Bij draad- en kabelproducten worden afschermingsstructuren onderverdeeld in twee verschillende concepten: elektromagnetische afscherming en elektrische veldafscherming. Elektromagnetische afscherming wordt voornamelijk gebruikt om te voorkomen dat hoogfrequente signaalkabels (zoals RF-kabels en elektronische kabels) interferentie veroorzaken met de externe omgeving, of om te voorkomen dat externe elektromagnetische golven interfereren met kabels die zwakke stromen transporteren (zoals signaal- en meetkabels), en om onderlinge interferentie tussen kabels te verminderen. Elektrische veldafscherming daarentegen is ontworpen om de sterke elektrische velden op het geleideroppervlak of het isolatieoppervlak van middenspannings- en hoogspanningskabels in evenwicht te brengen.
1. Structuur en eisen van elektrische veldafschermingslagen
De afscherming van stroomkabels is onderverdeeld in geleiderafscherming, isolatieafscherming en metaalafscherming. Volgens de relevante normen moeten kabels met een nominale spanning van meer dan 0,6/1 kV een metalen afschermingslaag hebben, die kan worden aangebracht op individuele geïsoleerde aders of op de gehele kabelkern. Voor kabels met een nominale spanning van ten minste 3,6/6 kV met XLPE-isolatie (cross-linked polyethyleen), of kabels met een nominale spanning van ten minste 3,6/6 kV met dunne EPR-isolatie (ethyleenpropyleenrubber) (of dikke isolatie met een nominale spanning van ten minste 6/10 kV), is tevens een interne en externe halfgeleidende afschermingsstructuur vereist.
(1) Afscherming van de geleider en afscherming van de isolatie
Geleiderafscherming (binnenste halfgeleidende afscherming): Deze moet niet-metallisch zijn en bestaan uit geëxtrudeerd halfgeleidend materiaal of een combinatie van halfgeleidende tape die om de geleider is gewikkeld, gevolgd door geëxtrudeerd halfgeleidend materiaal.
Isolatieafscherming (buitenste halfgeleidende afscherming): Deze wordt direct op het buitenoppervlak van elke geïsoleerde kern geëxtrudeerd en is stevig aan de isolatielaag gehecht of ervan afpelbaar.
De geëxtrudeerde binnen- en buitenlagen van de halfgeleider moeten stevig aan de isolatie hechten, met een glad oppervlak zonder zichtbare geleiderdraden, scherpe randen, deeltjes, schroeiplekken of krassen. De soortelijke weerstand vóór en na veroudering mag niet meer dan 1000 Ω·m bedragen voor de geleiderafschermingslaag en niet meer dan 500 Ω·m voor de isolatieafschermingslaag.
De binnenste en buitenste halfgeleidende afschermingsmaterialen worden gemaakt door overeenkomstige isolatiematerialen (zoals verknoopt polyethyleen (XLPE) en ethyleenpropyleenrubber (EPR)) te mengen met additieven zoals roet, anti-verouderingsmiddelen en ethyleen-vinylacetaatcopolymeer. De roetdeeltjes moeten gelijkmatig verdeeld zijn in het polymeer, zonder agglomeratie of slechte dispersie.
De dikte van de binnenste en buitenste halfgeleidende afschermingslagen neemt toe met de spanning. Omdat de elektrische veldsterkte op de isolatielaag aan de binnenzijde hoger en aan de buitenzijde lager is, moeten de halfgeleidende afschermingslagen aan de binnenzijde ook dikker en aan de buitenzijde dunner zijn. Voor kabels met een spanning van 6, 10 en 35 kV ligt de dikte van de binnenste laag doorgaans tussen 0,5, 0,6 en 0,8 mm.
(2) Metaalafscherming
Kabels met een nominale spanning hoger dan 0,6/1 kV moeten een metalen afschermingslaag hebben. Deze metalen afschermingslaag moet de buitenkant van elke geïsoleerde ader of de kabelader zelf bedekken. De metalen afscherming kan bestaan uit een of meer metalen tapes, metalen vlechtwerk, concentrische lagen metalen draden of een combinatie van metalen draden en tapes.
