Johdin- ja kaapelituotteissa suojausrakenteet jaetaan kahteen erilliseen käsitteeseen: sähkömagneettiseen suojaukseen ja sähkökenttäsuojaukseen. Sähkömagneettista suojausta käytetään ensisijaisesti estämään korkeataajuisten signaalikaapeleiden (kuten RF-kaapeleiden ja elektroniikkakaapeleiden) aiheuttamat häiriöt ulkoympäristölle tai estämään ulkoisten sähkömagneettisten aaltojen häiritsemästä heikkoja virtoja siirtäviä kaapeleita (kuten signaali- ja mittauskaapeleita) sekä vähentämään kaapeleiden välisiä keskinäisiä häiriöitä. Sähkökenttäsuojaus puolestaan on suunniteltu tasapainottamaan keski- ja suurjännitekaapeleiden johdinpinnalla tai eristyspinnalla olevia voimakkaita sähkökenttiä.
1. Sähkökentän suojauskerrosten rakenne ja vaatimukset
Voimakaapeleiden suojaus jaetaan johtimen suojaukseen, eristyssuojaukseen ja metallisuojaukseen. Asiaankuuluvien standardien mukaan kaapeleissa, joiden nimellisjännite on yli 0,6/1 kV, tulisi olla metallinen suojakerros, joka voidaan levittää yksittäisille eristetyille ytimille tai koko kaapelin ytimelle. Kaapeleissa, joiden nimellisjännite on vähintään 3,6/6 kV ja joissa käytetään XLPE-eristystä (ristisilloitettu polyeteeni), tai kaapeleissa, joiden nimellisjännite on vähintään 3,6/6 kV ja joissa käytetään ohutta EPR-eristystä (eteenipropeenikumi) (tai paksua eristystä, jonka nimellisjännite on vähintään 6/10 kV), vaaditaan myös sisä- ja ulkopuolinen puolijohtava suojausrakenne.
(1) Johtimen suojaus ja eristyssuojaus
Johtimen suojaus (sisäinen puolijohtava suojaus): Tämän tulee olla ei-metallinen ja koostua puristetusta puolijohtavasta materiaalista tai yhdistelmästä puolijohtavaa teippiä, joka on kiedottu johtimen ympärille ja sen jälkeen puristettua puolijohtavaa materiaalia.
Eristyssuojaus (ulkopuolinen puolijohtava suojaus): Tämä pursotetaan suoraan kunkin eristetyn ytimen ulkopinnalle ja se on tiiviisti sidottu eristyskerrokseen tai irrotettavissa siitä.
Pursotettujen sisä- ja ulkopuoliskokerrosten tulee olla tiiviisti liimattu eristeeseen, ja niiden rajapinnan tulee olla sileä, eikä siinä saa olla havaittavia johtimen särmäysjälkiä, teräviä reunoja, hiukkasia, palamisen jälkiä tai naarmuja. Johtimen suojakerroksen resistiivisyys ennen vanhentamista ja sen jälkeen saa olla enintään 1000 Ω·m ja eristyssuojakerroksen enintään 500 Ω·m.
Sisä- ja ulkopuoliset puolijohtavat suojausmateriaalit valmistetaan sekoittamalla vastaavia eristemateriaaleja (kuten silloitettua polyeteeniä (XLPE) ja etyleenipropeenikumia (EPR)) lisäaineisiin, kuten hiilimustaan, ikääntymisenestoaineisiin ja etyleeni-vinyyliasetaattikopolymeeriin. Hiilimustan hiukkasten tulee olla tasaisesti jakautuneet polymeeriin ilman agglomeraatiota tai huonoa dispersiota.
Sisä- ja ulkopuolen puolijohtavien suojakerrosten paksuus kasvaa nimellisjännitteen mukana. Koska eristyskerroksen sähkökentän voimakkuus on suurempi sisäpuolella ja pienempi ulkopuolella, myös puolijohtavien suojakerrosten paksuuden tulisi olla sisäpuolella paksumpi ja ulkopuolella ohuempi. 6–10–35 kV:n kaapeleilla sisäkerroksen paksuus on tyypillisesti 0,5–0,6–0,8 mm.
(2) Metallinen suojaus
Kaapeleissa, joiden nimellisjännite on yli 0,6/1 kV, tulisi olla metallinen suojakerros. Metallisen suojakerroksen tulee peittää jokaisen eristetyn ytimen tai kaapelin ytimen ulkopuoli. Metallinen suojaus voi koostua yhdestä tai useammasta metallinauhasta, metallipunoksesta, samankeskisistä metallilankakerroksista tai metallilankojen ja -nauhojen yhdistelmästä.
