Die afskerming wat in draad- en kabelprodukte gebruik word, het twee heeltemal verskillende konsepte: elektromagnetiese afskerming en elektriese veldafskerming. Elektromagnetiese afskerming is ontwerp om te verhoed dat kabels wat hoëfrekwensieseine oordra (soos RF-kabels en elektroniese kabels) eksterne interferensie veroorsaak, of om eksterne elektromagnetiese golwe te blokkeer om in te meng met kabels wat swak strome oordra (soos sein- of meetkabels), asook om kruisspraak tussen drade te verminder. Elektriese veldafskerming is ontwerp om die sterk elektriese veld op die geleieroppervlak of die isolasieoppervlak van medium- en hoëspanningskragkabels te balanseer.
1. Struktuur en vereistes van elektriese veldafskermingslae
Die afskerming van kragkabels sluit geleierafskerming, isolasieafskerming en metaalafskerming in. Volgens relevante standaarde moet kabels met 'n nominale spanning groter as 0.6/1 kV 'n metaalafskermingslaag hê, wat op elke geïsoleerde kern of op die meerkernige kabelkern aangebring kan word. Vir XLPE-geïsoleerde kabels met 'n nominale spanning van nie minder nie as 3.6/6 kV en EPR dun geïsoleerde kabels met 'n nominale spanning van nie minder nie as 3.6/6 kV (of dik geïsoleerde kabels met 'n nominale spanning van nie minder nie as 6/10 kV), word binneste en buitenste halfgeleidende afskermingsstrukture ook vereis.
(1) Geleierafskerming en Isolasieafskerming
Geleierafskerming (inwendige halfgeleidende afskerming) moet nie-metaalagtig wees, bestaande uit geëxtrudeerde halfgeleidende materiaal of 'n halfgeleidende band wat om die geleier gedraai is, gevolg deur 'n geëxtrudeerde halfgeleidende laag.
Isolasie-afskerming (buitenste halfgeleidende afskerming) is 'n nie-metaal halfgeleidende laag wat direk op die buitenste oppervlak van elke geïsoleerde kern geëxtrudeer word, wat óf styf aan die isolasie geheg kan word óf daarvan afskilbaar kan wees. Die geëxtrudeerde binneste en buitenste halfgeleidende lae moet styf aan die isolasie geheg wees, met gladde koppelvlakke, geen ooglopende draadmerke en geen skerp kante, deeltjies, skroeimerke of skrape nie. Die weerstand voor en na veroudering moet nie 1000 Ω·m vir die geleier-afskermingslaag en 500 Ω·m vir die isolasie-afskermingslaag oorskry nie.
Die binneste en buitenste halfgeleidende afskermingsmateriaal word gemaak deur die ooreenstemmende isolasiemateriaal (soos kruisgekoppelde poliëtileen, etileen-propileenrubber, ens.) met koolstofswart, antioksidante, etileen-vinielasetaat kopolimeer en ander bymiddels te meng. Die koolstofswartdeeltjies moet eenvormig binne die polimeer versprei wees, sonder agglomerasie of swak verspreiding.
Die dikte van die binneste en buitenste halfgeleidende afskermingslae neem toe met die spanningsvlak. Omdat die elektriese veldsterkte op die isolasielaag hoër binne en laer buite is, moet die dikte van die halfgeleidende afskermingslae ook groter binne as buite wees. In die verlede is die buitenste halfgeleidende afskerming effens dikker as die binneste gemaak om skrape as gevolg van swak deursakkingbeheer of gate wat veroorsaak word deur te harde koperbande te voorkom. Nou, met aanlyn outomatiese deursakkingmonitering en gegloeide sagte koperbande, moet die binneste halfgeleidende afskerminglaag effens dikker of gelyk aan die buitenste laag gemaak word. Vir 6–10–35 kV-kabels is die dikte van die binneste laag gewoonlik 0.5–0.6–0.8 mm.
(2) Metaalafskerming
Kabels met 'n nominale spanning groter as 0.6/1 kV moet 'n metaalafskermingslaag hê. Die metaalafskermingslaag moet op elke geïsoleerde kern of kabelkern aangebring word. Metaalafskerming moet bestaan uit een of meer metaalbande, metaalvlegsels, konsentriese lae metaaldrade, of 'n kombinasie van metaaldrade en metaalbande.
