Perisai yang digunakan dalam produk wayar dan kabel mempunyai dua konsep yang sama sekali berbeza: perisai elektromagnet dan perisai medan elektrik. Perisai elektromagnet direka bentuk untuk menghalang kabel yang menghantar isyarat frekuensi tinggi (seperti kabel RF dan kabel elektronik) daripada menyebabkan gangguan luaran atau untuk menyekat gelombang elektromagnet luaran daripada mengganggu kabel yang menghantar arus lemah (seperti kabel isyarat atau pengukuran), serta untuk mengurangkan crosstalk antara wayar. Perisai medan elektrik direka bentuk untuk mengimbangi medan elektrik yang kuat pada permukaan konduktor atau permukaan penebat kabel kuasa voltan sederhana dan tinggi.
1. Struktur dan Keperluan Lapisan Perisai Medan Elektrik
Pelindung kabel kuasa merangkumi pelindung konduktor, pelindung penebat, dan pelindung logam. Mengikut piawaian yang berkaitan, kabel dengan voltan undian lebih besar daripada 0.6/1kV harus mempunyai lapisan pelindung logam, yang boleh digunakan pada setiap teras bertebat atau pada teras kabel terkandas berbilang teras. Bagi kabel bertebat XLPE dengan voltan undian tidak kurang daripada 3.6/6kV dan kabel bertebat nipis EPR dengan voltan undian tidak kurang daripada 3.6/6kV (atau kabel bertebat tebal dengan voltan undian tidak kurang daripada 6/10kV), struktur pelindung separa konduktif dalaman dan luaran juga diperlukan.
(1) Perisai Konduktor dan Perisai Penebat
Pelindung konduktor (pelindung separa konduktif dalaman) hendaklah bukan logam, yang terdiri daripada bahan separa konduktif tersemperit atau pita separa konduktif yang dibalut di sekeliling konduktor diikuti oleh lapisan separa konduktif tersemperit.
Pelindung penebat (pelindung separa konduktif luar) ialah lapisan separa konduktif bukan logam yang diekstrusi terus ke permukaan luar setiap teras bertebat, yang boleh diikat rapat atau dikupas daripada penebat. Lapisan separa konduktif dalam dan luar yang diekstrusi hendaklah diikat rapat pada penebat, dengan antara muka yang licin, tiada tanda untaian yang jelas, dan tiada tepi tajam, zarah, tanda hangus atau calar. Kerintangan sebelum dan selepas penuaan tidak boleh melebihi 1000 Ω·m untuk lapisan pelindung konduktor dan 500 Ω·m untuk lapisan pelindung penebat.
Bahan pelindung separa konduktif dalam dan luar dibuat dengan mencampurkan bahan penebat yang sepadan (seperti polietilena berangkai silang, getah etilena-propilena, dll.) dengan karbon hitam, antioksidan, kopolimer etilena-vinil asetat dan bahan tambahan lain. Zarah karbon hitam hendaklah tersebar secara seragam di dalam polimer, tanpa aglomerasi atau penyebaran yang lemah.
Ketebalan lapisan pelindung separa konduktif dalam dan luar meningkat dengan tahap voltan. Oleh kerana kekuatan medan elektrik pada lapisan penebat adalah lebih tinggi di dalam dan lebih rendah di luar, ketebalan lapisan pelindung separa konduktif juga harus lebih besar di dalam berbanding di luar. Pada masa lalu, pelindung separa konduktif luar dibuat sedikit lebih tebal daripada bahagian dalam untuk mengelakkan calar akibat kawalan kendur yang lemah atau tebuk yang disebabkan oleh pita kuprum yang terlalu keras. Kini, dengan pemantauan kendur automatik dalam talian dan pita kuprum lembut yang disepuh lindap, lapisan pelindung separa konduktif dalam harus dibuat sedikit lebih tebal atau sama dengan lapisan luar. Untuk kabel 6–10–35 kV, ketebalan lapisan dalam secara amnya adalah 0.5–0.6–0.8 mm.
(2) Perisai Logam
Kabel dengan voltan undian lebih besar daripada 0.6/1kV harus mempunyai lapisan pelindung logam. Lapisan pelindung logam harus digunakan pada setiap teras bertebat atau teras kabel. Pelindung logam harus terdiri daripada satu atau lebih pita logam, jalinan logam, lapisan wayar logam sepusat, atau gabungan wayar logam dan pita logam.
