전선 및 케이블 제품에 사용되는 차폐는 전자기 차폐와 전기장 차폐라는 완전히 다른 두 가지 개념으로 나뉩니다. 전자기 차폐는 고주파 신호를 전송하는 케이블(예: RF 케이블 및 전자 케이블)이 외부 간섭을 일으키는 것을 방지하거나, 약한 전류를 전송하는 케이블(예: 신호 케이블 또는 측정 케이블)이 외부 전자기파의 간섭을 받는 것을 차단하고, 전선 간의 누화를 줄이기 위해 설계되었습니다. 전기장 차폐는 중전압 및 고전압 전력 케이블의 도체 표면 또는 절연 표면에서 발생하는 강한 전기장을 상쇄하도록 설계되었습니다.
1. 전기장 차폐층의 구조 및 요구 사항
전력 케이블의 차폐는 도체 차폐, 절연 차폐 및 금속 차폐를 포함합니다. 관련 표준에 따르면 정격 전압이 0.6/1kV를 초과하는 케이블은 금속 차폐층을 가져야 하며, 이는 각 절연 코어 또는 다심 연선 케이블 코어에 적용할 수 있습니다. 정격 전압이 3.6/6kV 이상인 XLPE 절연 케이블과 정격 전압이 3.6/6kV 이상인 EPR 박절연 케이블(또는 정격 전압이 6/10kV 이상인 후절연 케이블)의 경우, 내외부 반도체 차폐 구조도 필요합니다.
(1) 도체 차폐 및 절연 차폐
도체 차폐(내부 반도체 차폐)는 비금속 재질이어야 하며, 압출 반도체 재료 또는 도체 주위에 반도체 테이프를 감은 후 압출 반도체 층을 덧씌운 형태로 구성되어야 합니다.
절연 차폐층(외부 반도체 차폐층)은 각 절연 코어의 외표면에 직접 압출되는 비금속 반도체층으로, 절연체에 단단히 접착되거나 박리될 수 있습니다. 압출된 내부 및 외부 반도체층은 절연체에 단단히 접착되어야 하며, 계면이 매끄럽고, 눈에 띄는 가닥 자국이나 날카로운 모서리, 입자, 그을음 자국, 긁힘이 없어야 합니다. 노화 전후의 저항률은 도체 차폐층의 경우 1000Ω·m, 절연 차폐층의 경우 500Ω·m를 초과해서는 안 됩니다.
내외부 반도체 차폐재는 해당 절연재료(가교 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 고무 등)에 카본 블랙, 산화방지제, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 및 기타 첨가제를 혼합하여 제조한다. 카본 블랙 입자는 응집이나 분산 불량 없이 고분자 내에 균일하게 분산되어야 한다.
내외부 반도체 차폐층의 두께는 전압 레벨에 따라 증가합니다. 절연층의 전기장 세기는 내부가 외부보다 강하기 때문에 반도체 차폐층의 두께 또한 외부보다 내부가 더 두꺼워야 합니다. 과거에는 처짐 제어 불량으로 인한 긁힘이나 지나치게 단단한 동 테이프로 인한 손상을 방지하기 위해 외부 반도체 차폐층을 내부보다 약간 더 두껍게 만들었습니다. 그러나 현재는 온라인 자동 처짐 모니터링 시스템과 연질 소둔 동 테이프를 사용하기 때문에 내부 반도체 차폐층을 외부층보다 약간 더 두껍게 하거나 동일하게 만들어야 합니다. 6~10~35kV 케이블의 경우, 내부 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 코어 또는 케이블 코어에 적용되어야 합니다. 금속 차폐는 하나 이상의 금속 테이프, 금속 편조, 동심원 형태의 금속선 또는 금속선과 금속 테이프의 조합으로 구성될 수 있습니다.
