Заштита која се користи у жичним и кабловским производима има два потпуно различита концепта: електромагнетну заштиту и заштиту електричног поља. Електромагнетна заштита је дизајнирана да спречи каблове који преносе високофреквентне сигнале (као што су РФ каблови и електронски каблови) да изазову спољашње сметње или да блокира спољашње електромагнетне таласе од ометања каблова који преносе слабе струје (као што су сигнални или мерни каблови), као и да смањи преслушавање између жица. Заштита електричним пољем је дизајнирана да уравнотежи јако електрично поље на површини проводника или површини изолације средњенапонских и високонапонских каблова за напајање.
1. Структура и захтеви слојева заштите електричног поља
Заштита енергетских каблова обухвата заштиту проводника, заштиту изолације и металну заштиту. Према релевантним стандардима, каблови са називним напоном већим од 0,6/1 kV треба да имају метални заштитни слој, који се може нанети на свако изоловано језгро или на вишежилно језгро кабла са више жила. За каблове изоловане XLPE-ом са називним напоном не мањим од 3,6/6 kV и каблове са танком изолацијом EPR-а са називним напоном не мањим од 3,6/6 kV (или каблове са дебелом изолацијом са називним напоном не мањим од 6/10 kV), такође су потребне унутрашње и спољашње полупроводничке заштитне структуре.
(1) Заштита проводника и заштита изолације
Заштита проводника (унутрашња полупроводна заштита) треба да буде неметална, да се састоји од екструдираног полупроводног материјала или полупроводне траке обмотане око проводника, након чега следи екструдирани полупроводни слој.
Изолациони заштитни слој (спољашњи полупроводни заштитни слој) је неметални полупроводни слој екструдиран директно на спољашњу површину сваког изолованог језгра, који може бити чврсто везан за изолацију или се може одвојити од ње. Екструдирани унутрашњи и спољашњи полупроводни слој треба да буду чврсто везани за изолацију, са глатким спојевима, без видљивих трагова жица и без оштрих ивица, честица, трагова нагоревања или огреботина. Отпорност пре и после старења не сме да пређе 1000 Ω·m за заштитни слој проводника и 500 Ω·m за заштитни слој изолације.
Унутрашњи и спољашњи полупроводнички заштитни материјали се праве мешањем одговарајућих изолационих материјала (као што су умрежени полиетилен, етилен-пропиленска гума итд.) са угљеничном чађи, антиоксидансима, етилен-винил ацетатним кополимером и другим адитивима. Честице угљеничног чађи треба да буду равномерно дисперговане унутар полимера, без агломерације или лоше дисперзије.
Дебљина унутрашњег и спољашњег полупроводног заштитног слоја повећава се са нивоом напона. Пошто је јачина електричног поља на изолационом слоју већа изнутра, а мања споља, дебљина полупроводних заштитних слојева такође треба да буде већа изнутра него споља. У прошлости, спољашњи полупроводни заштитни слој је рађен нешто дебљи од унутрашњег како би се спречиле огреботине услед лоше контроле прогиба или пробијања узрокована превише тврдим бакарним тракама. Сада, са аутоматским онлајн праћењем прогиба и жареним меким бакарним тракама, унутрашњи полупроводни заштитни слој треба да буде нешто дебљи или једнак спољашњем слоју. За каблове од 6–10–35 kV, дебљина унутрашњег слоја је генерално 0,5–0,6–0,8 mm.
(2) Метална заштита
Каблови са називним напоном већим од 0,6/1 kV треба да имају метални заштитни слој. Метални заштитни слој треба да се нанесе на свако изоловано језгро или језгро кабла. Метални заштитни слој треба да се састоји од једне или више металних трака, металних плетеница, концентричних слојева металних жица или комбинације металних жица и металних трака.
