Stínění používané v drátových a kabelových výrobcích má dva zcela odlišné koncepty: elektromagnetické stínění a stínění elektrického pole. Elektromagnetické stínění je navrženo tak, aby zabránilo vnějšímu rušení kabelů přenášejících vysokofrekvenční signály (jako jsou VF kabely a elektronické kabely) nebo aby blokovalo rušení vnějších elektromagnetických vln kabely přenášejícími slabé proudy (jako jsou signální nebo měřicí kabely), a také aby se snížilo přeslech mezi vodiči. Stínění elektrického pole je navrženo tak, aby vyvažovalo silné elektrické pole na povrchu vodiče nebo na izolačním povrchu středněnapěťových a vysokonapěťových silových kabelů.
1. Struktura a požadavky na vrstvy stínění elektrického pole
Stínění silových kabelů zahrnuje stínění vodičů, stínění izolace a kovové stínění. Podle příslušných norem by kabely se jmenovitým napětím vyšším než 0,6/1 kV měly mít kovovou stínící vrstvu, kterou lze aplikovat na každou izolovanou žílu nebo na jádro vícežilového lankového kabelu. U kabelů s XLPE izolací se jmenovitým napětím nejméně 3,6/6 kV a u kabelů s tenkou izolací EPR se jmenovitým napětím nejméně 3,6/6 kV (nebo u kabelů se silnou izolací se jmenovitým napětím nejméně 6/10 kV) se rovněž vyžaduje vnitřní a vnější polovodivé stínění.
(1) Stínění vodičů a stínění izolace
Stínění vodiče (vnitřní polovodivé stínění) by mělo být nekovové a mělo by se skládat z extrudovaného polovodivého materiálu nebo polovodivé pásky omotané kolem vodiče, na kterou následuje extrudovaná polovodivá vrstva.
Izolační stínění (vnější polovodivé stínění) je nekovová polovodivá vrstva nanesená přímo na vnější povrch každého izolovaného jádra, která může být buď pevně spojena s izolací, nebo z ní odlupovatelná. Extrudovaná vnitřní a vnější polovodivá vrstva by měly být pevně spojeny s izolací, s hladkými rozhraními, bez viditelných stop po drátech a bez ostrých hran, částic, stop po opálení nebo škrábanců. Měrný odpor před a po stárnutí by neměl překročit 1000 Ω·m pro stínící vrstvu vodiče a 500 Ω·m pro stínící vrstvu izolace.
Vnitřní a vnější polovodivé stínící materiály se vyrábějí smícháním odpovídajících izolačních materiálů (jako je zesítěný polyethylen, ethylen-propylenový kaučuk atd.) se sazemi, antioxidanty, kopolymerem ethylen-vinylacetátu a dalšími přísadami. Částice sazí by měly být v polymeru rovnoměrně rozptýleny, bez shlukování nebo špatné disperze.
Tloušťka vnitřní a vnější polovodivé stínící vrstvy se zvyšuje s úrovní napětí. Protože intenzita elektrického pole na izolační vrstvě je uvnitř vyšší a vně nižší, měla by být tloušťka polovodivých stínící vrstvy také uvnitř větší než vně. Dříve se vnější polovodivé stínění vyrábělo o něco silnější než vnitřní, aby se zabránilo poškrábání v důsledku špatné kontroly průhybu nebo propíchnutí způsobeného příliš tvrdými měděnými páskami. Nyní, s online automatickým monitorováním průhybu a žíhanými měkkými měděnými páskami, by měla být vnitřní polovodivá stínící vrstva vyrobena o něco silnější nebo stejná jako vnější vrstva. U kabelů 6–10–35 kV je tloušťka vnitřní vrstvy obvykle 0,5–0,6–0,8 mm.
(2) Kovové stínění
Kabely se jmenovitým napětím vyšším než 0,6/1 kV by měly mít kovovou stínící vrstvu. Kovová stínící vrstva by měla být aplikována na každé izolované jádro nebo jádro kabelu. Kovové stínění by mělo sestávat z jedné nebo více kovových pásek, kovových opletení, soustředných vrstev kovových drátů nebo kombinace kovových drátů a kovových pásek.
