Skjermingen som brukes i lednings- og kabelprodukter har to helt forskjellige konsepter: elektromagnetisk skjerming og elektrisk feltskjerming. Elektromagnetisk skjerming er utformet for å forhindre at kabler som overfører høyfrekvente signaler (som RF-kabler og elektroniske kabler) forårsaker ekstern interferens, eller for å blokkere eksterne elektromagnetiske bølger fra å forstyrre kabler som overfører svake strømmer (som signal- eller målekabler), samt for å redusere krysstale mellom ledninger. Elektrisk feltskjerming er utformet for å balansere det sterke elektriske feltet på lederoverflaten eller isolasjonsoverflaten til mellom- og høyspenningskabler.
1. Struktur og krav til elektriske feltskjermingslag
Skjerming av kraftkabler inkluderer lederskjerming, isolasjonsskjerming og metallisk skjerming. I henhold til relevante standarder skal kabler med en nominell spenning større enn 0,6/1 kV ha et metallisk skjermingslag, som kan påføres hver isolerte kjerne eller den flerkjernede flertrådete kabelkjernen. For XLPE-isolerte kabler med en nominell spenning på ikke mindre enn 3,6/6 kV og EPR-tynnisolerte kabler med en nominell spenning på ikke mindre enn 3,6/6 kV (eller tykkisolerte kabler med en nominell spenning på ikke mindre enn 6/10 kV), kreves det også indre og ytre halvledende skjermingsstrukturer.
(1) Lederskjerming og isolasjonsskjerming
Lederskjerming (indre halvledende skjerming) skal være ikke-metallisk, bestående av ekstrudert halvledende materiale eller en halvledende tape viklet rundt lederen etterfulgt av et ekstrudert halvledende lag.
Isolasjonsskjerming (ytre halvledende skjerming) er et ikke-metallisk halvledende lag ekstrudert direkte på den ytre overflaten av hver isolerte kjerne, som enten kan være tett bundet til eller avskallbart fra isolasjonen. De ekstruderte indre og ytre halvledende lagene skal være tett bundet til isolasjonen, med glatte grensesnitt, ingen åpenbare trådmerker og ingen skarpe kanter, partikler, sviemerker eller riper. Resistiviteten før og etter aldring skal ikke overstige 1000 Ω·m for lederens skjermingslag og 500 Ω·m for isolasjonsskjermingslaget.
De indre og ytre halvledende skjermingsmaterialene lages ved å blande de tilsvarende isolasjonsmaterialene (som tverrbundet polyetylen, etylen-propylengummi, etc.) med karbonrøyk, antioksidanter, etylen-vinylacetat-kopolymer og andre tilsetningsstoffer. Karbonrøykpartiklene skal være jevnt fordelt i polymeren, uten agglomerering eller dårlig dispersjon.
Tykkelsen på de indre og ytre halvledende skjermingslagene øker med spenningsnivået. Fordi den elektriske feltstyrken på isolasjonslaget er høyere innvendig og lavere utvendig, bør tykkelsen på de halvledende skjermingslagene også være større innvendig enn utvendig. Tidligere ble den ytre halvledende skjermingen laget litt tykkere enn den indre for å forhindre riper på grunn av dårlig sigkontroll eller punkteringer forårsaket av for harde kobberbånd. Nå, med online automatisk sigovervåking og glødede myke kobberbånd, bør det indre halvledende skjermingslaget lages litt tykkere eller lik det ytre laget. For 6–10–35 kV-kabler er den indre lagtykkelsen vanligvis 0,5–0,6–0,8 mm.
(2) Metallisk skjerming
Kabler med en nominell spenning større enn 0,6/1 kV bør ha et metallisk skjermingslag. Det metalliske skjermingslaget bør påføres hver isolerte kjerne eller kabelkjerne. Metallisk skjerming bør bestå av ett eller flere metallbånd, metallfletter, konsentriske lag av metalltråder, eller en kombinasjon av metalltråder og metallbånd.
