שכבות מיגון כבלי חשמל: ניתוח מקיף של מבנה וחומרים

במוצרי חוטים וכבלים, מבני מיגון מחולקים לשני מושגים נפרדים: מיגון אלקטרומגנטי ומיגון שדה חשמלי. מיגון אלקטרומגנטי משמש בעיקר כדי למנוע מכבלי אותות בתדר גבוה (כגון כבלי RF וכבלים אלקטרוניים) לגרום להפרעות לסביבה החיצונית או לחסום גלים אלקטרומגנטיים חיצוניים מלהפריע לכבלים המשדרים זרמים חלשים (כגון כבלי אותות ומדידה), וכן כדי להפחית הפרעות הדדיות בין כבלים. מיגון שדה חשמלי, לעומת זאת, נועד לאזן את השדות החשמליים החזקים על פני המוליך או על פני הבידוד של כבלי חשמל במתח בינוני וגבוה.

1. מבנה ודרישות של שכבות מיגון שדה חשמלי

מיגון כבלי חשמל מחולק למיגון מוליך, מיגון בידוד ומיגון מתכתי. על פי התקנים הרלוונטיים, כבלים בעלי מתח מדורג גדול מ-0.6/1 קילו-וולט צריכים להיות בעלי שכבת מיגון מתכתית, אותה ניתן להחיל על ליבות מבודדות בודדות או על ליבת הכבל כולה. עבור כבלים בעלי מתח מדורג של לפחות 3.6/6 קילו-וולט המשתמשים בבידוד XLPE (פוליאתילן צולב), או כבלים בעלי מתח מדורג של לפחות 3.6/6 קילו-וולט המשתמשים בבידוד דק EPR (גומי אתילן-פרופילן) (או בידוד עבה בעל מתח מדורג של לפחות 6/10 קילו-וולט), נדרש גם מבנה מיגון חצי-מוליך פנימי וחיצוני.

(1) מיגון מוליך ומיגון בידוד

מיגון מוליך (מיגון פנימי למחצה מוליך): על זה להיות לא מתכתי, המורכב מחומר מוליך למחצה בלעדי או שילוב של סרט מוליך למחצה עטוף סביב המוליך ולאחר מכן חומר מוליך למחצה בלעדי.

מיגון בידוד (מיגון חיצוני מוליך למחצה): זה מודפס ישירות על המשטח החיצוני של כל ליבה מבודדת ומודבק היטב לשכבת הבידוד או ניתן לקילוף ממנה.

השכבות הפנימיות והחיצוניות למחצה המוליכות צריכות להיות מחוברות היטב לבידוד, עם ממשק חלק ללא סימני גדילה בולטים של המוליך, קצוות חדים, חלקיקים, חריכה או שריטות. ההתנגדות לפני ואחרי ההזדקנות לא צריכה להיות יותר מ-1000 Ω·m עבור שכבת המיגון של המוליך ולא יותר מ-500 Ω·m עבור שכבת המיגון של הבידוד.

חומרי המיגון הפנימיים והחיצוניים למחצה מוליכים מיוצרים על ידי ערבוב חומרי בידוד תואמים (כגון פוליאתילן צולב (XLPE) וגומי אתילן-פרופילן (EPR)) עם תוספים כמו פחמן שחור, חומרי אנטי-אייג'ינג וקופולימר אתילן-ויניל אצטט. חלקיקי הפחמן השחור צריכים להיות מפוזרים באופן שווה בפולימר, ללא הצטברות או פיזור לקוי.
עובי שכבות המיגון הפנימיות והחיצוניות של המיגון החצי-מוליכות עולה עם דירוג המתח. מכיוון שעוצמת השדה החשמלי על שכבת הבידוד גבוהה יותר מבפנים ונמוכה יותר מבחוץ, עובי שכבות המיגון החצי-מוליכות צריך להיות עבה יותר מבפנים ודק יותר מבחוץ. עבור כבלים בדירוג של 6~10~35 קילו-וולט, עובי השכבה הפנימית נע בדרך כלל בין 0.5~0.6~0.8 מ"מ.

(2) מיגון מתכת

כבלים בעלי מתח מדורג גדול מ-0.6/1 קילו-וולט צריכים להיות בעלי שכבת מגן מתכתית. שכבת המגן המתכתית צריכה לכסות את החלק החיצוני של כל ליבה מבודדת או את ליבת הכבל. מיגון מתכתי יכול להיות מורכב מסרט מתכת אחד או יותר, צמות מתכת, שכבות קונצנטריות של חוטי מתכת, או שילוב של חוטי מתכת וסרטי מגן.

