Laidų ir kabelių gaminiuose naudojamas ekranavimas turi dvi visiškai skirtingas koncepcijas: elektromagnetinį ekranavimą ir elektrinio lauko ekranavimą. Elektromagnetinis ekranavimas skirtas apsaugoti aukšto dažnio signalus perduodančius kabelius (pvz., radijo dažnių kabelius ir elektroninius kabelius) nuo išorinių trukdžių arba blokuoti išorines elektromagnetines bangas, kurios trukdo silpnas sroves perduodantiems kabeliams (pvz., signalų ar matavimo kabeliams), taip pat sumažinti laidų tarpusavio trukdžius. Elektrinio lauko ekranavimas skirtas subalansuoti stiprų elektrinį lauką laidininko paviršiuje arba vidutinės ir aukštos įtampos maitinimo kabelių izoliacijos paviršiuje.
1. Elektrinio lauko ekranavimo sluoksnių struktūra ir reikalavimai
Galios kabelių ekranavimas apima laidininko ekranavimą, izoliacijos ekranavimą ir metalinį ekranavimą. Pagal atitinkamus standartus, kabeliai, kurių vardinė įtampa didesnė nei 0,6/1 kV, turėtų turėti metalinį ekranavimo sluoksnį, kuris gali būti uždedamas ant kiekvienos izoliuotos gyslos arba ant daugiagyslės daugiagyslės kabelio gyslos. XLPE izoliacija padengtiems kabeliams, kurių vardinė įtampa ne mažesnė kaip 3,6/6 kV, ir EPR plonaizoliacija padengtiems kabeliams, kurių vardinė įtampa ne mažesnė kaip 3,6/6 kV (arba storaizoliacija padengtiems kabeliams, kurių vardinė įtampa ne mažesnė kaip 6/10 kV), taip pat reikalingos vidinės ir išorinės puslaidininkinės ekranavimo konstrukcijos.
(1) Laidininko ekranavimas ir izoliacijos ekranavimas
Laidininko ekranavimas (vidinis puslaidininkinis ekranavimas) turėtų būti nemetalinis, sudarytas iš ekstruzinės puslaidininkinės medžiagos arba puslaidininkinės juostos, apvyniotos aplink laidininką, o po to – ekstruzinio puslaidininkinio sluoksnio.
Izoliacijos ekranavimas (išorinis puslaidininkis ekranavimas) – tai nemetalinis puslaidininkis sluoksnis, išspaustas tiesiai ant kiekvieno izoliuoto šerdies išorinio paviršiaus. Jis gali būti sandariai sujungtas su izoliacija arba nuplėšiamas nuo jos. Išspausti vidiniai ir išoriniai puslaidininkiniai sluoksniai turi būti sandariai sujungti su izoliacija, su lygiomis sąsajomis, be akivaizdžių laidų žymių ir aštrių briaunų, dalelių, įdegimo žymių ar įbrėžimų. Laidininko ekranavimo sluoksnio varža prieš ir po sendinimo neturi viršyti 1000 Ω·m, o izoliacijos ekranavimo sluoksnio – 500 Ω·m.
Vidinės ir išorinės puslaidininkinės ekranavimo medžiagos gaminamos sumaišant atitinkamas izoliacines medžiagas (pvz., susiūtą polietileną, etileno-propileno gumą ir kt.) su juodąja anglimi, antioksidantais, etileno-vinilacetato kopolimeru ir kitais priedais. Juodosios anglies dalelės turi būti tolygiai paskirstytos polimere, be aglomeracijos ar blogo išsisklaidymo.
Vidinio ir išorinio puslaidininkinio ekranavimo sluoksnių storis didėja didėjant įtampos lygiui. Kadangi izoliacijos sluoksnio elektrinio lauko stiprumas viduje yra didesnis, o išorėje – mažesnis, puslaidininkinio ekranavimo sluoksnių storis viduje taip pat turėtų būti didesnis nei išorėje. Anksčiau išorinis puslaidininkinis ekranavimas buvo gaminamas šiek tiek storesnis nei vidinis, kad būtų išvengta įbrėžimų dėl prastos įlinkimo kontrolės arba pradūrimų, kuriuos sukelia pernelyg kietos varinės juostos. Dabar, naudojant automatinę įlinkimo stebėseną internetu ir atkaitintas minkštas varines juostas, vidinis puslaidininkinis ekranavimo sluoksnis turėtų būti šiek tiek storesnis arba lygus išoriniam sluoksniui. 6–10–35 kV kabelių vidinio sluoksnio storis paprastai yra 0,5–0,6–0,8 mm.
(2) Metalinis ekranavimas
Kabeliai, kurių vardinė įtampa didesnė nei 0,6/1 kV, turėtų turėti metalinį ekranavimo sluoksnį. Metalinis ekranavimo sluoksnis turėtų būti uždėtas ant kiekvienos izoliuotos gyslos arba kabelio gyslos. Metalinį ekranavimą turėtų sudaryti viena ar kelios metalinės juostos, metalinės pynimo juostos, koncentriniai metalinių laidų sluoksniai arba metalinių laidų ir metalinių juostų derinys.