In Europa en ontwikkelde landen, waar systemen met weerstandsaarding en dubbele circuits worden gebruikt en de kortsluitstromen hoger zijn, wordt vaak koperdraad als afscherming toegepast. In China komen systemen met een enkel circuit en vlamboogonderdrukkingsspoel-aarding vaker voor, waardoor daar doorgaans koperen tape als afscherming wordt gebruikt. Kabelproducenten verwerken ingekochte harde koperen tapes door ze te snijden en te gloeien om ze zachter te maken voor gebruik. De zachte koperen tapes moeten voldoen aan de norm GB/T11091-2005 "Koperen tapes voor kabels".
De koperen afscherming moet bestaan uit één laag overlappende zachte koperen tape of twee lagen zachte koperen tape met een tussenruimte ertussen. De gemiddelde overlap moet 15% van de tapebreedte bedragen, met een minimale overlap van ten minste 5%. De nominale dikte van de koperen tape moet ten minste 0,12 mm zijn voor enkeladerige kabels en ten minste 0,10 mm voor meeraderige kabels. De minimale dikte moet ten minste 90% van de nominale waarde bedragen.
De koperdraadafscherming bestaat uit losjes opgerolde, zachte koperdraden, waarbij het oppervlak is afgeschermd met omgekeerd gewikkelde koperdraden of -banden. De weerstand ervan moet voldoen aan de norm GB/T3956-2008 "Geleiders van kabels", en de nominale doorsnede moet worden bepaald op basis van de kortsluitstroomcapaciteit.
2. Functies van afschermingslagen en hun relatie met spanningswaarden
(1) Functies van de binnenste en buitenste halfgeleidende afscherming
Kabelgeleiders bestaan doorgaans uit meerdere gevlochten en samengeperste draden. Tijdens het extruderen van de isolatie kunnen lokale openingen, bramen of oneffenheden tussen het geleideroppervlak en de isolatielaag leiden tot concentratie van het elektrische veld, met als gevolg partiële ontladingen en boomontladingen, die de elektrische prestaties verminderen. Door een laag halfgeleidend materiaal (geleiderafscherming) tussen het geleideroppervlak en de isolatielaag te extruderen, kan deze een sterke hechting met de isolatie bewerkstelligen. Omdat de halfgeleidende laag zich op hetzelfde potentiaal bevindt als de geleider, zullen eventuele openingen ertussen geen elektrische veldeffecten ondervinden, waardoor partiële ontladingen worden voorkomen.
Op dezelfde manier kunnen openingen tussen het buitenste isolatieoppervlak en de metalen mantel (of metalen afscherming) ook leiden tot partiële ontlading, vooral bij hogere spanningen. Door een laag halfgeleidend materiaal (isolatieafscherming) op het buitenste isolatieoppervlak aan te brengen, ontstaat een potentiaalgelijk oppervlak met de metalen mantel, waardoor elektrische veldeffecten in de openingen worden geëlimineerd en partiële ontlading wordt voorkomen.
(2) Functies van metaalafscherming
De functies van metalen afscherming omvatten: het geleiden van capacitieve stromen onder normale omstandigheden, het dienen als pad voor kortsluitstromen (foutstromen), het opsluiten van het elektrische veld binnen de isolatie (waardoor elektromagnetische interferentie met de externe omgeving wordt verminderd) en het garanderen van uniforme elektrische velden (radiale elektrische velden). In driefase vierdraadssystemen fungeert het ook als de neutrale lijn, die ongelijkmatige stromen afvoert, en zorgt het voor radiale waterdichtheid.
3. Over OW Cable
Als toonaangevende leverancier van grondstoffen voor draad en kabel levert OW Cable hoogwaardig verknoopt polyethyleen (XLPE), koperbanden, koperdraden en andere afschermingsmaterialen die veelvuldig worden gebruikt bij de productie van stroomkabels, communicatiekabels en speciale kabels. Onze producten voldoen aan internationale normen en wij streven ernaar onze klanten betrouwbare kabelafschermingsoplossingen te bieden.
Geplaatst op: 24 maart 2025