Di Eropah dan negara maju lain, disebabkan oleh penggunaan sistem litar berganda berbumi rintangan dengan arus litar pintas yang lebih tinggi, pelindung dawai kuprum biasanya digunakan. Sesetengah pengeluar memasukkan wayar kuprum ke dalam sarung pemisah atau sarung luar untuk mengurangkan diameter kabel. Di China, kecuali beberapa projek utama yang menggunakan sistem litar berganda berbumi rintangan, kebanyakan sistem menggunakan bekalan kuasa litar tunggal berbumi gegelung penindasan arka, yang mengehadkan arus litar pintas kepada minimum, jadi pelindung pita kuprum boleh digunakan. Kilang kabel memproses pita kuprum keras yang dibeli dengan cara memotong dan menyepuh untuk mencapai pemanjangan dan kekuatan tegangan tertentu (terlalu keras akan menggaru lapisan pelindung penebat, terlalu lembut akan berkedut) sebelum digunakan. Pita kuprum lembut hendaklah mematuhi GB/T11091-2005 Pita Tembaga untuk Kabel.
Pelindung pita kuprum hendaklah terdiri daripada satu lapisan pita kuprum lembut yang bertindih atau dua lapisan pita kuprum lembut yang dibalut secara heliks dengan jurang. Kadar pertindihan purata pita kuprum hendaklah 15% daripada lebarnya (nilai nominal), dan kadar pertindihan minimum hendaklah tidak kurang daripada 5%. Ketebalan nominal pita kuprum hendaklah sekurang-kurangnya 0.12 mm untuk kabel teras tunggal dan sekurang-kurangnya 0.10 mm untuk kabel berbilang teras. Ketebalan minimum pita kuprum hendaklah tidak kurang daripada 90% daripada nilai nominal. Bergantung pada diameter luar pelindung penebat (≤25 mm atau >25 mm), lebar pita kuprum biasanya 30–35 mm.
Pelindung dawai kuprum diperbuat daripada dawai kuprum lembut yang dililit secara heliks, diikat dengan pembalut heliks balas daripada dawai kuprum atau pita kuprum. Rintangannya hendaklah memenuhi keperluan GB/T3956-2008 Konduktor Kabel, dan luas keratan rentas nominalnya hendaklah ditentukan mengikut kapasiti arus gangguan. Pelindung dawai kuprum boleh digunakan di atas sarung dalam kabel tiga teras atau terus di atas penebat, lapisan pelindung separa konduktif luar, atau sarung dalam kabel teras tunggal yang sesuai. Jurang purata antara dawai kuprum bersebelahan tidak boleh melebihi 4 mm. Jurang purata G dikira menggunakan formula:
di mana:
D – diameter teras kabel di bawah pelindung dawai kuprum, dalam mm;
d – diameter dawai kuprum, dalam mm;
n – bilangan wayar kuprum.
2. Peranan Lapisan Pelindung dan Hubungannya dengan Aras Voltan
(1) Peranan Perisai Separa Konduktif Dalam dan Luar
Konduktor kabel biasanya dipadatkan daripada berbilang wayar terkandas. Semasa penyemperitan penebat, jurang, gerinda dan ketidakteraturan permukaan lain mungkin wujud antara permukaan konduktor dan lapisan penebat, menyebabkan kepekatan medan elektrik, yang membawa kepada pelepasan jurang udara setempat dan pelepasan pepohonan, dan mengurangkan prestasi dielektrik. Dengan menyemperitkan lapisan bahan separa konduktif (pelindung konduktor) di atas permukaan konduktor, ia memastikan sentuhan ketat dengan penebat. Oleh kerana lapisan separa konduktif dan konduktor berada pada potensi yang sama, walaupun terdapat jurang di antara mereka, tidak akan ada tindakan medan elektrik, sekali gus mencegah pelepasan separa.
Begitu juga, terdapat jurang antara permukaan penebat luar dan sarung logam (atau perisai logam), dan semakin tinggi tahap voltan, semakin besar kemungkinan pelepasan jurang udara akan berlaku. Dengan mengekstrusi lapisan separa konduktif (perisai penebat) pada permukaan penebat luar, permukaan saksama keupayaan luar dibentuk dengan sarung logam, menghapuskan medan elektrik dalam jurang dan mencegah pelepasan separa.
(2) Peranan Perisai Logam
Fungsi perisai logam termasuk: membawa arus kapasitif dalam keadaan biasa, berfungsi sebagai laluan untuk arus litar pintas semasa kerosakan; mengurung medan elektrik dalam penebat (mengurangkan gangguan elektromagnet luaran) dan memastikan medan elektrik jejarian yang seragam; bertindak sebagai talian neutral dalam sistem empat wayar tiga fasa untuk membawa arus tidak seimbang; dan menyediakan perlindungan penyekat air jejarian.
Masa siaran: 28 Julai 2025