Vadu un kabeļu izstrādājumos izmantotajam ekranējumam ir divi pilnīgi atšķirīgi koncepti: elektromagnētiskais ekranējums un elektriskā lauka ekranējums. Elektromagnētiskais ekranējums ir paredzēts, lai novērstu augstfrekvences signālus pārraidošo kabeļu (piemēram, radiofrekvenču kabeļu un elektronisko kabeļu) radīto ārējo traucējumu rašanos vai bloķētu ārējo elektromagnētisko viļņu radītos traucējumus kabeļiem, kas pārraida vājas strāvas (piemēram, signālu vai mērījumu kabeļus), kā arī lai samazinātu šķērsrunas starp vadiem. Elektriskā lauka ekranējums ir paredzēts, lai līdzsvarotu spēcīgo elektrisko lauku uz vadītāja virsmas vai vidēja un augstsprieguma spēka kabeļu izolācijas virsmas.
1. Elektriskā lauka ekranēšanas slāņu struktūra un prasības
Spēka kabeļu ekranēšana ietver vadītāja ekranēšanu, izolācijas ekranēšanu un metālisku ekranēšanu. Saskaņā ar attiecīgajiem standartiem kabeļiem ar nominālo spriegumu, kas lielāks par 0,6/1 kV, jābūt ar metālisku ekranēšanas slāni, ko var uzklāt uz katra izolētā dzīsla vai uz daudzdzīslu kabeļa daudzdzīslu dzīslas. XLPE izolētiem kabeļiem ar nominālo spriegumu, kas nav mazāks par 3,6/6 kV, un EPR plānās izolācijas kabeļiem ar nominālo spriegumu, kas nav mazāks par 3,6/6 kV (vai biezās izolācijas kabeļiem ar nominālo spriegumu, kas nav mazāks par 6/10 kV), ir nepieciešamas arī iekšējās un ārējās pusvadošās ekranēšanas struktūras.
(1) Vadītāja ekranēšana un izolācijas ekranēšana
Vadītāja ekranējumam (iekšējam pusvadošajam ekranējumam) jābūt nemetāliskam, sastāvošam no ekstrudēta pusvadoša materiāla vai pusvadošas lentes, kas aptīta ap vadītāju, kam seko ekstrudēts pusvadošs slānis.
Izolācijas ekranējums (ārējais pusvadošais ekranējums) ir nemetālisks pusvadošais slānis, kas tiek ekstrudēts tieši uz katra izolētā serdeņa ārējās virsmas un var būt vai nu cieši savienots ar izolāciju, vai arī nolobāms no tās. Ekstrudētajam iekšējam un ārējam pusvadošajam slānim jābūt cieši savienotam ar izolāciju, ar gludām saskarnēm, bez redzamām dzīslu pēdām un bez asām malām, daļiņām, apdeguma pēdām vai skrāpējumiem. Īpatnējā pretestība pirms un pēc novecošanas nedrīkst pārsniegt 1000 Ω·m vadītāja ekranējošajam slānim un 500 Ω·m izolācijas ekranējošajam slānim.
Iekšējie un ārējie pusvadošie ekranēšanas materiāli tiek izgatavoti, sajaucot atbilstošos izolācijas materiālus (piemēram, šķērssaistītu polietilēnu, etilēna-propilēna gumiju utt.) ar melnajiem oglekļiem, antioksidantiem, etilēna-vinilacetāta kopolimēru un citām piedevām. Melno oglekļu daļiņām jābūt vienmērīgi izkliedētām polimērā, bez aglomerācijas vai sliktas dispersijas.
Iekšējā un ārējā pusvadošā ekranēšanas slāņa biezums palielinās līdz ar sprieguma līmeni. Tā kā elektriskā lauka stiprums uz izolācijas slāņa ir lielāks iekšpusē un mazāks ārpusē, arī pusvadošo ekranēšanas slāņu biezumam iekšpusē jābūt lielākam nekā ārpusē. Agrāk ārējais pusvadošais ekranējums tika izgatavots nedaudz biezāks par iekšējo, lai novērstu skrāpējumus sliktas nokarenuma kontroles vai pārāk cietu vara lentu radītus caurumus. Tagad, pateicoties tiešsaistes automātiskajai nokarenuma kontrolei un atkvēlinātām mīkstām vara lentēm, iekšējam pusvadošajam ekranēšanas slānim jābūt nedaudz biezākam vai vienādam ar ārējo slāni. 6–10–35 kV kabeļiem iekšējā slāņa biezums parasti ir 0,5–0,6–0,8 mm.
(2) Metāla ekranējums
Kabeļiem ar nominālo spriegumu, kas lielāks par 0,6/1 kV, jābūt aprīkotiem ar metāla ekranēšanas slāni. Metāla ekranēšanas slānis jāuzklāj uz katra izolētā dzīsla vai kabeļa dzīslas. Metāla ekranēšanai jāsastāv no vienas vai vairākām metāla lentēm, metāla pinumiem, koncentriskiem metāla vadu slāņiem vai metāla vadu un metāla lentu kombinācijas.
