전선 및 케이블 제품에서 차폐 구조는 크게 전자기 차폐와 전기장 차폐 두 가지 개념으로 나뉩니다. 전자기 차폐는 주로 고주파 신호 케이블(예: RF 케이블 및 전자 케이블)이 외부 환경에 간섭을 일으키는 것을 방지하거나, 약한 전류를 전송하는 케이블(예: 신호 및 측정 케이블)이 외부 전자기파의 간섭을 받는 것을 차단하고, 케이블 간의 상호 간섭을 줄이는 데 사용됩니다. 반면, 전기장 차폐는 중전압 및 고전압 전력 케이블의 도체 표면 또는 절연 표면에서 발생하는 강한 전기장을 균형 있게 유지하도록 설계되었습니다.
1. 전기장 차폐층의 구조 및 요구 사항
전력 케이블의 차폐는 도체 차폐, 절연체 차폐 및 금속 차폐로 구분됩니다. 관련 기준에 따르면 정격 전압이 0.6/1kV를 초과하는 케이블은 금속 차폐층을 가져야 하며, 이는 개별 절연 코어 또는 전체 케이블 코어에 적용할 수 있습니다. XLPE(가교 폴리에틸렌) 절연체를 사용하는 정격 전압 3.6/6kV 이상의 케이블이나, 얇은 EPR(에틸렌 프로필렌 고무) 절연체를 사용하는 정격 전압 3.6/6kV 이상의 케이블(또는 정격 전압 6/10kV 이상의 두꺼운 절연체를 사용하는 케이블)의 경우, 내외부 반도체 차폐 구조도 필요합니다.
(1) 도체 차폐 및 절연 차폐
도체 차폐(내부 반도체 차폐): 이는 비금속 재질이어야 하며, 압출 반도체 재료 또는 도체 주위에 반도체 테이프를 감은 후 압출 반도체 재료를 덧씌운 형태로 구성되어야 합니다.
절연 차폐(외부 반도체 차폐): 이는 각 절연 코어의 외부 표면에 직접 압출되어 절연층에 단단히 접착되거나 분리될 수 있습니다.
압출된 내외부 반도체층은 절연체에 단단히 접착되어야 하며, 도체 연선 자국, 날카로운 모서리, 입자, 그을음 또는 긁힘과 같은 눈에 띄는 흔적 없이 매끄러운 계면을 가져야 합니다. 노화 전후의 저항률은 도체 차폐층의 경우 1000Ω·m 이하, 절연 차폐층의 경우 500Ω·m 이하이어야 합니다.
내부 및 외부 반도체 차폐재는 상응하는 절연재(예: 가교 폴리에틸렌(XLPE) 및 에틸렌 프로필렌 고무(EPR))에 카본 블랙, 노화 방지제, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체와 같은 첨가제를 혼합하여 제조한다. 카본 블랙 입자는 응집되거나 분산이 불량하지 않고 고분자 내에 고르게 분포되어야 한다.
내측 및 외측 반도체 차폐층의 두께는 정격 전압에 따라 증가합니다. 절연층의 전기장 세기는 안쪽이 높고 바깥쪽이 낮기 때문에 반도체 차폐층의 두께도 안쪽은 두껍고 바깥쪽은 얇아야 합니다. 6~10~35kV 정격 케이블의 경우, 내측 반도체 차폐층의 두께는 일반적으로 0.5~0.6~0.8mm입니다.
(2) 금속 차폐
정격 전압이 0.6/1kV를 초과하는 케이블에는 금속 차폐층이 있어야 합니다. 금속 차폐층은 각 절연 코어의 외부 또는 케이블 코어 전체를 덮어야 합니다. 금속 차폐는 하나 이상의 금속 테이프, 금속 편조, 동심원 형태의 금속선, 또는 금속선과 테이프의 조합으로 구성될 수 있습니다.
유럽 및 선진국에서는 저항 접지 방식의 이중 회로 시스템이 사용되고 단락 전류가 높기 때문에 구리선 차폐가 흔히 사용됩니다. 반면 중국에서는 아크 억제 코일 접지 방식의 단일 회로 전원 공급 시스템이 더 일반적이므로 구리 테이프 차폐가 주로 사용됩니다. 케이블 제조업체는 구입한 경질 구리 테이프를 절단 및 어닐링 처리하여 연화시킨 후 사용합니다. 이 연질 구리 테이프는 GB/T11091-2005 "케이블용 구리 테이프" 표준을 준수해야 합니다.
구리 테이프 차폐는 겹쳐진 연질 구리 테이프 한 겹 또는 간격을 두고 감싼 연질 구리 테이프 두 겹으로 구성되어야 합니다. 평균 겹침률은 테이프 폭의 15% 이상이어야 하며, 최소 겹침률은 5% 이상이어야 합니다. 구리 테이프의 공칭 두께는 단심 케이블의 경우 0.12mm 이상, 다심 케이블의 경우 0.10mm 이상이어야 합니다. 최소 두께는 공칭 두께의 90% 이상이어야 합니다.
구리선 차폐는 느슨하게 감긴 연질 구리선으로 구성되며, 표면은 역방향으로 감긴 구리선이나 테이프로 고정됩니다. 저항은 GB/T3956-2008 "케이블 도체" 표준을 준수해야 하며, 공칭 단면적은 고장 전류 용량을 기준으로 결정해야 합니다.
2. 차폐층의 기능 및 전압 정격과의 관계
(1) 내부 및 외부 반도체 차폐의 기능
케이블 도체는 일반적으로 여러 가닥의 전선을 꼬아서 압축한 구조로 이루어져 있습니다. 절연 압출 과정에서 도체 표면과 절연층 사이에 국부적인 틈, 버(burr), 또는 표면 불규칙성이 발생하면 전기장 집중 현상이 나타나 부분 방전 및 트리 방전이 발생하여 전기적 성능이 저하될 수 있습니다. 도체 표면과 절연층 사이에 반도체 재료(도체 차폐층)를 압출 성형하면 절연층과 단단히 접착될 수 있습니다. 반도체층은 도체와 동일한 전위를 가지므로, 두 부분 사이의 틈은 전기장의 영향을 받지 않아 부분 방전을 방지할 수 있습니다.
마찬가지로, 외부 절연 표면과 금속 피복(또는 금속 차폐) 사이의 틈도 특히 고전압 정격에서 부분 방전을 유발할 수 있습니다. 외부 절연 표면에 반도체 재료(절연 차폐) 층을 압출 성형하면 금속 피복과 등전위면을 형성하여 틈 내부의 전기장 효과를 제거하고 부분 방전을 방지할 수 있습니다.
(2) 금속 차폐의 기능
금속 차폐의 기능은 다음과 같습니다. 정상 상태에서 정전 용량 전류를 전도하고, 단락(고장) 전류의 경로 역할을 하며, 절연체 내부에 전기장을 가두어 외부 환경으로의 전자기 간섭을 줄이고, 균일한 전기장(방사형 전기장)을 확보합니다. 3상 4선식 시스템에서는 중성선 역할을 하여 불균형 전류를 전달하고 방사형 방수 기능을 제공하기도 합니다.
3. OW 케이블 소개
OW Cable은 전선 및 케이블 원자재 분야의 선도적인 공급업체로서, 전력 케이블, 통신 케이블 및 특수 케이블 제조에 널리 사용되는 고품질 가교 폴리에틸렌(XLPE), 구리 테이프, 구리선 및 기타 차폐재를 제공합니다. 당사 제품은 국제 표준을 준수하며, 고객에게 신뢰할 수 있는 케이블 차폐 솔루션을 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다.
게시 시간: 2025년 3월 24일