Заштитата што се користи во жичените и кабелските производи има два сосема различни концепти: електромагнетна заштита и заштита од електрично поле. Електромагнетната заштита е дизајнирана да спречи каблите што пренесуваат високофреквентни сигнали (како што се RF кабли и електронски кабли) да предизвикаат надворешни пречки или да ги блокира надворешните електромагнетни бранови да се мешаат со каблите што пренесуваат слаби струи (како што се сигнални или мерни кабли), како и да го намали преслушувањето помеѓу жиците. Заштитата од електрично поле е дизајнирана да го балансира силното електрично поле на површината на проводникот или на површината на изолацијата на среднонапонските и високонапонските енергетски кабли.
1. Структура и барања на слоевите за заштита од електрично поле
Заштитата на енергетските кабли вклучува заштита на проводниците, заштита на изолацијата и метална заштита. Според релевантните стандарди, каблите со номинален напон поголем од 0,6/1kV треба да имаат метален заштитен слој, кој може да се нанесе на секое изолирано јадро или на јадрото на повеќежилниот кабел. За кабли изолирани со XLPE со номинален напон не помал од 3,6/6kV и EPR тенко изолирани кабли со номинален напон не помал од 3,6/6kV (или дебело изолирани кабли со номинален напон не помал од 6/10kV), потребни се и внатрешни и надворешни полупроводнички заштитни структури.
(1) Заштита на проводници и заштита на изолација
Заштитата на проводникот (внатрешна полупроводничка заштита) треба да биде неметална, да се состои од екструдиран полупроводнички материјал или полупроводничка лента обвиткана околу проводникот, проследена со екструдиран полупроводнички слој.
Заштитата на изолацијата (надворешна полупроводничка заштита) е неметален полупроводнички слој екструдиран директно на надворешната површина на секое изолирано јадро, кој може да биде цврсто залепен за изолацијата или да се одвои од неа. Екструдираните внатрешни и надворешни полупроводнички слоеви треба да бидат цврсто залепени за изолацијата, со мазни површини, без очигледни траги од нишки и без остри рабови, честички, траги од изгореници или гребнатини. Отпорноста пред и по стареењето не треба да надминува 1000 Ω·m за заштитениот слој на проводникот и 500 Ω·m за заштитениот слој на изолацијата.
Внатрешните и надворешните полупроводнички заштитни материјали се прават со мешање на соодветните изолациски материјали (како што се вкрстено поврзан полиетилен, етилен-пропиленска гума итн.) со саѓи, антиоксиданси, етилен-винил ацетат кополимер и други адитиви. Честичките од саѓи треба да бидат рамномерно дисперзирани во полимерот, без агломерација или слаба дисперзија.
Дебелината на внатрешниот и надворешниот полупроводнички заштитен слој се зголемува со нивото на напонот. Бидејќи јачината на електричното поле на изолациониот слој е поголема внатре и помала надвор, дебелината на полупроводничките заштитени слоеви треба да биде поголема и внатре отколку надвор. Во минатото, надворешната полупроводничка заштита се правеше малку подебела од внатрешната за да се спречат гребнатини поради лоша контрола на пропаѓањето или дупнатини предизвикани од премногу тврди бакарни ленти. Сега, со онлајн автоматско следење на пропаѓањето и жарени меки бакарни ленти, внатрешниот полупроводнички заштитен слој треба да биде малку подебел или еднаков на надворешниот слој. За кабли од 6–10–35 kV, дебелината на внатрешниот слој е генерално 0,5–0,6–0,8 mm.
(2) Метална заштита
Каблите со номинален напон поголем од 0,6/1kV треба да имаат метален заштитен слој. Металниот заштитен слој треба да се нанесе на секое изолирано јадро или јадро на кабелот. Металната заштита треба да се состои од една или повеќе метални ленти, метални плетенки, концентрични слоеви од метални жици или комбинација од метални жици и метални ленти.