Eiropā un citās attīstītajās valstīs, ņemot vērā ar pretestību iezemētu divkāršo ķēžu sistēmu izmantošanu ar lielākām īsslēguma strāvām, parasti tiek izmantots vara stiepļu ekranējums. Daži ražotāji iestrādā vara vadus atdalošajā apvalkā vai ārējā apvalkā, lai samazinātu kabeļa diametru. Ķīnā, izņemot dažus galvenos projektus, kuros tiek izmantotas ar pretestību iezemētas divkāršo ķēžu sistēmas, lielākajā daļā sistēmu tiek izmantoti ar loka slāpēšanas spolēm iezemēti vienkāršās ķēdes barošanas avoti, kas ierobežo īsslēguma strāvu līdz minimumam, tāpēc var izmantot vara lentes ekranējumu. Kabeļu rūpnīcas apstrādā iegādātās cietās vara lentes, sagriežot un atkvēlinot tās, lai panāktu noteiktu pagarinājumu un stiepes izturību (pārāk cieta lente saskrāpēs izolācijas ekranēšanas slāni, pārāk mīksta lente saburzīsies). Mīkstajām vara lentēm jāatbilst GB/T11091-2005 "Vara lente kabeļiem".
Vara lentes ekranējumam jāsastāv no viena pārklājošas mīkstas vara lentes slāņa vai diviem spirālveida ietītas mīkstas vara lentes slāņiem ar atstarpēm. Vara lentes vidējam pārklāšanās ātrumam jābūt 15% no tās platuma (nominālā vērtība), un minimālajam pārklāšanās ātrumam jābūt ne mazākam par 5%. Vara lentes nominālajam biezumam jābūt vismaz 0,12 mm viendzīslu kabeļiem un vismaz 0,10 mm daudzdzīslu kabeļiem. Vara lentes minimālajam biezumam jābūt ne mazākam par 90% no nominālās vērtības. Atkarībā no izolācijas ekranējuma ārējā diametra (≤25 mm vai >25 mm), vara lentes platums parasti ir 30–35 mm.
Vara stiepļu ekranējums ir izgatavots no spirālveida mīkstiem vara vadiem, kas nostiprināti ar pretspirālveida vara vadu vai vara lentu aptīšanu. Tā pretestībai jāatbilst GB/T3956-2008 Kabeļu vadītāji prasībām, un tā nominālais šķērsgriezuma laukums jānosaka atbilstoši īsslēguma strāvas izturībai. Vara stiepļu ekranējumu var uzklāt virs trīsdzīslu kabeļu iekšējā apvalka vai tieši virs izolācijas, ārējā pusvadītāja ekranēšanas slāņa vai atbilstoša viena dzīslu kabeļu iekšējā apvalka. Vidējai atstarpei starp blakus esošajiem vara vadiem nevajadzētu pārsniegt 4 mm. Vidējo atstarpi G aprēķina, izmantojot formulu:
kur:
D – kabeļa serdes diametrs zem vara stieples ekranējuma, mm;
d – vara stieples diametrs, mm;
n – vara vadu skaits.
2. Ekranējošo slāņu loma un to saistība ar sprieguma līmeņiem
(1) Iekšējā un ārējā pusvadītāja ekranējuma loma
Kabeļu vadītāji parasti tiek sablīvēti no vairākiem daudzdzīslu vadiem. Izolācijas ekstrūzijas laikā starp vadītāja virsmu un izolācijas slāni var rasties spraugas, izciļņi un citi virsmas nelīdzenumi, kas izraisa elektriskā lauka koncentrāciju, noved pie lokālas gaisa spraugas izlādes un koku izlādes, kā arī samazina dielektriskās īpašības. Uz vadītāja virsmas uzklājot pusvadītāja materiāla slāni (vadītāja ekranējumu), tiek nodrošināts ciešs kontakts ar izolāciju. Tā kā pusvadītāja slānis un vadītājs atrodas vienā potenciālā, pat ja starp tiem ir spraugas, elektriskā lauka iedarbība nedarbosies, tādējādi novēršot daļējas izlādes.
Līdzīgi pastāv spraugas starp ārējo izolācijas virsmu un metāla apvalku (vai metāla ekranējumu), un jo augstāks ir sprieguma līmenis, jo lielāka iespēja, ka notiks gaisa spraugas izlāde. Izspiežot pusvadošu slāni (izolācijas ekranējumu) uz ārējās izolācijas virsmas, ar metāla apvalku tiek izveidota ārējā ekvipotenciālā virsma, novēršot elektriskos laukus spraugās un novēršot daļējas izlādes.
(2) Metāliskā ekranējuma loma
Metāliskā ekranējuma funkcijas ietver: kapacitatīvās strāvas pārvadi normālos apstākļos, kalpojot par īsslēguma strāvas ceļu kļūmju laikā; elektriskā lauka ierobežošanu izolācijā (samazinot ārējos elektromagnētiskos traucējumus) un nodrošinot vienmērīgu radiālo elektrisko lauku; darbību kā neitrālo līniju trīsfāžu četrvadu sistēmās, lai pārvadītu nelīdzsvarotu strāvu; un radiālās ūdens bloķēšanas aizsardzības nodrošināšanu.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 28. jūlijs