באירופה ובמדינות מפותחות, בהן נעשה שימוש במערכות דו-מעגליות עם הארקה בהתנגדות וזרמי קצר חשמלי גבוהים יותר, מיגון חוטי נחושת משמש לעתים קרובות. בסין, מערכות אספקת חשמל חד-מעגליות עם הארקה בסליל לדיכוי קשת נפוצות יותר, ולכן בדרך כלל משתמשים במיגון סרט נחושת. יצרני כבלים מעבדים סרטי נחושת קשים שנרכשו על ידי חיתוך וחישול כדי לרכך אותם לפני השימוש. סרטי הנחושת הרכים חייבים לעמוד בתקן GB/T11091-2005 "סרטי נחושת לכבלים".

מיגון סרט נחושת צריך להיות מורכב משכבה אחת של סרט נחושת רך חופף או שתי שכבות של סרט נחושת רך עטוף ברווחים. שיעור החפיפה הממוצע צריך להיות 15% מרוחב הסרט, עם שיעור חפיפה מינימלי של לא פחות מ-5%. העובי הנומינלי של סרט הנחושת צריך להיות לא פחות מ-0.12 מ"מ עבור כבלים בעלי ליבה אחת ולא פחות מ-0.10 מ"מ עבור כבלים מרובי ליבות. העובי המינימלי צריך להיות לא פחות מ-90% מהערך הנומינלי.

מיגון חוטי נחושת מורכב מחוטי נחושת רכים מלופפים באופן רופף, כאשר פני השטח מאובטחים על ידי חוטי נחושת או סרטים עטופים הפוך. התנגדותו צריכה לעמוד בתקן GB/T3956-2008 "מוליכי כבלים", ושטח החתך הנומינלי שלו צריך להיקבע על סמך קיבולת זרם התקלה.

2. תפקידי שכבות המיגון והקשר ביניהן לבין דירוגי מתח

(1) פונקציות של מיגון חצי מוליך פנימי וחיצוני

מוליכי כבלים מורכבים בדרך כלל מחוטים מרובים, דחוסים וקבועים. במהלך יצירת בידוד, פערים מקומיים, קוצים או אי סדרים במשטח בין פני המוליך לשכבת הבידוד עלולים לגרום לריכוז שדה חשמלי, מה שמוביל לפריקה חלקית ופריקה עצים, אשר פוגעים בביצועים החשמליים. על ידי יצירת שכבה של חומר מוליך למחצה (מגן מוליך) בין פני המוליך לשכבת הבידוד, היא יכולה להיקשר היטב לבידוד. מכיוון שהשכבה המוליכה למחצה נמצאת באותו פוטנציאל כמו המוליך, כל פער ביניהם לא יחווה השפעות של שדה חשמלי, ובכך ימנע פריקה חלקית.

באופן דומה, פערים בין משטח הבידוד החיצוני לבין מעטפת המתכת (או מיגון המתכת) עלולים גם הם להוביל לפריקה חלקית, במיוחד בדירוגי מתח גבוהים יותר. על ידי יצירת שכבה של חומר מוליך למחצה (מיגון בידוד) על משטח הבידוד החיצוני, הוא יוצר משטח אקוויוולנטי עם מעטפת המתכת, ובכך מבטל את השפעות השדה החשמלי בתוך הפערים ומונע פריקה חלקית.

(2) פונקציות של מיגון מתכת

תפקידי מיגון מתכת כוללים: הולכת זרמים קיבוליים בתנאים רגילים, משמשים כנתיב לזרמי קצר חשמלי (תקלה), כליאת השדה החשמלי בתוך הבידוד (הפחתת הפרעות אלקטרומגנטיות לסביבה החיצונית), והבטחת שדות חשמליים אחידים (שדות חשמליים רדיאליים). במערכות תלת פאזיות בעלות ארבעה חוטים, הוא משמש גם כקו ניטרלי, נושא זרמים לא מאוזנים, ומספק איטום רדיאלי.

3. אודות כבל OW

כספקית מובילה של חומרי גלם לחוטים וכבלים, OW Cable מספקת פוליאתילן צולב (XLPE) באיכות גבוהה, סרטי נחושת, חוטי נחושת וחומרי מיגון אחרים הנמצאים בשימוש נרחב בייצור כבלי חשמל, כבלי תקשורת וכבלים מיוחדים. המוצרים שלנו עומדים בתקנים בינלאומיים, ואנו מחויבים לספק פתרונות מיגון כבלים אמינים ללקוחותינו.