Экранаванне, якое выкарыстоўваецца ў правадных і кабельных вырабах, мае дзве цалкам розныя канцэпцыі: электрамагнітнае экранаванне і экранаванне электрычнага поля. Электрамагнітнае экранаванне прызначана для прадухілення знешніх перашкод кабелямі, якія перадаюць высокачастотныя сігналы (напрыклад, радыёчастотныя кабелі і электронныя кабелі), або для блакавання знешніх электрамагнітных хваль ад перашкод кабелям, якія перадаюць слабыя токі (напрыклад, сігнальным або вымяральным кабелям), а таксама для памяншэння перакрыжаваных перашкод паміж правадамі. Экранаванне электрычнага поля прызначана для ўраўнаважвання моцнага электрычнага поля на паверхні правадніка або паверхні ізаляцыі сілавых кабеляў сярэдняга і высокага напружання.
1. Структура і патрабаванні да слаёў экранавання электрычнага поля
Экранаванне сілавых кабеляў уключае экранаванне праваднікоў, экранаванне ізаляцыі і металічнае экранаванне. Згодна з адпаведнымі стандартамі, кабелі з намінальным напружаннем больш за 0,6/1 кВ павінны мець металічны экрануючы пласт, які можа быць нанесены на кожную ізаляваную жылу або на жылу шматжыльнага кабеля. Для кабеляў з ізаляцыяй з пашытага поліэтылену з намінальным напружаннем не менш за 3,6/6 кВ і тонкаізаляваных кабеляў з этыленпрапіленам з намінальным напружаннем не менш за 3,6/6 кВ (або тоўстаізаляваных кабеляў з намінальным напружаннем не менш за 6/10 кВ) таксама патрабуюцца ўнутраныя і знешнія паўправадніковыя экрануючыя структуры.
(1) Экранаванне праваднікоў і экранаванне ізаляцыі
Экранаванне правадніка (унутранае паўправадніковае экранаванне) павінна быць неметалічным і складацца з экструдаванага паўправадніковага матэрыялу або паўправадніковай стужкі, абгорнутай вакол правадніка, з наступным экструдаваным паўправадніковым пластом.
Ізаляцыйная экраніруючая абалонка (знешняя паўправадніковая экраніруючая абалонка) — гэта неметалічны паўправадніковы пласт, экструдаваны непасрэдна на вонкавую паверхню кожнай ізаляванай жылы, які можа быць альбо шчыльна звязаны з ізаляцыяй, альбо аддзяляцца ад яе. Экструдаваныя ўнутраны і вонкавы паўправадніковыя пласты павінны быць шчыльна звязаны з ізаляцыяй, з гладкімі паверхнямі, без бачных слядоў скручвання, вострых краёў, часціц, слядоў ад апёкаў або драпін. Супраціўленне да і пасля старэння не павінна перавышаць 1000 Ом·м для экраніруючага пласта правадніка і 500 Ом·м для экраніруючага пласта ізаляцыі.
Унутраныя і знешнія паўправадніковыя экрануючыя матэрыялы вырабляюцца шляхам змешвання адпаведных ізаляцыйных матэрыялаў (напрыклад, зшытага поліэтылену, этылен-прапілену і г.д.) з сажай, антыаксідантамі, сапалімерам этылену і вінілацэтату і іншымі дадаткамі. Часціцы сажы павінны быць раўнамерна размеркаваны ў палімеры, без агламерацыі або дрэннага рассейвання.
Таўшчыня ўнутранага і вонкавага паўправадніковых экрануючых слаёў павялічваецца з узроўнем напружання. Паколькі напружанасць электрычнага поля на ізаляцыйным пласце вышэйшая ўнутры і ніжэйшая звонку, таўшчыня паўправадніковых экрануючых слаёў таксама павінна быць большай унутры, чым звонку. У мінулым вонкавае паўправадніковае экранаванне рабілася крыху таўсцейшым за ўнутранае, каб прадухіліць драпіны з-за дрэннага кантролю правісання або праколаў, выкліканых занадта цвёрдымі меднымі стужкамі. Цяпер, з аўтаматычным онлайн-маніторынгам правісання і адпаленымі мяккімі меднымі стужкамі, унутранае паўправадніковае экрануючае пакрыццё павінна быць крыху таўсцейшым або роўнай таўшчыні вонкавага пласта. Для кабеляў 6–10–35 кВ таўшчыня ўнутранага пласта звычайна складае 0,5–0,6–0,8 мм.
(2) Металічная агароджа
Кабелі з намінальным напружаннем больш за 0,6/1 кВ павінны мець металічны экрануючы пласт. Металічны экрануючы пласт павінен наносіцца на кожную ізаляваную жылу або жылу кабеля. Металічная экраніроўка павінна складацца з адной або некалькіх металічных стужак, металічных аплётак, канцэнтрычных слаёў металічных правадоў або камбінацыі металічных правадоў і металічных стужак.
