik. A szigetelés extrudálása során rések, sorják és egyéb felületi egyenetlenségek keletkezhetnek a vezető felülete és a szigetelőréteg között, ami elektromos térkoncentrációt okozhat, ami lokális légrés- és fákiszüléshez, valamint a dielektromos teljesítmény csökkenéséhez vezethet. A félvezető anyagból (vezető árnyékolásából) álló réteg extrudálásával a vezető felületére szoros érintkezés jön létre a szigeteléssel. Mivel a félvezető réteg és a vezető azonos potenciálon van, még ha rések is vannak közöttük, nem lesz elektromos térhatás, ezáltal megakadályozva a részleges kisüléseket.
Hasonlóképpen, rések vannak a külső szigetelőfelület és a fémes köpeny (vagy fémes árnyékolás) között, és minél magasabb a feszültségszint, annál valószínűbb a légrésben kialakuló kisülés. Egy félvezető réteg (szigetelőárnyékolás) extrudálásával a külső szigetelőfelületre egy külső ekvipotenciális felületet alakítanak ki a fémes köpennyel, kiküszöbölve az elektromos mezőket a résekben és megakadályozva a részleges kisüléseket.
(2) A fémes árnyékolás szerepe
A fémes árnyékolás funkciói közé tartozik: a kapacitív áram vezetése normál körülmények között, rövidzárlati áram útjának biztosítása hibák esetén; az elektromos mező korlátozása a szigetelésen belül (csökkentve a külső elektromágneses interferenciát) és egyenletes radiális elektromos mező biztosítása; semleges vezetékként való működés háromfázisú négyvezetékes rendszerekben a kiegyensúlyozatlan áram vezetése érdekében; és radiális vízelzáró védelem biztosítása.
Közzététel ideje: 2025. július 28.