Что такое экранированный кабель и почему так важен слой экранирования?

Как следует из названия, экранированный кабель — это кабель с возможностью защиты от внешних электромагнитных помех, представляющий собой кабель передачи данных с экранирующим слоем. Суть «экранирования» в конструкции кабеля — это мера, направленная на улучшение распределения электрических полей. Проводник кабеля состоит из нескольких жил провода, что легко создает воздушный зазор между ним и изоляционным слоем, а также неровную поверхность проводника, что приводит к концентрации электрического поля.

1. Слой экранирования кабеля

(1). Добавление экранирующего слоя из полупроводникового материала на поверхность проводника, который имеет одинаковый потенциал с экранированным проводником и хорошо контактирует с изоляционным слоем, чтобы избежать частичных разрядов между 

проводником и изоляционным слоем. Этот слой экранирования также называется внутренним экранирующим слоем. Также могут быть зазоры в контакте между поверхностью изоляции и оболочкой, и при изгибе кабеля изоляция масляно-бумажного кабеля может привести к образованию трещин, что является фактором, вызывающим частичный разряд.

(2). Добавление экранирующего слоя полупроводникового материала на поверхность изоляционного слоя, который имеет хороший контакт с экранированным изоляционным слоем и равный потенциал с металлической оболочкой, чтобы избежать частичных разрядов между изоляционным слоем и оболочкой.

Для равномерного распределения тока и изоляции электрического поля, кабели среднего и высокого напряжения 6 кВ и выше обычно имеют как экранирующий слой проводника, так и экранирующий слой изоляции, в то время как некоторые низковольтные кабели не имеют экранирующего слоя. Существуют два типа экранирующих слоев: полупроводниковое экранирование и металлическое экранирование.

2. Экранированный кабель

Слой экранирования этого кабеля обычно заплетается в виде сетки из металлических проводов или металлической пленки, и существует несколько различных вариантов однослойного и многослойного экранирования. Однослойное экранирование относится к единой экранирующей сетке или пленке, которая может покрывать один или несколько проводов. Многослойное экранирование — это несколько экранирующих сеток, а экранирующая пленка располагается в одном кабеле. Некоторые экраны используются для изоляции электромагнитных помех между проводами, а некоторые — для усиления экранирующего эффекта с использованием двойного слоя экранирования. Механизм экранирования заключается в том, чтобы заземлить экранирующий слой для изоляции индуцированного помехового напряжения от внешнего проводника.

(1). Полупроводниковое экранирование

Полупроводниковый экранирующий слой обычно размещается на внешней поверхности проводникового ядра и на внешней поверхности изоляционного слоя, которые соответственно называются внутренним и наружным полупроводниковым экранирующими слоями. Полупроводниковый экранирующий слой состоит из полупроводникового материала с очень низким сопротивлением и тонким слоем. Внутренний полупроводниковый экранирующий слой предназначен для выравнивания электрического поля на внешней поверхности проводникового ядра и предотвращения частичных разрядов проводника и изоляции из-за неровной поверхности проводника и воздушных зазоров, возникающих из-за многожильного проводника. Наружный полупроводниковый экран хорошо контактирует с внешней поверхностью изоляционного слоя и находится в равном потенциале с металлической оболочкой, чтобы избежать частичных разрядов с металлической оболочкой из-за дефектов, таких как трещины на поверхности изоляции кабеля.

(2). Металлическое экранирование

Для средне- и низковольтных кабелей, не имеющих металлической оболочки, помимо установки полупроводникового экранирующего слоя, добавляется металлический экранирующий слой. Металлический экранирующий слой обычно наматывается медной лентой или медной проволокой и играет основную роль в экранировании электрического поля.

Поскольку через силовой кабель протекает относительно большой ток, вокруг тока генерируется магнитное поле, и чтобы это не влияло на другие компоненты, экранирующий слой может экранировать это электромагнитное поле в кабеле. Кроме того, экранирующий слой кабеля может выполнять определенную роль в заземляющей защите. Если кабельное ядро повреждается, утекший ток может пройти по экранирующему слою, как по заземляющей сети, обеспечивая защиту безопасности. Можно сделать вывод, что роль экранирующего слоя кабеля все-таки очень велика.