У Европи и другим развијеним земљама, због употребе двоструких система уземљених отпорно, са већим струјама кратког споја, уобичајено се користи заштита бакарном жицом. Неки произвођачи уграђују бакарне жице у раздвојни омотач или спољни омотач како би смањили пречник кабла. У Кини, изузев неких кључних пројеката који користе двоструке системе уземљене отпорно, већина система користи једноструке изворе напајања са уземљењем калемом за сузбијање лука, што ограничава струју кратког споја на минимум, тако да се може користити заштита бакарном траком. Фабрике каблова обрађују купљене тврде бакарне траке сечењем и жарењем како би се постигло одређено издужење и затезна чврстоћа (превише тврде ће огребати изолациони заштитни слој, превише меке ће се наборати) пре употребе. Меке бакарне траке треба да буду у складу са GB/T11091-2005 Бакарна трака за каблове.
Заштита од бакарне траке треба да се састоји од једног слоја преклопљене меке бакарне траке или два слоја спирално обмотане меке бакарне траке са размацима. Просечна стопа преклапања бакарне траке треба да буде 15% њене ширине (номинална вредност), а минимална стопа преклапања не сме бити мања од 5%. Номинална дебљина бакарне траке треба да буде најмање 0,12 мм за једножилне каблове и најмање 0,10 мм за вишежилне каблове. Минимална дебљина бакарне траке не сме бити мања од 90% номиналне вредности. У зависности од спољашњег пречника изолационе заштите (≤25 мм или >25 мм), ширина бакарне траке је обично 30–35 мм.
Заштита од бакарне жице је направљена од спирално намотаних меких бакарних жица, причвршћених контра-спиралним обмотавањем од бакарних жица или бакарних трака. Њена отпорност треба да испуњава захтеве GB/T3956-2008 Проводници за каблове, а њена номинална површина попречног пресека треба да се одреди према капацитету струје квара. Заштита од бакарне жице може се поставити преко унутрашњег плашта трожилних каблова или директно преко изолације, спољашњег полупроводног заштитног слоја или одговарајућег унутрашњег плашта једножилних каблова. Просечан размак између суседних бакарних жица не сме бити већи од 4 мм. Просечан размак G се израчунава помоћу формуле:
где:
D – пречник језгра кабла испод заштитне облоге од бакарне жице, у mm;
d – пречник бакарне жице, у mm;
n – број бакарних жица.
2. Улога заштитних слојева и њихов однос према нивоима напона
(1) Улога унутрашњег и спољашњег полупроводног заштитног слоја
Кабловски проводници су генерално сабијени од вишеслојних жица. Током екструзије изолације, између површине проводника и слоја изолације могу постојати празнине, неравнине и друге површинске неправилности, што узрокује концентрацију електричног поља, што доводи до локалног пражњења у ваздушном зазору и пражњења у облику дрвета, и смањује диелектричне перформансе. Екструдирањем слоја полупроводног материјала (заштите проводника) преко површине проводника, обезбеђује се чврст контакт са изолацијом. Пошто су полупроводни слој и проводник на истом потенцијалу, чак и ако постоје празнине између њих, неће бити дејства електричног поља, чиме се спречавају делимична пражњења.
Слично томе, постоје празнине између спољашње површине изолације и металног омотача (или металне заштите), и што је виши ниво напона, већа је вероватноћа да ће доћи до пражњења у ваздушном зазору. Екструдирањем полупроводног слоја (изолационе заштите) на спољашњу површину изолације, формира се спољашња еквипотенцијална површина са металним омотачем, елиминишући електрична поља у зазорима и спречавајући делимична пражњења.
(2) Улога металне заштите
Функције металне заштите укључују: ношење капацитивне струје под нормалним условима, служење као путања за струју кратког споја током кварова; ограничавање електричног поља унутар изолације (смањење спољашњих електромагнетних сметњи) и обезбеђивање једнообразног радијалног електричног поља; деловање као неутрална линија у трофазним четворожичним системима за ношење неуравнотежене струје; и обезбеђивање радијалне заштите од блокирања воде.
Време објаве: 28. јул 2025.