పవర్ కేబుల్ షీల్డింగ్ పొరల నిర్మాణం మరియు పదార్థాలు

వైర్ మరియు కేబుల్ ఉత్పత్తులలో ఉపయోగించే షీల్డింగ్‌లో రెండు పూర్తిగా విభిన్నమైన భావనలు ఉన్నాయి: విద్యుదయస్కాంత షీల్డింగ్ మరియు విద్యుత్ క్షేత్ర షీల్డింగ్. విద్యుదయస్కాంత షీల్డింగ్‌ను, అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్స్‌ను ప్రసారం చేసే కేబుల్స్ (RF కేబుల్స్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్ కేబుల్స్ వంటివి) బాహ్య జోక్యాన్ని కలిగించకుండా నిరోధించడానికి, లేదా బలహీనమైన కరెంట్‌లను ప్రసారం చేసే కేబుల్స్‌కు (సిగ్నల్ లేదా కొలత కేబుల్స్ వంటివి) బాహ్య విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు అంతరాయం కలిగించకుండా అడ్డుకోవడానికి, అలాగే వైర్ల మధ్య క్రాస్‌టాక్‌ను తగ్గించడానికి రూపొందించారు. విద్యుత్ క్షేత్ర షీల్డింగ్‌ను, మధ్యస్థ మరియు అధిక-వోల్టేజ్ పవర్ కేబుల్స్ యొక్క కండక్టర్ ఉపరితలంపై లేదా ఇన్సులేషన్ ఉపరితలంపై ఉండే బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని సమతుల్యం చేయడానికి రూపొందించారు.

1. విద్యుత్ క్షేత్ర కవచ పొరల నిర్మాణం మరియు అవసరాలు

పవర్ కేబుల్స్ యొక్క షీల్డింగ్‌లో కండక్టర్ షీల్డింగ్, ఇన్సులేషన్ షీల్డింగ్ మరియు మెటాలిక్ షీల్డింగ్ ఉంటాయి. సంబంధిత ప్రమాణాల ప్రకారం, 0.6/1kV కంటే ఎక్కువ రేటెడ్ వోల్టేజ్ ఉన్న కేబుల్స్‌కు మెటాలిక్ షీల్డింగ్ పొర ఉండాలి, దీనిని ప్రతి ఇన్సులేటెడ్ కోర్‌కు లేదా మల్టీ-కోర్ స్ట్రాండెడ్ కేబుల్ కోర్‌కు వర్తింపజేయవచ్చు. 3.6/6kV కంటే తక్కువ కాని రేటెడ్ వోల్టేజ్ ఉన్న XLPE-ఇన్సులేటెడ్ కేబుల్స్ మరియు 3.6/6kV కంటే తక్కువ కాని రేటెడ్ వోల్టేజ్ ఉన్న EPR సన్నని-ఇన్సులేటెడ్ కేబుల్స్ (లేదా 6/10kV కంటే తక్కువ కాని రేటెడ్ వోల్టేజ్ ఉన్న మందపాటి-ఇన్సులేటెడ్ కేబుల్స్) కోసం, లోపలి మరియు బయటి సెమీ-కండక్టివ్ షీల్డింగ్ నిర్మాణాలు కూడా అవసరం.

(1) కండక్టర్ షీల్డింగ్ మరియు ఇన్సులేషన్ షీల్డింగ్

కండక్టర్ షీల్డింగ్ (లోపలి సెమీ-కండక్టివ్ షీల్డింగ్) అలోహంగా ఉండాలి, ఇది ఎక్స్‌ట్రూడెడ్ సెమీ-కండక్టివ్ మెటీరియల్ లేదా కండక్టర్ చుట్టూ చుట్టబడిన సెమీ-కండక్టివ్ టేప్, దాని తర్వాత ఎక్స్‌ట్రూడెడ్ సెమీ-కండక్టివ్ లేయర్‌ను కలిగి ఉంటుంది.