Europoje ir kitose išsivysčiusiose šalyse dėl varžos pagrindu įžemintų dvigubų grandinių sistemų, kurioms būdingos didesnės trumpojo jungimo srovės, naudojimo dažniausiai naudojamas varinių laidų ekranavimas. Kai kurie gamintojai įterpia varinius laidus į skiriamąjį apvalkalą arba išorinį apvalkalą, kad sumažintų kabelio skersmenį. Kinijoje, išskyrus kai kuriuos pagrindinius projektus, kuriuose naudojamos varžos pagrindu įžemintos dvigubų grandinių sistemos, daugumoje sistemų naudojami lanko slopinimo ritėmis įžeminti vienos grandinės maitinimo šaltiniai, kurie iki minimumo sumažina trumpojo jungimo srovę, todėl galima naudoti varinių juostų ekranavimą. Kabelių gamyklos prieš naudojimą apdoroja įsigytas kietas varines juostas, jas įpjaudamos ir atkaitindamos, kad pasiektų tam tikrą pailgėjimą ir tempiamąjį stiprumą (per kietos juostos subraižys izoliacijos apsauginį sluoksnį, per minkštos – susiraukšlės). Minkštos varinės juostos turi atitikti GB/T11091-2005 „Varinės juostos kabeliams“ standartą.
Varinės juostos ekranavimas turėtų būti sudarytas iš vieno persidengiančios minkštos varinės juostos sluoksnio arba dviejų spirališkai apvyniotos minkštos varinės juostos sluoksnių su tarpais. Vidutinis varinės juostos persidengimo rodiklis turėtų būti 15 % jos pločio (nominalios vertės), o minimalus persidengimo rodiklis neturėtų būti mažesnis nei 5 %. Nominalus varinės juostos storis viengysliams kabeliams turėtų būti ne mažesnis kaip 0,12 mm, o daugiagysliams kabeliams – ne mažesnis kaip 0,10 mm. Minimalus varinės juostos storis neturėtų būti mažesnis nei 90 % nominalios vertės. Priklausomai nuo izoliacijos ekranavimo išorinio skersmens (≤25 mm arba >25 mm), varinės juostos plotis paprastai yra 30–35 mm.
Varinės vielos ekranavimas pagamintas iš spirališkai suvyniotų minkštų varinių laidų, pritvirtintų priešpriešine varinių laidų arba varinių juostų apvyniojimu. Jo varža turi atitikti GB/T3956-2008 Kabelių laidininkai reikalavimus, o nominalus skerspjūvio plotas turi būti nustatomas pagal gedimo srovės talpą. Varinės vielos ekranavimas gali būti dedamas ant trijų gyslų kabelių vidinio apvalkalo arba tiesiai ant izoliacijos, išorinio puslaidininkinio ekranavimo sluoksnio arba atitinkamo viengyslių kabelių vidinio apvalkalo. Vidutinis tarpas tarp gretimų varinių laidų neturi viršyti 4 mm. Vidutinis tarpas G apskaičiuojamas pagal formulę:
kur:
D – kabelio gyslos skersmuo po varinio laido ekranu, mm;
d – varinės vielos skersmuo, mm;
n – varinių laidų skaičius.
2. Ekranuojančių sluoksnių vaidmuo ir jų ryšys su įtampos lygiais
(1) Vidinio ir išorinio puslaidininkinio ekranavimo vaidmuo
Kabelių laidininkai paprastai suspausti iš daugelio gijų. Izoliacijos ekstruzijos metu tarp laidininko paviršiaus ir izoliacijos sluoksnio gali atsirasti tarpų, įdubimų ir kitų paviršiaus nelygumų, dėl kurių susidaro elektrinio lauko koncentracija, atsiranda vietinis oro tarpo ir medžio išlydžio išlydis, o tai sumažina dielektrines charakteristikas. Ant laidininko paviršiaus išspaudžiant puslaidininkinės medžiagos sluoksnį (laidininko ekraną), užtikrinamas glaudus kontaktas su izoliacija. Kadangi puslaidininkinis sluoksnis ir laidininkas yra vienodo potencialo, net jei tarp jų yra tarpų, elektrinio lauko poveikio nebus, todėl bus išvengta dalinių išlydžių.
Panašiai yra tarpai tarp išorinio izoliacijos paviršiaus ir metalinio apvalkalo (arba metalinio ekranavimo), ir kuo didesnis įtampos lygis, tuo didesnė tikimybė, kad įvyks oro tarpo išlydis. Išspaudžiant puslaidininkinį sluoksnį (izoliacijos ekraną) ant išorinio izoliacijos paviršiaus, su metaliniu apvalkalu suformuojamas išorinis ekvipotencialinis paviršius, panaikinantis elektrinius laukus tarpuose ir užkertantis kelią daliniams išlydžiams.
(2) Metalinio ekranavimo vaidmuo
Metalinio ekranavimo funkcijos apima: talpinės srovės perdavimą normaliomis sąlygomis, trumpojo jungimo srovės pralaidumą gedimų metu; elektrinio lauko ribojimą izoliacijos viduje (išorinių elektromagnetinių trukdžių mažinimą) ir vienodo radialinio elektrinio lauko užtikrinimą; neutralios linijos funkciją trifazėse keturių laidų sistemose, pernešant nesubalansuotą srovę; ir radialinės apsaugos nuo vandens blokavimo užtikrinimą.
Įrašo laikas: 2025 m. liepos 28 d.