V Evropě a dalších rozvinutých zemích se kvůli používání odporově uzemněných dvouobvodových systémů s vyššími zkratovými proudy běžně používá stínění měděnými dráty. Někteří výrobci vkládají měděné dráty do separačního pláště nebo vnějšího pláště, aby se zmenšil průměr kabelu. V Číně, s výjimkou některých klíčových projektů, které používají odporově uzemněné dvouobvodové systémy, většina systémů používá jednoobvodové napájecí zdroje s uzemněním cívkou s potlačením oblouku, které minimalizují zkratový proud, takže lze použít stínění měděnou páskou. Kabelové továrny zpracovávají zakoupené tvrdé měděné pásky řezáním a žíháním, aby se dosáhlo určitého prodloužení a pevnosti v tahu (příliš tvrdé pásky poškrábou izolační stínicí vrstvu, příliš měkké se zvrásní) před použitím. Měkké měděné pásky by měly splňovat normu GB/T11091-2005 Měděné pásky pro kabely.
Stínění měděnou páskou by se mělo skládat z jedné vrstvy překrývající se měkké měděné pásky nebo dvou vrstev spirálovitě ovinuté měkké měděné pásky s mezerami. Průměrná míra překrytí měděné pásky by měla být 15 % její šířky (nominální hodnota) a minimální míra překrytí by neměla být menší než 5 %. Jmenovitá tloušťka měděné pásky by měla být alespoň 0,12 mm pro jednožilové kabely a alespoň 0,10 mm pro vícežilové kabely. Minimální tloušťka měděné pásky by neměla být menší než 90 % jmenovité hodnoty. V závislosti na vnějším průměru izolačního stínění (≤25 mm nebo >25 mm) je šířka měděné pásky obvykle 30–35 mm.
Stínění měděnými dráty je vyrobeno ze spirálovitě vinutých měkkých měděných drátů, zajištěných protišroubovitým ovinutím z měděných drátů nebo měděných pásek. Jeho odpor by měl splňovat požadavky normy GB/T3956-2008 Vodiče kabelů a jeho jmenovitý průřez by měl být určen podle proudové kapacity. Stínění měděnými dráty lze aplikovat přes vnitřní plášť třížilových kabelů nebo přímo přes izolaci, vnější polovodivou stínící vrstvu nebo vhodný vnitřní plášť jednožilových kabelů. Průměrná mezera mezi sousedními měděnými dráty by neměla překročit 4 mm. Průměrná mezera G se vypočítá pomocí vzorce:
kde:
D – průměr jádra kabelu pod stíněním z měděného drátu v mm;
d – průměr měděného drátu v mm;
n – počet měděných drátů.
2. Úloha stínící vrstvy a jejich vztah k napěťovým úrovním
(1) Úloha vnitřního a vnějšího polovodivého stínění
Kabelové vodiče jsou obvykle zhutněny z vícevláknových drátů. Během extruze izolace se mohou mezi povrchem vodiče a izolační vrstvou vyskytovat mezery, otřepy a další povrchové nerovnosti, které způsobují koncentraci elektrického pole a vedou k lokálnímu výboji ve vzduchové mezeře a stromovému výboji a snižují dielektrické vlastnosti. Extruzí vrstvy polovodivého materiálu (stínění vodiče) na povrch vodiče je zajištěn těsný kontakt s izolací. Protože polovodivá vrstva a vodič mají stejný potenciál, i když mezi nimi existují mezery, nedojde k působení elektrického pole, čímž se zabrání částečným výbojům.
Podobně existují mezery mezi vnějším izolačním povrchem a kovovým pláštěm (nebo kovovým stíněním) a čím vyšší je úroveň napětí, tím je pravděpodobnější, že dojde k výboji ve vzduchové mezeře. Vytlačením polovodivé vrstvy (izolačního stínění) na vnější izolační povrch se vytvoří vnější ekvipotenciální povrch s kovovým pláštěm, čímž se eliminují elektrická pole v mezerách a zabrání se částečným výbojům.
(2) Úloha kovového stínění
Funkce kovového stínění zahrnují: vedení kapacitního proudu za normálních podmínek, slouží jako cesta pro zkratový proud při poruchách; omezuje elektrické pole uvnitř izolace (snižuje vnější elektromagnetické rušení) a zajišťuje rovnoměrné radiální elektrické pole; působí jako neutrální vodič v třífázových čtyřvodičových systémech pro vedení nevyváženého proudu; a poskytuje radiální ochranu proti blokování vody.
Čas zveřejnění: 28. července 2025