У Еўропе і іншых развітых краінах, з-за выкарыстання двухконтурных сістэм з рэзістычным зазямленнем і больш высокімі токамі кароткага замыкання, шырока выкарыстоўваецца экраніроўка медным дротам. Некаторыя вытворцы ўбудоўваюць медныя драты ў раздзяляльную абалонку або знешнюю абалонку, каб паменшыць дыяметр кабеля. У Кітаі, за выключэннем некаторых ключавых праектаў, якія выкарыстоўваюць двухконтурныя сістэмы з рэзістычным зазямленнем, большасць сістэм выкарыстоўваюць аднаконтурныя крыніцы харчавання з дугагасіўнай катушкай і зазямленнем, якія мінімізуюць ток кароткага замыкання, таму можна выкарыстоўваць экраніроўку меднай стужкай. Кабельныя заводы апрацоўваюць набытыя цвёрдыя медныя стужкі шляхам разразання і адпалу, каб дасягнуць пэўнага падаўжэння і трываласці на расцяжэнне (занадта цвёрдыя стужкі падрапаюць ізаляцыйны ахоўны пласт, занадта мяккія - зморшчацца) перад выкарыстаннем. Мяккія медныя стужкі павінны адпавядаць стандарту GB/T11091-2005 «Медная стужка для кабеляў».
Медная стужка павінна складацца з аднаго пласта мяккай меднай стужкі, якая перакрываецца, або двух слаёў спіральна абгорнутай мяккай меднай стужкі з прамежкамі. Сярэдні каэфіцыент перакрыцця меднай стужкі павінен складаць 15% ад яе шырыні (намінальнае значэнне), а мінімальны каэфіцыент перакрыцця павінен быць не менш за 5%. Намінальная таўшчыня меднай стужкі павінна быць не менш за 0,12 мм для аднажыльных кабеляў і не менш за 0,10 мм для шматжыльных кабеляў. Мінімальная таўшчыня меднай стужкі павінна быць не менш за 90% ад намінальнага значэння. У залежнасці ад вонкавага дыяметра ізаляцыйнага экранавання (≤25 мм або >25 мм), шырыня меднай стужкі звычайна складае 30–35 мм.
Экранаванне медным дротам выраблена з мяккіх медных правадоў са спіральнай абмоткай, замацаваных сустрэчнай спіральнай абмоткай з медных правадоў або медных стужак. Яго супраціўленне павінна адпавядаць патрабаванням GB/T3956-2008 «Праваднікі кабеляў», а намінальная плошча папярочнага сячэння павінна вызначацца ў адпаведнасці з нагрузкай па току кароткага замыкання. Экранаванне медным дротам можа наносіцца на ўнутраную абалонку трохжыльных кабеляў або непасрэдна на ізаляцыю, вонкавы паўправадніковы экрануючы пласт або адпаведную ўнутраную абалонку аднажыльных кабеляў. Сярэдні зазор паміж суседнімі меднымі правадамі не павінен перавышаць 4 мм. Сярэдні зазор G разлічваецца па формуле:
дзе:
D – дыяметр жылы кабеля пад экранам з меднага провада, у мм;
d – дыяметр меднага дроту, у мм;
n – колькасць медных правадоў.
2. Роля экрануючых слаёў і іх сувязь з узроўнямі напружання
(1) Роля ўнутранага і знешняга паўправоднага экранавання
Кабельныя праваднікі звычайна ўшчыльняюцца з шматжыльных правадоў. Падчас экструзіі ізаляцыі паміж паверхняй правадніка і пластом ізаляцыі могуць узнікаць зазоры, задзірыны і іншыя няроўнасці паверхні, што выклікае канцэнтрацыю электрычнага поля і, у сваю чаргу, прыводзіць да лакальнага разраду ў паветраным зазоры і дрэвападобнага разраду, а таксама зніжае дыэлектрычныя характарыстыкі. Экструзія пласта паўправадніковага матэрыялу (экранавання правадніка) на паверхню правадніка забяспечвае шчыльны кантакт з ізаляцыяй. Паколькі паўправадніковы пласт і праваднік знаходзяцца пад аднолькавым патэнцыялам, нават калі паміж імі ёсць зазоры, уздзеяння электрычнага поля не будзе, што прадухіляе частковыя разрады.
Падобным чынам, паміж вонкавай паверхняй ізаляцыі і металічнай абалонкай (або металічным экранам) існуюць зазоры, і чым вышэйшы ўзровень напружання, тым большая верагоднасць разраду ў паветраным зазоры. Шляхам экструзіі паўправоднага пласта (ізаляцыйнага экранавання) на вонкавую паверхню ізаляцыі разам з металічнай абалонкай утвараецца вонкавая эквіпатэнцыяльная паверхня, што ліквідуе электрычныя палі ў зазорах і прадухіляе частковыя разрады.
(2) Роля металічнага экранавання
Функцыі металічнага экранавання ўключаюць: правядзенне ёмістнага току ў нармальных умовах, служэнне шляхам для току кароткага замыкання падчас няспраўнасцей; утрыманне электрычнага поля ўнутры ізаляцыі (зніжэнне знешніх электрамагнітных перашкод) і забеспячэнне аднастайнага радыяльнага электрычнага поля; дзеянне ў якасці нейтральнай лініі ў трохфазных чатырохправадных сістэмах для перадачы незбалансаванага току; і забеспячэнне радыяльнай абароны ад блакавання вады.
Час публікацыі: 28 ліпеня 2025 г.