ชั้นป้องกันสายไฟฟ้า: การวิเคราะห์โครงสร้างและวัสดุอย่างครอบคลุม

ในผลิตภัณฑ์สายไฟและสายเคเบิล โครงสร้างป้องกันแบ่งออกเป็นสองแนวคิดที่แตกต่างกัน: การป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและการป้องกันสนามไฟฟ้า การป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใช้เป็นหลักเพื่อป้องกันไม่ให้สายสัญญาณความถี่สูง (เช่น สาย RF และสายไฟฟ้า) ก่อให้เกิดการรบกวนต่อสภาพแวดล้อมภายนอก หรือเพื่อปิดกั้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกไม่ให้รบกวนสายที่ส่งกระแสไฟฟ้าอ่อน (เช่น สายสัญญาณและสายวัด) รวมถึงเพื่อลดการรบกวนซึ่งกันและกันระหว่างสาย ในทางกลับกัน การป้องกันสนามไฟฟ้าได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างสมดุลของสนามไฟฟ้าแรงสูงบนพื้นผิวตัวนำหรือพื้นผิวฉนวนของสายไฟแรงดันปานกลางและสูง

1. โครงสร้างและข้อกำหนดของชั้นป้องกันสนามไฟฟ้า

การป้องกันสายไฟฟ้าแบ่งออกเป็นการป้องกันตัวนำ การป้องกันฉนวน และการป้องกันโลหะ ตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง สายไฟที่มีแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดมากกว่า 0.6/1 กิโลโวลต์ควรมีชั้นป้องกันโลหะซึ่งสามารถนำไปใช้กับแกนฉนวนแต่ละแกนหรือแกนสายไฟทั้งหมด สำหรับสายไฟที่มีแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดอย่างน้อย 3.6/6 กิโลโวลต์โดยใช้ฉนวน XLPE (โพลีเอทิลีนเชื่อมขวาง) หรือสายไฟที่มีแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดอย่างน้อย 3.6/6 กิโลโวลต์โดยใช้ฉนวน EPR (ยางเอทิลีนโพรพิลีน) บาง (หรือฉนวนหนาที่มีแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดอย่างน้อย 6/10 กิโลโวลต์) จำเป็นต้องมีโครงสร้างป้องกันกึ่งตัวนำทั้งด้านในและด้านนอกด้วย

(1) การป้องกันตัวนำและการป้องกันฉนวน

การป้องกันตัวนำ (การป้องกันกึ่งตัวนำด้านใน): ควรเป็นแบบที่ไม่ใช่โลหะ ประกอบด้วยวัสดุกึ่งตัวนำที่อัดขึ้นรูป หรือการรวมกันของเทปกึ่งตัวนำที่พันรอบตัวนำ และวัสดุกึ่งตัวนำที่อัดขึ้นรูป

การป้องกันฉนวน (การป้องกันแบบกึ่งตัวนำด้านนอก): จะถูกอัดออกโดยตรงไปยังพื้นผิวด้านนอกของแกนฉนวนแต่ละแกน และยึดติดแน่นกับชั้นฉนวนหรือสามารถลอกออกจากชั้นฉนวนได้

ชั้นเซมิคอนดักเตอร์ด้านในและด้านนอกที่อัดขึ้นรูปควรยึดติดแน่นกับฉนวนด้วยส่วนต่อประสานที่เรียบไม่มีรอยพันของตัวนำ ขอบคม อนุภาค รอยไหม้ หรือรอยขีดข่วน ค่าความต้านทานก่อนและหลังการเสื่อมสภาพควรไม่เกิน 1,000 Ω·m สำหรับชั้นป้องกันตัวนำ และไม่เกิน 500 Ω·m สำหรับชั้นป้องกันฉนวน

วัสดุป้องกันกึ่งตัวนำด้านในและด้านนอกทำขึ้นโดยผสมวัสดุฉนวนที่เกี่ยวข้อง (เช่น โพลีเอทิลีนเชื่อมขวาง (XLPE) และยางเอทิลีนโพรพิลีน (EPR)) กับสารเติมแต่ง เช่น คาร์บอนแบล็ก สารป้องกันการเสื่อมสภาพ และโคพอลิเมอร์เอทิลีนไวนิลอะซิเตท อนุภาคคาร์บอนแบล็กควรกระจายอย่างสม่ำเสมอในพอลิเมอร์ โดยไม่มีการรวมตัวหรือการกระจายตัวที่ไม่ดี
ความหนาของชั้นป้องกันกึ่งตัวนำด้านในและด้านนอกจะเพิ่มขึ้นตามค่าแรงดันไฟฟ้า เนื่องจากความแรงของสนามไฟฟ้าบนชั้นฉนวนนั้นสูงกว่าด้านในและต่ำกว่าด้านนอก ดังนั้นความหนาของชั้นป้องกันกึ่งตัวนำจึงควรหนากว่าด้านในและบางกว่าด้านนอก สำหรับสายเคเบิลที่มีพิกัด 6~10~35 กิโลโวลต์ ความหนาของชั้นด้านในโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 0.5~0.6~0.8 มม.