Во Европа и другите развиени земји, поради употребата на системи со двојно коло со заземјување со отпор и повисоки струи на краток спој, најчесто се користи заштита од бакарни жици. Некои производители вградуваат бакарни жици во одвојувачката обвивка или надворешната обвивка за да го намалат дијаметарот на кабелот. Во Кина, освен за некои клучни проекти кои користат системи со двојно коло со заземјување со отпор, повеќето системи користат едноколосно напојување со заземјување и намотка со супресија на лакот, што ја ограничува струјата на краток спој на минимум, па затоа може да се користи заштита од бакарна лента. Фабриките за кабли ги обработуваат купените тврди бакарни ленти со сечење и жарење за да се постигне одредено издолжување и цврстина на затегнување (премногу тврди ќе го изгребе заштитениот слој на изолација, премногу меки ќе се збрчкаат) пред употреба. Меките бакарни ленти треба да се усогласат со GB/T11091-2005 Бакарна лента за кабли.
Заштитата од бакарна лента треба да се состои од еден слој преклопена мека бакарна лента или два слоја спирално завиткана мека бакарна лента со празнини. Просечната стапка на преклопување на бакарната лента треба да биде 15% од нејзината ширина (номинална вредност), а минималната стапка на преклопување не треба да биде помала од 5%. Номиналната дебелина на бакарната лента треба да биде најмалку 0,12 mm за едножилни кабли и најмалку 0,10 mm за повеќежилни кабли. Минималната дебелина на бакарната лента не треба да биде помала од 90% од номиналната вредност. Во зависност од надворешниот дијаметар на изолациската заштита (≤25 mm или >25 mm), ширината на бакарната лента е обично 30–35 mm.
Заштитата од бакарна жица е изработена од спирално намотани меки бакарни жици, обезбедени со контра-спирална обвивка од бакарни жици или бакарни ленти. Неговата отпорност треба да ги исполнува барањата на GB/T3956-2008 Проводници на кабли, а нејзината номинална површина на пресек треба да се одреди според капацитетот на струјата на грешка. Заштитата од бакарна жица може да се нанесе преку внатрешната обвивка на трижилните кабли или директно преку изолацијата, надворешниот полупроводнички заштитен слој или соодветна внатрешна обвивка на едножилните кабли. Просечниот јаз помеѓу соседните бакарни жици не треба да надминува 4 mm. Просечниот јаз G се пресметува со помош на формулата:
каде:
D – дијаметар на јадрото на кабелот под заштитата од бакарна жица, во mm;
d – дијаметар на бакарна жица, во mm;
n – број на бакарни жици.
2. Улогата на заштитните слоеви и нивниот однос со нивоата на напон
(1) Улога на внатрешната и надворешната полупроводничка заштита
Кабловските спроводници генерално се компактираат од повеќеслојни жици. За време на екструдирањето на изолацијата, може да постојат празнини, вдлабнатини и други површински неправилности помеѓу површината на спроводникот и изолациониот слој, предизвикувајќи концентрација на електрично поле, што доведува до локално празнење на воздушниот јаз и дрвено празнење, и намалување на диелектричните перформанси. Со екструдирање на слој од полупроводнички материјал (заштита на спроводникот) преку површината на спроводникот, се обезбедува цврст контакт со изолацијата. Бидејќи полупроводничкиот слој и спроводникот се со ист потенцијал, дури и ако има празнини меѓу нив, нема да има дејство на електрично поле, со што се спречуваат делумни празнења.
Слично на тоа, постојат празнини помеѓу надворешната изолациска површина и металната обвивка (или метална заштита), и колку е повисоко нивото на напонот, толку е поголема веројатноста да се појави празнење преку воздушен јаз. Со екструдирање на полупроводнички слој (изолациска заштита) на надворешната изолациска површина, се формира надворешна еквипотенцијална површина со металната обвивка, елиминирајќи ги електричните полиња во празнините и спречувајќи делумни празнења.
(2) Улога на металната заштита
Функциите на металната заштита вклучуваат: спроведување на капацитивна струја под нормални услови, служење како патека за струја на краток спој за време на дефекти; ограничување на електричното поле во изолацијата (намалување на надворешните електромагнетни пречки) и обезбедување униформно радијално електрично поле; дејствување како неутрална линија во трифазни четирижилни системи за спроведување на неурамнотежена струја; и обезбедување радијална заштита од блокирање на вода.
Време на објавување: 28 јули 2025 година