ఇన్సులేషన్ షీల్డింగ్ (బాహ్య అర్ధవాహక షీల్డింగ్) అనేది ప్రతి ఇన్సులేటెడ్ కోర్ యొక్క బాహ్య ఉపరితలంపై నేరుగా ఎక్స్‌ట్రూడ్ చేయబడిన ఒక అలోహ అర్ధవాహక పొర. ఇది ఇన్సులేషన్‌కు గట్టిగా అతుక్కొని ఉండవచ్చు లేదా దాని నుండి ఊడదీయగలిగేలా ఉండవచ్చు. ఎక్స్‌ట్రూడ్ చేయబడిన లోపలి మరియు బయటి అర్ధవాహక పొరలు ఇన్సులేషన్‌కు గట్టిగా అతుక్కొని ఉండాలి, వాటి మధ్య నునుపైన అంచులు, స్పష్టమైన పోగుల గుర్తులు, పదునైన అంచులు, కణాలు, కాలిన గుర్తులు లేదా గీతలు ఉండకూడదు. కాలక్రమేణా క్షీణించక ముందు మరియు తర్వాత, కండక్టర్ షీల్డింగ్ పొర యొక్క నిరోధకత 1000 Ω·m మరియు ఇన్సులేషన్ షీల్డింగ్ పొర యొక్క నిరోధకత 500 Ω·m మించకూడదు.

లోపలి మరియు బయటి అర్ధవాహక కవచ పదార్థాలను, సంబంధిత ఇన్సులేషన్ పదార్థాలను (ఉదాహరణకు క్రాస్-లింక్డ్ పాలిథిలిన్, ఇథిలీన్-ప్రొపైలిన్ రబ్బరు మొదలైనవి) కార్బన్ బ్లాక్, యాంటీఆక్సిడెంట్లు, ఇథిలీన్-వినైల్ అసిటేట్ కోపాలిమర్ మరియు ఇతర సంకలితాలతో కలపడం ద్వారా తయారు చేస్తారు. కార్బన్ బ్లాక్ కణాలు పాలిమర్‌లో ఏకరీతిగా వ్యాపించి ఉండాలి, అవి గుంపులుగా ఏర్పడకూడదు లేదా సరిగా వ్యాపించి ఉండకూడదు.

వోల్టేజ్ స్థాయి పెరిగే కొద్దీ లోపలి మరియు బయటి సెమీ-కండక్టివ్ షీల్డింగ్ పొరల మందం పెరుగుతుంది. ఇన్సులేషన్ పొరపై విద్యుత్ క్షేత్ర బలం లోపల ఎక్కువగా మరియు బయట తక్కువగా ఉంటుంది కాబట్టి, సెమీ-కండక్టివ్ షీల్డింగ్ పొరల మందం కూడా బయటి కంటే లోపల ఎక్కువగా ఉండాలి. గతంలో, సరిగ్గా లేని సాగ్ నియంత్రణ వల్ల ఏర్పడే గీతలను లేదా అతి గట్టి రాగి టేపుల వల్ల కలిగే పంక్చర్లను నివారించడానికి, బయటి సెమీ-కండక్టివ్ షీల్డింగ్‌ను లోపలి దాని కంటే కొద్దిగా మందంగా తయారు చేసేవారు. ఇప్పుడు, ఆన్‌లైన్ ఆటోమేటిక్ సాగ్ పర్యవేక్షణ మరియు మెత్తబరిచిన రాగి టేపులతో, లోపలి సెమీ-కండక్టివ్ షీల్డింగ్ పొరను బయటి పొర కంటే కొద్దిగా మందంగా లేదా దానికి సమానంగా తయారు చేయాలి. 6–10–35 kV కేబుళ్ల కోసం, లోపలి పొర మందం సాధారణంగా 0.5–0.6–0.8 మి.మీ. ఉంటుంది.

(2) లోహ కవచం

0.6/1kV కంటే ఎక్కువ రేటెడ్ వోల్టేజ్ ఉన్న కేబుల్స్‌కు లోహపు షీల్డింగ్ పొర ఉండాలి. ఈ లోహపు షీల్డింగ్ పొరను ప్రతి ఇన్సులేటెడ్ కోర్ లేదా కేబుల్ కోర్‌కు పూయాలి. లోహపు షీల్డింగ్‌లో ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ లోహపు టేపులు, లోహపు అల్లికలు, లోహపు తీగల ఏకకేంద్రక పొరలు, లేదా లోహపు తీగలు మరియు లోహపు టేపుల కలయిక ఉండాలి.