유럽 및 기타 선진국에서는 단락 전류가 높은 저항 접지 이중 회로 시스템을 사용하기 때문에 구리선 차폐가 일반적으로 사용됩니다. 일부 제조업체는 케이블 직경을 줄이기 위해 분리 피복이나 외피에 구리선을 내장하기도 합니다. 중국에서는 저항 접지 이중 회로 시스템을 사용하는 일부 주요 프로젝트를 제외하고는 대부분 아크 억제 코일 접지 단일 회로 전원을 사용하므로 단락 전류가 최소화되어 구리 테이프 차폐를 사용할 수 있습니다. 케이블 공장에서는 구입한 경질 구리 테이프를 슬리팅 및 어닐링 처리하여 특정 연신율과 인장 강도를 얻도록 가공한 후 사용합니다(너무 경질이면 절연 차폐층에 흠집이 생기고, 너무 연질이면 주름이 생깁니다). 연질 구리 테이프는 GB/T11091-2005 케이블용 구리 테이프 규격을 준수해야 합니다.
구리 테이프 차폐는 겹쳐진 연질 구리 테이프 한 겹 또는 간격을 두고 나선형으로 감긴 연질 구리 테이프 두 겹으로 구성되어야 합니다. 구리 테이프의 평균 겹침률은 폭(공칭값)의 15% 이상이어야 하며, 최소 겹침률은 5% 이상이어야 합니다. 구리 테이프의 공칭 두께는 단심 케이블의 경우 최소 0.12mm, 다심 케이블의 경우 최소 0.10mm 이상이어야 합니다. 구리 테이프의 최소 두께는 공칭값의 90% 이상이어야 합니다. 절연 차폐의 외경(≤25mm 또는 >25mm)에 따라 구리 테이프의 폭은 일반적으로 30~35mm입니다.
구리선 차폐는 나선형으로 감긴 연질 구리선으로 만들어지며, 반대 방향으로 감은 구리선 또는 구리 테이프로 고정됩니다. 저항은 GB/T3956-2008 케이블 도체 규격의 요구 사항을 충족해야 하며, 공칭 단면적은 고장 전류 용량에 따라 결정되어야 합니다. 구리선 차폐는 3심 케이블의 내피 위에 적용하거나, 단심 케이블의 경우 절연체, 외부 반도체 차폐층 또는 적절한 내피 위에 직접 적용할 수 있습니다. 인접한 구리선 사이의 평균 간격은 4mm를 초과해서는 안 됩니다. 평균 간격 G는 다음 공식을 사용하여 계산합니다.
어디:
D – 구리선 차폐 아래 케이블 심선의 직경(mm);
d – 구리선의 직경(mm);
n – 구리선의 개수.
2. 차폐층의 역할과 전압 레벨과의 관계
(1) 내부 및 외부 반도체 차폐의 역할
케이블 도체는 일반적으로 여러 가닥의 전선을 압축하여 만들어집니다. 절연 압출 과정에서 도체 표면과 절연층 사이에 틈, 버(burr) 및 기타 표면 불규칙성이 발생할 수 있으며, 이는 전기장 집중을 유발하여 국부적인 공극 방전 및 트리 방전을 일으키고 절연 성능을 저하시킵니다. 도체 표면에 반도체 재료(도체 차폐층) 층을 압출함으로써 절연층과의 밀착 접촉을 확보할 수 있습니다. 반도체층과 도체는 동일한 전위를 가지므로, 둘 사이에 틈이 있더라도 전기장 작용이 발생하지 않아 부분 방전을 방지할 수 있습니다.
마찬가지로, 외부 절연 표면과 금속 피복(또는 금속 차폐) 사이에는 틈이 있으며, 전압 레벨이 높을수록 공극 방전이 발생할 가능성이 커집니다. 외부 절연 표면에 반도체층(절연 차폐)을 압출 성형함으로써 금속 피복과 함께 외부 등전위면을 형성하여 틈의 전기장을 제거하고 부분 방전을 방지할 수 있습니다.
(2) 금속 차폐의 역할
금속 차폐의 기능은 다음과 같습니다. 정상 작동 시 정전 용량 전류를 전달하고, 고장 발생 시 단락 전류의 경로 역할을 하며, 절연체 내부에 전기장을 가두어 외부 전자기 간섭을 줄이고 균일한 방사형 전기장을 유지합니다. 또한 3상 4선식 시스템에서 중성선 역할을 하여 불균형 전류를 전달하고, 방사형 방수 기능을 제공합니다.
게시 시간: 2025년 7월 28일