(2) การป้องกันโลหะ

สายเคเบิลที่มีแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดมากกว่า 0.6/1 กิโลโวลต์ควรมีชั้นป้องกันโลหะ ชั้นป้องกันโลหะควรคลุมด้านนอกของแกนฉนวนแต่ละแกนหรือแกนสายเคเบิล ชั้นป้องกันโลหะอาจประกอบด้วยเทปโลหะหนึ่งเส้นขึ้นไป ถักโลหะ ชั้นโลหะซ้อนกันหลายชั้น หรือสายโลหะและเทปหลายชั้นรวมกัน

ในยุโรปและประเทศที่พัฒนาแล้ว ซึ่งใช้ระบบวงจรคู่ที่มีสายดินต้านทานและกระแสไฟฟ้าลัดวงจรสูงกว่า มักใช้การป้องกันสายทองแดง ในประเทศจีน ระบบจ่ายไฟวงจรเดียวที่มีสายดินและขดลวดป้องกันอาร์คเป็นที่นิยมมากกว่า ดังนั้นจึงมักใช้การป้องกันด้วยเทปทองแดง ผู้ผลิตสายเคเบิลจะแปรรูปเทปทองแดงแข็งที่ซื้อมาโดยการผ่าและอบให้อ่อนตัวก่อนใช้งาน เทปทองแดงอ่อนต้องเป็นไปตามมาตรฐาน GB/T11091-2005 “เทปทองแดงสำหรับสายเคเบิล”

การป้องกันด้วยเทปทองแดงควรประกอบด้วยเทปทองแดงอ่อนที่ทับซ้อนกันหนึ่งชั้นหรือเทปทองแดงอ่อนที่พันด้วยช่องว่างสองชั้น อัตราการทับซ้อนกันโดยเฉลี่ยควรอยู่ที่ 15% ของความกว้างเทป โดยอัตราการทับซ้อนกันขั้นต่ำไม่น้อยกว่า 5% ความหนาที่กำหนดของเทปทองแดงควรไม่น้อยกว่า 0.12 มม. สำหรับสายเคเบิลแกนเดียวและไม่น้อยกว่า 0.10 มม. สำหรับสายเคเบิลแกนหลาย ความหนาขั้นต่ำควรไม่น้อยกว่า 90% ของค่าที่กำหนด

การป้องกันสายทองแดงประกอบด้วยสายทองแดงอ่อนที่พันอย่างหลวมๆ โดยมีสายทองแดงหรือเทปพันกลับที่ยึดพื้นผิวไว้ ความต้านทานของสายทองแดงควรเป็นไปตามมาตรฐาน GB/T3956-2008 “ตัวนำของสายเคเบิล” และพื้นที่หน้าตัดที่กำหนดควรพิจารณาจากความจุกระแสไฟฟ้าลัดวงจร

2. หน้าที่ของชั้นป้องกันและความสัมพันธ์กับระดับแรงดันไฟฟ้า

(1) ฟังก์ชันของการป้องกันกึ่งตัวนำภายในและภายนอก

ตัวนำสายเคเบิลโดยทั่วไปประกอบด้วยสายหลายเส้นที่พันกันและอัดแน่น ในระหว่างการอัดรีดฉนวน ช่องว่างเฉพาะที่ เศษเสี้ยน หรือความไม่เรียบของพื้นผิวระหว่างพื้นผิวตัวนำและชั้นฉนวนอาจทำให้เกิดการรวมตัวของสนามไฟฟ้า ทำให้เกิดการคายประจุบางส่วนและการคายประจุแบบทรีอิ่ง ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าลดลง การอัดรีดชั้นของวัสดุกึ่งตัวนำ (ฉนวนป้องกันตัวนำ) ระหว่างพื้นผิวตัวนำและชั้นฉนวนจะทำให้สามารถยึดเกาะกับฉนวนได้อย่างแน่นหนา เนื่องจากชั้นกึ่งตัวนำมีศักย์ไฟฟ้าเท่ากันกับตัวนำ ช่องว่างใดๆ ระหว่างชั้นเหล่านี้จะไม่ได้รับผลกระทบจากสนามไฟฟ้า จึงป้องกันการคายประจุบางส่วนได้

ในทำนองเดียวกัน ช่องว่างระหว่างพื้นผิวฉนวนภายนอกและปลอกโลหะ (หรือการป้องกันด้วยโลหะ) อาจทำให้เกิดการคายประจุบางส่วนได้เช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า โดยการอัดชั้นของวัสดุกึ่งตัวนำ (การป้องกันฉนวน) บนพื้นผิวฉนวนภายนอก ทำให้เกิดพื้นผิวที่มีศักย์เท่ากับปลอกโลหะ โดยขจัดผลของสนามไฟฟ้าภายในช่องว่างและป้องกันการคายประจุบางส่วน

(2) หน้าที่ของการป้องกันโลหะ

หน้าที่ของการป้องกันด้วยโลหะ ได้แก่ การนำกระแสไฟฟ้าแบบเก็บประจุภายใต้สภาวะปกติ ทำหน้าที่เป็นเส้นทางสำหรับกระแสไฟฟ้าลัดวงจร (ไฟฟ้าลัดวงจร) จำกัดสนามไฟฟ้าไว้ภายในฉนวน (ลดสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าจากสภาพแวดล้อมภายนอก) และรับรองสนามไฟฟ้าที่สม่ำเสมอ (สนามไฟฟ้าแบบรัศมี) ในระบบสามเฟสสี่สาย การป้องกันด้วยโลหะยังทำหน้าที่เป็นสายกลางที่นำกระแสไฟฟ้าที่ไม่สมดุล และกันน้ำแบบรัศมีอีกด้วย

3. เกี่ยวกับ OW Cable

ในฐานะซัพพลายเออร์ชั้นนำด้านวัตถุดิบสำหรับสายไฟและสายเคเบิล OW Cable จัดหาโพลีเอทิลีนแบบเชื่อมขวางคุณภาพสูง (XLPE) เทปทองแดง สายทองแดง และวัสดุป้องกันอื่นๆ ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตสายไฟฟ้า สายสื่อสาร และสายพิเศษ ผลิตภัณฑ์ของเราเป็นไปตามมาตรฐานสากล และเรามุ่งมั่นที่จะส่งมอบโซลูชันการป้องกันสายเคเบิลที่เชื่อถือได้ให้กับลูกค้าของเรา