ఐరోపా మరియు ఇతర అభివృద్ధి చెందిన దేశాలలో, అధిక షార్ట్-సర్క్యూట్ కరెంట్‌లతో కూడిన రెసిస్టెన్స్-గ్రౌండెడ్ డబుల్-సర్క్యూట్ సిస్టమ్‌ల వాడకం కారణంగా, రాగి తీగ షీల్డింగ్‌ను సాధారణంగా ఉపయోగిస్తారు. కేబుల్ వ్యాసాన్ని తగ్గించడానికి కొంతమంది తయారీదారులు రాగి తీగలను సెపరేషన్ షీత్ లేదా ఔటర్ షీత్‌లో పొందుపరుస్తారు. చైనాలో, రెసిస్టెన్స్-గ్రౌండెడ్ డబుల్-సర్క్యూట్ సిస్టమ్‌లను ఉపయోగించే కొన్ని కీలక ప్రాజెక్టులు మినహా, చాలా సిస్టమ్‌లు ఆర్క్-సప్రెషన్ కాయిల్-గ్రౌండెడ్ సింగిల్-సర్క్యూట్ పవర్ సప్లైలను ఉపయోగిస్తాయి. ఇవి షార్ట్-సర్క్యూట్ కరెంట్‌ను కనిష్ట స్థాయికి పరిమితం చేస్తాయి, కాబట్టి రాగి టేప్ షీల్డింగ్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. కేబుల్ ఫ్యాక్టరీలు కొనుగోలు చేసిన గట్టి రాగి టేపులను ఉపయోగించే ముందు, వాటికి ఒక నిర్దిష్ట సాగే గుణం మరియు తన్యత బలాన్ని (చాలా గట్టిగా ఉంటే ఇన్సులేషన్ షీల్డింగ్ పొరను గీరుతుంది, చాలా మెత్తగా ఉంటే ముడతలు పడతాయి) సాధించడానికి వాటిని చీల్చి, అనీలింగ్ ప్రక్రియ చేస్తాయి. మెత్తటి రాగి టేపులు కేబుల్స్ కోసం కాపర్ టేప్‌కు సంబంధించిన GB/T11091-2005 ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా ఉండాలి.

కాపర్ టేప్ షీల్డింగ్‌లో ఒకదానిపై ఒకటి అతికించిన మెత్తని రాగి టేప్ యొక్క ఒక పొర లేదా ఖాళీలతో హెలికల్ ఆకారంలో చుట్టిన మెత్తని రాగి టేప్ యొక్క రెండు పొరలు ఉండాలి. కాపర్ టేప్ యొక్క సగటు అతివ్యాప్తి రేటు దాని వెడల్పులో (నామమాత్రపు విలువ) 15% ఉండాలి, మరియు కనిష్ట అతివ్యాప్తి రేటు 5% కంటే తక్కువ ఉండకూడదు. సింగిల్-కోర్ కేబుల్స్ కోసం కాపర్ టేప్ యొక్క నామమాత్రపు మందం కనీసం 0.12 మి.మీ మరియు మల్టీ-కోర్ కేబుల్స్ కోసం కనీసం 0.10 మి.మీ ఉండాలి. కాపర్ టేప్ యొక్క కనిష్ట మందం నామమాత్రపు విలువలో 90% కంటే తక్కువ ఉండకూడదు. ఇన్సులేషన్ షీల్డింగ్ యొక్క బయటి వ్యాసం (≤25 మి.మీ లేదా >25 మి.మీ) ఆధారంగా, కాపర్ టేప్ వెడల్పు సాధారణంగా 30–35 మి.మీ ఉంటుంది.

రాగి తీగ షీల్డింగ్‌ను హెలికల్ ఆకారంలో చుట్టిన మెత్తని రాగి తీగలతో తయారు చేస్తారు, దీనిని రాగి తీగలు లేదా రాగి టేపులతో కౌంటర్-హెలికల్ పద్ధతిలో చుట్టి భద్రపరుస్తారు. దీని నిరోధకత GB/T3956-2008 కేబుల్స్ కండక్టర్ల ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా ఉండాలి మరియు దీని నామమాత్రపు క్రాస్-సెక్షనల్ వైశాల్యాన్ని ఫాల్ట్ కరెంట్ సామర్థ్యం ప్రకారం నిర్ణయించాలి. రాగి తీగ షీల్డింగ్‌ను మూడు-కోర్ కేబుల్స్ యొక్క లోపలి షీత్‌పై లేదా సింగిల్-కోర్ కేబుల్స్ యొక్క ఇన్సులేషన్, బయటి సెమీ-కండక్టివ్ షీల్డింగ్ పొర లేదా తగిన లోపలి షీత్‌పై నేరుగా పూయవచ్చు. పక్కపక్కనే ఉన్న రాగి తీగల మధ్య సగటు అంతరం 4 మి.మీ. మించకూడదు. సగటు అంతరం Gని ఈ ఫార్ములాను ఉపయోగించి లెక్కిస్తారు:

ఎక్కడ:
D – రాగి తీగ షీల్డింగ్ కింద ఉన్న కేబుల్ కోర్ యొక్క వ్యాసం, మి.మీ.లలో;
d – రాగి తీగ వ్యాసం, మిల్లీమీటర్లలో;
n – రాగి తీగల సంఖ్య.

2. షీల్డింగ్ పొరల పాత్ర మరియు వోల్టేజ్ స్థాయిలతో వాటి సంబంధం

(1) అంతర్గత మరియు బాహ్య అర్ధవాహక కవచం యొక్క పాత్ర
కేబుల్ కండక్టర్లు సాధారణంగా బహుళ పోగుల తీగల నుండి సంపీడనం చేయబడతాయి. ఇన్సులేషన్ ఎక్స్‌ట్రూషన్ సమయంలో, కండక్టర్ ఉపరితలం మరియు ఇన్సులేషన్ పొర మధ్య ఖాళీలు, బుర్రలు మరియు ఇతర ఉపరితల అసమానతలు ఉండవచ్చు. దీనివల్ల విద్యుత్ క్షేత్రం కేంద్రీకృతమై, స్థానిక ఎయిర్ గ్యాప్ డిశ్చార్జ్ మరియు ట్రీయింగ్ డిశ్చార్జ్‌కు దారితీసి, డైఎలెక్ట్రిక్ పనితీరును తగ్గిస్తుంది. కండక్టర్ ఉపరితలంపై అర్ధవాహక పదార్థం (కండక్టర్ షీల్డింగ్) పొరను ఎక్స్‌ట్రూడ్ చేయడం ద్వారా, అది ఇన్సులేషన్‌తో గట్టి సంపర్కాన్ని నిర్ధారిస్తుంది. అర్ధవాహక పొర మరియు కండక్టర్ ఒకే పొటెన్షియల్‌లో ఉండటం వలన, వాటి మధ్య ఖాళీలు ఉన్నప్పటికీ, విద్యుత్ క్షేత్ర చర్య ఉండదు, తద్వారా పాక్షిక డిశ్చార్జ్‌లను నివారిస్తుంది.

అదేవిధంగా, బయటి ఇన్సులేషన్ ఉపరితలానికి మరియు లోహపు తొడుగుకు (లేదా లోహపు షీల్డింగ్‌కు) మధ్య ఖాళీలు ఉంటాయి, మరియు వోల్టేజ్ స్థాయి ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, ఎయిర్ గ్యాప్ డిశ్చార్జ్ సంభవించే అవకాశం అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. బయటి ఇన్సులేషన్ ఉపరితలంపై ఒక అర్ధవాహక పొరను (ఇన్సులేషన్ షీల్డింగ్) అమర్చడం ద్వారా, లోహపు తొడుగుతో ఒక బయటి సమవిభవ ఉపరితలం ఏర్పడుతుంది, ఇది ఖాళీలలోని విద్యుత్ క్షేత్రాలను తొలగించి, పాక్షిక డిశ్చార్జ్‌లను నివారిస్తుంది.

(2) లోహ కవచం యొక్క పాత్ర

లోహ కవచం యొక్క విధులు: సాధారణ పరిస్థితులలో కెపాసిటివ్ కరెంట్‌ను మోయడం, లోపాల సమయంలో షార్ట్-సర్క్యూట్ కరెంట్‌కు మార్గంగా పనిచేయడం; ఇన్సులేషన్ లోపల విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని పరిమితం చేయడం (బాహ్య విద్యుదయస్కాంత జోక్యాన్ని తగ్గించడం) మరియు ఏకరీతి రేడియల్ విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని నిర్ధారించడం; అసమతుల్య కరెంట్‌ను మోయడానికి త్రీ-ఫేజ్ ఫోర్-వైర్ వ్యవస్థలలో న్యూట్రల్ లైన్‌గా పనిచేయడం; మరియు రేడియల్ వాటర్-బ్లాకింగ్ రక్షణను అందించడం.