Euroopassa ja kehittyneissä maissa, joissa käytetään vastusmaadoitettuja kaksoispiirijärjestelmiä ja oikosulkuvirrat ovat suurempia, käytetään usein kuparilankasuojausta. Kiinassa yleisempiä ovat valokaarisuojauksella varustetut yksipiirivirtalähdejärjestelmät, joten käytetään tyypillisesti kuparinauhasuojausta. Kaapelivalmistajat käsittelevät ostettuja kovia kuparinauhoja viiltämällä ja hehkuttamalla niitä pehmentääkseen niitä ennen käyttöä. Pehmeiden kuparinauhojen on oltava standardin GB/T11091-2005 ”Copper Tapes for Cables” mukaisia.
Kuparinauhasuojauksen tulee koostua yhdestä kerroksesta päällekkäin asetettua pehmeää kuparinauhaa tai kahdesta kerroksesta rakoihin käärittyä pehmeää kuparinauhaa. Keskimääräisen päällekkäisyyden tulisi olla 15 % nauhan leveydestä ja vähimmäispäällekkäisyyden vähintään 5 %. Kuparinauhan nimellispaksuuden tulee olla vähintään 0,12 mm yksijohtimisissa kaapeleissa ja vähintään 0,10 mm monijohtimisissa kaapeleissa. Vähimmäispaksuuden tulee olla vähintään 90 % nimellisarvosta.
Kuparilankasuojaus koostuu löyhästi kierretyistä pehmeistä kuparilangoista, joiden pinta on kiinnitetty nurinpäin kierretyillä kuparilangoilla tai -nauhoilla. Sen resistanssin tulee olla standardin GB/T3956-2008 ”Conductors of Cables” mukainen, ja sen nimellinen poikkileikkauspinta-ala tulee määrittää vikavirtakapasiteetin perusteella.
2. Suojauskerrosten toiminnot ja niiden suhde jännitearvoihin
(1) Sisäisen ja ulkoisen puolijohtavan suojauksen toiminnot
Kaapelijohtimet koostuvat tyypillisesti useista säikeistä ja tiivistetyistä johtimista. Eristeen pursotuksen aikana johtimen pinnan ja eristekerroksen väliset paikalliset raot, purseet tai pinnan epätasaisuudet voivat aiheuttaa sähkökentän keskittymistä, mikä johtaa osittaispurkaukseen ja puupurkaukseen ja heikentää sähköistä suorituskykyä. Puristamalla puolijohtavaa materiaalia (johtimen suojaus) johtimen pinnan ja eristekerroksen väliin, se voi sitoutua tiiviisti eristeeseen. Koska puolijohtava kerros on samassa potentiaalissa kuin johdin, niiden väliset raot eivät koe sähkökentän vaikutuksia, mikä estää osittaispurkauksen.
Samoin ulkoeristeen pinnan ja metallivaipan (tai metallisuojauksen) väliset raot voivat johtaa osittaispurkaukseen, erityisesti suuremmilla jännitearvoilla. Puristamalla puolijohtavaa materiaalia (eristyssuojausta) ulkoeristeen pinnalle se muodostaa ekvipotentiaalipinnan metallivaipan kanssa, mikä eliminoi sähkökentän vaikutukset rakojen sisällä ja estää osittaispurkauksen.
(2) Metallisuojauksen toiminnot
Metallisen suojauksen tehtäviin kuuluvat: kapasitiivisten virtojen johtaminen normaaleissa olosuhteissa, oikosulkuvirtojen (vikavirtojen) reittinä toimiminen, sähkökentän rajaaminen eristeen sisään (vähentää sähkömagneettisia häiriöitä ulkoiseen ympäristöön) ja tasaisten sähkökenttien (säteittäisten sähkökenttien) varmistaminen. Kolmivaiheisissa nelijohdinjärjestelmissä se toimii myös nollajohdinena, joka kuljettaa epätasapainoisia virtoja, ja tarjoaa säteittäisen vedeneristyksen.
3. Tietoja OW-kaapelista
Johtavana johtojen ja kaapeleiden raaka-aineiden toimittajana OW Cable tarjoaa korkealaatuista ristisilloitettua polyeteeniä (XLPE), kuparinauhoja, kuparilankoja ja muita suojausmateriaaleja, joita käytetään laajalti voimakaapeleiden, tietoliikennekaapeleiden ja erikoiskaapeleiden valmistuksessa. Tuotteemme ovat kansainvälisten standardien mukaisia, ja olemme sitoutuneet toimittamaan luotettavia kaapelien suojausratkaisuja asiakkaillemme.
Julkaisun aika: 24.3.2025