電纜屏蔽層起什么作用？
發(fā)布時間：
2024-01-09
在電纜結構上的所謂“屏蔽”，實質上是一種改善電場分布的措施。電纜導體由多根導絲絞合而成，它與絕緣層之間易形成氣隙，導體表面不光滑，會造成電場集中。在導體表面加一層半導電材料的屏蔽層，它與被屏蔽的導體等電位，并與絕緣層良好接觸，從而避免在導體與絕緣層之間發(fā)生局部放電。這一層屏蔽，又稱為內屏蔽層。
在電纜結構上的所謂“屏蔽”，實質上是一種改善電場分布的措施。電纜導體由多根導絲絞合而成，它與絕緣層之間易形成氣隙，導體表面不光滑，會造成電場集中。在導體表面加一層半導電材料的屏蔽層，它與被屏蔽的導體等電位，并與絕緣層良好接觸，從而避免在導體與絕緣層之間發(fā)生局部放電。這一層屏蔽，又稱為內屏蔽層。
在絕緣表面和護套接觸處，也可能存在間隙，電纜彎曲時，油紙電纜絕緣表面易造成裂紋，這些都是引起局部放電的因素。在絕緣層表面加一層半導電材料的屏蔽層，它與被屏蔽的絕緣層有良好接觸，與金屬護套等電位，從而避免在絕緣層與護套之間發(fā)生局部放電。
屏蔽層的材料是半導電材料，其體積電阻率為10^3-10^6Ω· m。
擠包絕緣電纜的屏蔽層材料是加入碳黑粒子的聚合物。
沒有金屬護套的擠包絕緣電纜，除半導電屏蔽層外，還要增加用銅帶或銅絲繞包的金屬屏蔽層。這個金屬屏蔽層的作用，在正常運行時通過電容電流；當系統發(fā)生短路時，作為短路電流的通道，同時也起到屏蔽電場的作用。在電纜結構設計中，要根據系統短路電流的大小，對金屬屏蔽層的截面積提出相應的要求。
有兩個問題可探討：
問題1：交聯聚乙烯電纜屏蔽層材料的特性
被用作電纜屏蔽料的聚合物是乙烯基共聚物材料。它們是丙烯和別的單體如EVA、EEA、EBA等的聚合物。本質上說，它們是彈性體材料。每個共物單體提供不同的性能給用于屏蔽的共聚物材料。與絕緣材料一樣，人們關注其分子量和分子量分布，以及擠出特性。如同交聯型絕緣料，屏蔽材料也要能夠交聯；然而，結晶性不是大問題，炭黑是目前最常用的，其會影響材料的加工和性能。
純度是又一個關鍵因素。制備好后，炭黑可能含有少量的水分、硫和無機鹽。硫會損害電性能，大部分無機鹽來自加工過程中用于冷卻的水。在過去人們十分關注無機離子。與乙炔炭黑相比，一直應用直到20世紀80年代中期的爐黑有更多的離子含量；這會導致水樹的生成，進而失敗。最近，清潔度增加的爐黑開始被使用；需要注意的是，年代較遠的電纜在它們的屏蔽料中用的就是爐黑。
考慮到兼容性,導體屏蔽材料常常與絕緣材料相同或者相近。在導體屏蔽中加入特殊的炭黑來保證一定的電導率。電纜工業(yè)標準要求導體屏蔽材料的電阻率最大不應超過1000Ω·m。這些標準同時要求電材料通過一個在緊急運行溫度下的長期電阻穩(wěn)定性試驗,來確保導體屏蔽層的電導率以及電纜的長期壽命。
絕緣屏蔽的特性和兼容性要求與導體屏蔽相近。但是標準對絕緣屏蔽的體積電阻率要求是不得大于500Ω·m。與導體屏蔽相比,電阻率要求值的降低意味著外面的金屬屏蔽層可能不會連續(xù)接觸絕緣屏蔽(比如屏蔽線間有空隙),而且事實上在電纜帶電時,人員有可能接觸電纜的外層。
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