ทำความเข้าใจเกี่ยวกับฉนวนป้องกันสายเคเบิล: ประเภท ฟังก์ชัน และความสำคัญ

สายป้องกันมีคำสองคำคือคำว่า "shield" ตามชื่อที่บ่งบอกคือสายส่งที่มีความต้านทานการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกที่เกิดจากชั้นป้องกัน "shield" บนโครงสร้างสายยังเป็นมาตรการเพื่อปรับปรุงการกระจายของสนามไฟฟ้า ตัวนำของสายประกอบด้วยสายหลายเส้นซึ่งสร้างช่องว่างอากาศระหว่างสายและชั้นฉนวนได้ง่าย และพื้นผิวตัวนำไม่เรียบ ซึ่งจะทำให้เกิดความเข้มข้นของสนามไฟฟ้า

1. ชั้นป้องกันสายเคเบิล
(1) เพิ่มชั้นป้องกันของวัสดุกึ่งตัวนำบนพื้นผิวของตัวนำซึ่งมีศักย์เท่ากับตัวนำที่มีฉนวนและสัมผัสที่ดีกับชั้นฉนวน เพื่อหลีกเลี่ยงการคายประจุบางส่วนระหว่างตัวนำและชั้นฉนวน ชั้นป้องกันนี้เรียกอีกอย่างว่าชั้นป้องกันด้านใน อาจมีช่องว่างในการสัมผัสระหว่างพื้นผิวฉนวนและปลอกหุ้ม และเมื่อสายเคเบิลงอ พื้นผิวฉนวนสายเคเบิลกระดาษน้ำมันจะทำให้เกิดรอยแตกได้ง่าย ซึ่งเป็นปัจจัยที่ทำให้เกิดการคายประจุบางส่วน
(2) เพิ่มชั้นป้องกันของวัสดุกึ่งตัวนำบนพื้นผิวของชั้นฉนวน ซึ่งมีการสัมผัสที่ดีกับชั้นฉนวนป้องกันและมีศักย์ไฟฟ้าเท่ากันกับปลอกโลหะ เพื่อหลีกเลี่ยงการปล่อยประจุบางส่วนระหว่างชั้นฉนวนและปลอก

เพื่อให้แกนกลางส่งผ่านไฟฟ้าได้สม่ำเสมอและหุ้มฉนวนสนามไฟฟ้า สายไฟแรงดันปานกลางและสูง 6kV ขึ้นไปโดยทั่วไปจะมีชั้นป้องกันตัวนำและชั้นป้องกันฉนวน ส่วนสายไฟแรงดันต่ำบางสายไม่มีชั้นป้องกัน ชั้นป้องกันมี 2 ประเภท ได้แก่ ชั้นป้องกันแบบกึ่งตัวนำและชั้นป้องกันแบบโลหะ

2. สายเคเบิลหุ้มฉนวน
ชั้นป้องกันของสายเคเบิลนี้ส่วนใหญ่ถักเป็นเครือข่ายของสายโลหะหรือฟิล์มโลหะ และมีวิธีการป้องกันแบบเดี่ยวและหลายแบบที่แตกต่างกัน การป้องกันแบบเดี่ยวหมายถึงตาข่ายป้องกันหรือฟิล์มป้องกันแบบเดี่ยว ซึ่งสามารถพันสายหนึ่งเส้นหรือมากกว่านั้นได้ โหมดการป้องกันหลายแบบคือเครือข่ายป้องกันหลายแบบ และฟิล์มป้องกันจะอยู่ในสายเคเบิลหนึ่งเส้น บางส่วนใช้เพื่อแยกสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างสาย และบางส่วนเป็นการป้องกันแบบสองชั้นที่ใช้เพื่อเสริมประสิทธิภาพของการป้องกัน กลไกของการป้องกันคือการต่อสายดินของชั้นป้องกันเพื่อแยกแรงดันไฟฟ้ารบกวนที่เหนี่ยวนำของสายภายนอก

(1) การป้องกันแบบกึ่งตัวนำ
ชั้นป้องกันกึ่งตัวนำมักจะจัดวางบนพื้นผิวด้านนอกของแกนลวดตัวนำและพื้นผิวด้านนอกของชั้นฉนวน ซึ่งเรียกว่าชั้นป้องกันกึ่งตัวนำด้านในและชั้นป้องกันกึ่งตัวนำด้านนอกตามลำดับ ชั้นป้องกันกึ่งตัวนำประกอบด้วยวัสดุกึ่งตัวนำที่มีค่าความต้านทานต่ำมากและมีความหนาบาง ชั้นป้องกันกึ่งตัวนำด้านในได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สนามไฟฟ้าสม่ำเสมอบนพื้นผิวด้านนอกของแกนตัวนำและหลีกเลี่ยงการคายประจุบางส่วนของตัวนำและฉนวนเนื่องจากพื้นผิวที่ไม่เรียบของตัวนำและช่องว่างอากาศที่เกิดจากแกนเกลียว ชั้นป้องกันกึ่งตัวนำด้านนอกสัมผัสได้ดีกับพื้นผิวด้านนอกของชั้นฉนวน และมีศักย์เท่ากับปลอกโลหะเพื่อหลีกเลี่ยงการคายประจุบางส่วนกับปลอกโลหะเนื่องจากข้อบกพร่อง เช่น รอยแตกร้าวบนพื้นผิวฉนวนของสายเคเบิล

(2) การป้องกันด้วยโลหะ
สำหรับสายไฟแรงดันปานกลางและแรงดันต่ำที่ไม่มีปลอกหุ้มโลหะ ควรเพิ่มชั้นเกราะโลหะนอกเหนือจากชั้นเกราะกึ่งตัวนำ ชั้นเกราะโลหะมักจะหุ้มด้วยเทปทองแดงหรือสายทองแดง ซึ่งทำหน้าที่ป้องกันสนามไฟฟ้าเป็นหลัก

เนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านสายไฟนั้นค่อนข้างมาก สนามแม่เหล็กจึงถูกสร้างขึ้นรอบๆ กระแสไฟฟ้า เพื่อไม่ให้ส่งผลกระทบต่อส่วนประกอบอื่นๆ ดังนั้นชั้นป้องกันจึงสามารถป้องกันสนามแม่เหล็กไฟฟ้านี้ในสายไฟได้ นอกจากนี้ ชั้นป้องกันสายไฟยังสามารถมีบทบาทบางอย่างในการป้องกันสายดินได้ หากแกนของสายไฟได้รับความเสียหาย กระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลสามารถไหลไปตามกระแสลามินาร์ป้องกัน เช่น เครือข่ายสายดิน เพื่อมีบทบาทในการป้องกันความปลอดภัย จะเห็นได้ว่าบทบาทของชั้นป้องกันสายไฟยังคงมีอยู่มาก