전선 및 케이블 제품에 사용되는 차폐는 전자파 차폐와 전기장 차폐라는 완전히 다른 두 가지 개념을 가지고 있습니다. 전자파 차폐는 고주파 신호를 전송하는 케이블(예: RF 케이블 및 전자 케이블)이 외부 간섭을 유발하는 것을 방지하거나, 외부 전자파가 약한 전류를 전송하는 케이블(예: 신호 또는 측정 케이블)에 간섭하는 것을 차단하고, 전선 간의 누화를 줄이기 위해 설계되었습니다. 전기장 차폐는 중전압 및 고전압 전력 케이블의 도체 표면 또는 절연 표면에서 발생하는 강한 전기장의 균형을 맞추기 위해 설계되었습니다.
1. 전계 차폐층의 구조 및 요구 사항
전력 케이블의 차폐에는 도체 차폐, 절연 차폐, 금속 차폐가 포함됩니다. 관련 표준에 따라 정격 전압이 0.6/1kV를 초과하는 케이블은 금속 차폐층을 설치해야 하며, 이 차폐층은 각 절연 코어 또는 다심 연선 케이블 코어에 적용될 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 두꺼운 절연 케이블)의 경우, 내부 및 외부 반도체 차폐 구조도 요구됩니다.
(1) 도체 차폐 및 절연 차폐
도체 차폐(내부 반도체 차폐)는 비금속이어야 하며, 압출 반도체 재료나 도체 주위에 감긴 반도체 테이프에 이어서 압출 반도체 층을 덧대야 합니다.
절연 차폐(외부 반도체 차폐)는 각 절연 코어의 외부 표면에 직접 압출 성형된 비금속 반도체층으로, 절연체에 단단히 접합되거나 절연체에서 벗겨낼 수 있습니다. 압출 성형된 내부 및 외부 반도체층은 절연체에 단단히 접합되어야 하며, 접합면은 매끄럽고, 눈에 띄는 연선 흔적이 없어야 하며, 날카로운 모서리, 이물질, 그을음 또는 긁힘이 없어야 합니다. 노화 전후의 저항률은 도체 차폐층의 경우 1000Ω·m, 절연 차폐층의 경우 500Ω·m를 초과해서는 안 됩니다.
내부 및 외부 반도체 차폐재는 해당 절연 재료(가교 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 고무 등)에 카본 블랙, 산화방지제, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 및 기타 첨가제를 혼합하여 제조됩니다. 카본 블랙 입자는 폴리머 내에 균일하게 분산되어야 하며, 응집이나 분산 불량이 없어야 합니다.
내부 및 외부 반도체 차폐층의 두께는 전압 레벨에 따라 증가합니다. 절연층의 전계 강도는 내부가 더 높고 외부가 더 낮기 때문에 반도체 차폐층의 두께도 내부가 외부보다 두꺼워야 합니다. 과거에는 처짐 제어 불량으로 인한 긁힘이나 너무 단단한 구리 테이프로 인한 천공을 방지하기 위해 외부 반도체 차폐층을 내부보다 약간 두껍게 만들었습니다. 이제 온라인 자동 처짐 모니터링과 어닐링된 연성 구리 테이프를 사용하면 내부 반도체 차폐층을 외부층보다 약간 두껍거나 동일하게 만들 수 있습니다. 6–10–35 kV 케이블의 경우 내부층 두께는 일반적으로 0.5–0.6–0.8 mm입니다.
(2) 금속 차폐
정격 전압이 0.6/1kV를 초과하는 케이블에는 금속 차폐층이 있어야 합니다. 금속 차폐층은 각 절연 코어 또는 케이블 코어에 적용해야 합니다. 금속 차폐는 하나 이상의 금속 테이프, 금속 편조, 금속선의 동심원 층, 또는 금속선과 금속 테이프의 조합으로 구성되어야 합니다.
