Понимание экранирования кабелей: типы, функции и важность

Как следует из названия, экранированный кабель — это кабель с защитой от внешних электромагнитных помех, образованный экранирующим слоем. Так называемое «экранирование» в структуре кабеля также является мерой для улучшения распределения электрических полей. Проводник кабеля состоит из множества жил, что может привести к образованию воздушных зазоров между ним и изоляционным слоем, а также из-за неровной поверхности проводника могут возникать концентрации электрического поля.

1. Экранирующий слой кабеля

1.1 Введение полупроводникового экранирующего слоя

Для того чтобы избежать частичных разрядов между проводником и изоляционным слоем, на поверхности проводника добавляется экранирующий слой из полупроводникового материала, который имеет равный потенциал с защищаемым проводником и хорошо контактирует с изоляционным слоем. Этот слой экранирования также называют внутренним экранирующим слоем. Также могут быть зазоры в контакте между изоляционной поверхностью и оболочкой, и когда кабель изгибается, изоляционная поверхность кабеля из масла и бумаги может трескаться, что является фактором, вызывающим частичные разряды.

1.2 Добавление полупроводникового экранирующего слоя на поверхность изоляционного слоя

Слой полупроводникового материала добавляется также на внешнюю поверхность изоляционного слоя, что обеспечивает хороший контакт с экранирующим изоляционным слоем и равный потенциал с металлической оболочкой. Это предотвращает частичные разряды между изоляционным слоем и оболочкой.

Для равномерного распределения электрического поля и изоляции проводника, средние и высоковольтные силовые кабели напряжением 6 кВ и выше обычно имеют экранирующий слой проводника и экранирующий слой изоляции. Некоторые низковольтные кабели могут не иметь экранирующего слоя. Существует два типа экранирующих слоев: полупроводниковое экранирование и металлическое экранирование.

2. Экранированный кабель

Экранирующий слой такого кабеля обычно сплетается в сеть металлических проводов или металлическую пленку, и существует несколько вариантов экранирования, включая одинарное и многослойное экранирование. Одинарное экранирование — это один экранирующий сет или пленка, которая может охватывать один или несколько проводов. Многослойное экранирование представляет собой несколько экранирующих сеток, а экранирующая пленка располагается внутри одного кабеля. Некоторые экранирующие слои используются для изоляции электромагнитных помех между проводами, а другие — для усиления эффекта экранирования. Механизм экранирования заключается в заземлении экранирующего слоя для изоляции индуцированного помехового напряжения от внешнего провода.

Полупроводниковое экранирование

Полупроводниковый экранирующий слой обычно размещается на внешней поверхности проводящего сердечника и внешней поверхности изоляционного слоя, которые называются внутренним полупроводниковым экранирующим слоем и внешним полупроводниковым экранирующим слоем соответственно. Полупроводниковый экранирующий слой состоит из полупроводникового материала с очень низким сопротивлением и тонким слоем. Внутренний полупроводниковый экранирующий слой служит для выравнивания электрического поля на внешней поверхности проводника и предотвращает частичные разряды между проводником и изоляцией, возникающие из-за неровной поверхности проводника и воздушных зазоров, вызванных многожильной структурой. Внешний полупроводниковый экранирующий слой хорошо контактирует с внешней поверхностью изоляционного слоя и имеет равный потенциал с металлической оболочкой, что предотвращает частичные разряды с металлической оболочкой из-за дефектов, таких как трещины на изоляционной поверхности кабеля.

Металлическое экранирование

Для средних и низковольтных силовых кабелей без металлической оболочки помимо полупроводникового экранирующего слоя должен быть добавлен металлический экранирующий слой. Обычно металлический экранирующий слой состоит из медной ленты или медного провода, и его основная роль — экранировать электрическое поле.

Поскольку ток через силовой кабель относительно велик, вокруг тока будет генерироваться магнитное поле. Для того чтобы это поле не влияло на другие компоненты, экранирующий слой может поглощать это электромагнитное поле в кабеле. Кроме того, экранирующий слой кабеля может выполнять определенную роль в заземлении. Если сердечник кабеля поврежден, утекший ток может пройти вдоль экранирующего слоя, подобно заземляющей сети, обеспечивая защиту безопасности. Таким образом, роль экранирующего слоя кабеля является весьма важной.