In Europa en ander ontwikkelde lande word koperdraadafskerming algemeen gebruik as gevolg van die gebruik van weerstandsgeaarde dubbelbaanstelsels met hoër kortsluitstrome. Sommige vervaardigers integreer koperdrade in die skeidingsmantel of buitenste mantel om die kabeldeursnee te verminder. In China, behalwe vir sommige sleutelprojekte wat weerstandsgeaarde dubbelbaanstelsels gebruik, gebruik die meeste stelsels boogonderdrukkingspoel-geaarde enkelbaankragbronne, wat kortsluitstroom tot 'n minimum beperk, sodat koperbandafskerming gebruik kan word. Kabelfabrieke verwerk aangekoopte harde koperbande deur te sny en uit te gloei om 'n sekere verlenging en treksterkte te verkry (te hard sal die isolasie-afskermingslaag krap, te sag sal kreukel) voor gebruik. Sagte koperbande moet voldoen aan GB/T11091-2005 Koperband vir Kabels.
Koperbandafskerming moet bestaan uit een laag oorvleuelende sagte koperband of twee lae helies toegedraaide sagte koperband met gapings. Die gemiddelde oorvleuelingskoers van die koperband moet 15% van sy breedte (nominale waarde) wees, en die minimum oorvleuelingskoers moet nie minder as 5% wees nie. Die nominale dikte van koperband moet minstens 0.12 mm wees vir enkelkernkabels en minstens 0.10 mm vir meerkernkabels. Die minimum dikte van die koperband moet nie minder as 90% van die nominale waarde wees nie. Afhangende van die buitenste deursnee van die isolasieafskerming (≤25 mm of >25 mm), is die koperbandwydte gewoonlik 30–35 mm.
Koperdraadafskerming word gemaak van helies gewikkelde sagte koperdrade, vasgemaak met 'n teenheliese omhulsel van koperdrade of koperbande. Die weerstand daarvan moet voldoen aan die vereistes van GB/T3956-2008 Geleiers van Kabels, en die nominale deursnee-area moet bepaal word volgens die foutstroomkapasiteit. Koperdraadafskerming kan oor die binneste omhulsel van driekernkabels of direk oor die isolasie, buitenste halfgeleidende afskermlaag, of 'n gepaste binneste omhulsel van enkelkernkabels aangebring word. Die gemiddelde gaping tussen aangrensende koperdrade moet nie 4 mm oorskry nie. Die gemiddelde gaping G word bereken met behulp van die formule:
waar:
D – deursnee van die kabelkern onder die koperdraadafskerming, in mm;
d – deursnee van koperdraad, in mm;
n – aantal koperdrade.
2. Die rol van afskermingslae en hul verhouding tot spanningsvlakke
(1) Rol van binneste en buitenste halfgeleidende afskerming
Kabelgeleiers word gewoonlik uit veelvuldige drade gekompakteer. Tydens isolasie-ekstrusie kan gapings, brame en ander oppervlakongelykhede tussen die geleieroppervlak en die isolasielaag bestaan, wat elektriese veldkonsentrasie veroorsaak, wat lei tot plaaslike luggapingontlading en boomontlading, en die diëlektriese werkverrigting verminder. Deur 'n laag halfgeleidende materiaal (geleierafskerming) oor die geleieroppervlak te ekstrudeer, verseker dit noue kontak met die isolasie. Omdat die halfgeleidende laag en die geleier op dieselfde potensiaal is, sal daar geen elektriese veldaksie wees nie, selfs al is daar gapings tussen hulle, wat gedeeltelike ontladings voorkom.
Net so is daar gapings tussen die buitenste isolasie-oppervlak en die metaalmantel (of metaalafskerming), en hoe hoër die spanningsvlak, hoe meer waarskynlik sal luggapingontlading plaasvind. Deur 'n halfgeleidende laag (isolasie-afskerming) op die buitenste isolasie-oppervlak te ekstrudeer, word 'n buitenste ekwipotensiële oppervlak met die metaalmantel gevorm, wat elektriese velde in die gapings uitskakel en gedeeltelike ontladings voorkom.
(2) Rol van metaalafskerming
Die funksies van metaalafskerming sluit in: die dra van kapasitiewe stroom onder normale toestande, dien as 'n pad vir kortsluitstroom tydens foute; die beperking van die elektriese veld binne die isolasie (vermindering van eksterne elektromagnetiese interferensie) en die versekering van 'n eenvormige radiale elektriese veld; dien as die neutrale lyn in driefase-vierdraadstelsels om ongebalanseerde stroom te dra; en die verskaffing van radiale waterblokkerende beskerming.
Plasingstyd: 28 Julie 2025