유럽 및 기타 선진국에서는 단락 전류가 높은 저항 접지 이중 회로 시스템을 사용하기 때문에 구리선 차폐가 일반적으로 사용됩니다. 일부 제조업체는 케이블 직경을 줄이기 위해 구리선을 분리 시스 또는 외부 시스에 매립합니다. 중국에서는 저항 접지 이중 회로 시스템을 사용하는 일부 주요 프로젝트를 제외하고 대부분의 시스템이 아크 억제 코일 접지 단일 회로 전원 공급 장치를 사용합니다. 이는 단락 전류를 최소화하여 구리 테이프 차폐를 사용할 수 있도록 합니다. 케이블 공장에서는 구매한 경질 구리 테이프를 슬릿팅 및 어닐링 처리하여 특정 신장률과 인장 강도를 얻은 후 사용합니다(너무 경질이면 절연 차폐층이 긁히고, 너무 연질이면 주름이 생깁니다). 연질 구리 테이프는 GB/T11091-2005 케이블용 구리 테이프를 준수해야 합니다.
구리 테이프 차폐는 연성 구리 테이프 한 겹을 겹쳐 감거나, 나선형으로 감은 연성 구리 테이프 두 겹을 간격을 두고 감아야 합니다. 구리 테이프의 평균 겹침률은 폭(공칭값)의 15%여야 하며, 최소 겹침률은 5% 이상이어야 합니다. 구리 테이프의 공칭 두께는 단심 케이블의 경우 최소 0.12mm, 다심 케이블의 경우 최소 0.10mm여야 합니다. 구리 테이프의 최소 두께는 공칭값의 90% 이상이어야 합니다. 절연 차폐의 외경(≤25mm 또는 >25mm)에 따라 구리 테이프 폭은 일반적으로 30~35mm입니다.
구리선 차폐는 나선형으로 감긴 연성 구리선을 구리선 또는 구리 테이프로 감아 고정하는 방식으로 제작됩니다. 차폐 저항은 GB/T3956-2008 케이블 도체의 요건을 충족해야 하며, 공칭 단면적은 고장 전류 용량에 따라 결정되어야 합니다. 구리선 차폐는 3심 케이블의 내부 피복 위에 적용하거나, 절연체, 외부 반도체 차폐층 또는 단심 케이블의 적절한 내부 피복 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 아래의 케이블 코어 직경(mm)
d – 구리선의 직경(mm)
n – 구리선의 수.
2. 차폐층의 역할과 전압 레벨과의 관계
(1) 내부 및 외부 반도체 차폐의 역할
케이블 도체는 일반적으로 여러 가닥의 연선을 압축하여 만듭니다. 절연 압출 과정에서 도체 표면과 절연층 사이에 간극, 버(burr) 및 기타 표면 요철이 발생할 수 있으며, 이는 전계 집중을 유발하여 국부적인 공극 방전 및 트리 방전을 초래하고 유전 성능을 저하시킵니다. 도체 표면 위에 반도체 물질층(도체 차폐층)을 압출함으로써 절연체와의 밀착성을 확보합니다. 반도체층과 도체는 동일한 전위를 가지므로, 두 층 사이에 간극이 있어도 전계 작용이 일어나지 않아 부분 방전을 방지합니다.
마찬가지로, 외부 절연 표면과 금속 피복(또는 금속 차폐) 사이에는 간극이 있으며, 전압 레벨이 높을수록 공극 방전이 발생할 가능성이 더 높습니다. 외부 절연 표면에 반도체층(절연 차폐)을 압출함으로써 금속 피복과 외부 등전위면이 형성되어 간극의 전계를 제거하고 부분 방전을 방지합니다.
(2) 금속차폐의 역할
금속 차폐의 기능은 다음과 같습니다. 정상 조건에서 용량성 전류를 전달하고, 고장 시 단락 전류의 경로 역할을 합니다. 절연체 내의 전기장을 제한하여 외부 전자기 간섭을 줄이고 균일한 방사형 전기장을 보장합니다. 3상 4선식 시스템에서 중성선 역할을 하여 불균형 전류를 전달합니다. 방사형 방수 보호 기능을 제공합니다.
게시 시간: 2025년 7월 28일