I Europa og andre utviklede land brukes det ofte kobbertrådskjerming på grunn av bruken av motstandsjordede dobbeltkretssystemer med høyere kortslutningsstrømmer. Noen produsenter bygger kobbertråder inn i skillekappen eller den ytre kappen for å redusere kabeldiameteren. I Kina, med unntak av noen viktige prosjekter som bruker motstandsjordede dobbeltkretssystemer, bruker de fleste systemer lysbueundertrykkende spolejordede enkeltkrets strømforsyninger, som begrenser kortslutningsstrømmen til et minimum, slik at kobberbåndskjerming kan brukes. Kabelfabrikker bearbeider innkjøpte harde kobberbånd ved å skjære og gløde for å oppnå en viss forlengelse og strekkfasthet (for hardt vil ripe opp isolasjonsskjermingslaget, for mykt vil rynke) før bruk. Myke kobberbånd bør være i samsvar med GB/T11091-2005 kobberbånd for kabler.
Kobberbåndsskjerming bør bestå av ett lag med overlappende myk kobberbånd eller to lag med spiralviklet myk kobberbånd med mellomrom. Den gjennomsnittlige overlappingsgraden for kobberbåndet bør være 15 % av bredden (nominell verdi), og den minste overlappingsgraden bør ikke være mindre enn 5 %. Den nominelle tykkelsen på kobberbåndet bør være minst 0,12 mm for enkjernede kabler og minst 0,10 mm for flerkjernede kabler. Minimumstykkelsen på kobberbåndet bør ikke være mindre enn 90 % av den nominelle verdien. Avhengig av den ytre diameteren på isolasjonsskjermingen (≤25 mm eller >25 mm), er kobberbåndets bredde vanligvis 30–35 mm.
Kobbertrådskjerming er laget av spiralviklede myke kobbertråder, festet med en motspiralviklet vikling av kobbertråder eller kobberbånd. Motstanden bør oppfylle kravene i GB/T3956-2008 Conductors of Cables, og det nominelle tverrsnittsarealet bør bestemmes i henhold til feilstrømkapasiteten. Kobbertrådskjerming kan påføres over den indre kappen på trekjernede kabler eller direkte over isolasjonen, det ytre halvledende skjermingslaget, eller en passende indre kappe på enkjernede kabler. Gjennomsnittlig avstand mellom tilstøtende kobbertråder bør ikke overstige 4 mm. Gjennomsnittlig avstand G beregnes ved hjelp av formelen:
hvor:
D – diameteren på kabelkjernen under kobbertrådskjermingen, i mm;
d – diameteren på kobbertråden, i mm;
n – antall kobbertråder.
2. Skjermingslagenes rolle og deres forhold til spenningsnivåer
(1) Rollen til indre og ytre halvledende skjerming
Kabelledere er vanligvis komprimert av flere flertrådete ledninger. Under ekstrudering av isolasjon kan det oppstå hull, ujevnheter og andre ujevnheter i overflaten mellom lederoverflaten og isolasjonslaget, noe som forårsaker konsentrasjon av elektrisk felt, noe som fører til lokal luftgaputladning og treutladning, og reduserer den dielektriske ytelsen. Ved å ekstrudere et lag med halvledende materiale (lederskjerming) over lederoverflaten, sikres tett kontakt med isolasjonen. Fordi det halvledende laget og lederen har samme potensial, vil det ikke være noen elektrisk feltpåvirkning selv om det er hull mellom dem, noe som forhindrer delvise utladninger.
På samme måte er det mellomrom mellom den ytre isolasjonsoverflaten og metallkappen (eller metallskjermingen), og jo høyere spenningsnivået er, desto mer sannsynlig er det at det vil oppstå luftgaputladning. Ved å ekstrudere et halvledende lag (isolasjonsskjerming) på den ytre isolasjonsoverflaten, dannes en ytre ekvipotensiell overflate med metallkappen, noe som eliminerer elektriske felt i mellomrommene og forhindrer delvise utladninger.
(2) Metallisk skjermings rolle
Funksjonene til metallisk skjerming inkluderer: å føre kapasitiv strøm under normale forhold, tjene som en bane for kortslutningsstrøm under feil; å begrense det elektriske feltet innenfor isolasjonen (redusere ekstern elektromagnetisk interferens) og sikre et jevnt radielt elektrisk felt; å fungere som nøytral linje i trefasede firetrådssystemer for å føre ubalansert strøm; og å gi radial vannblokkerende beskyttelse.
Publisert: 28. juli 2025