დენის კაბელის დამცავი ფენების სტრუქტურა და მასალები

მავთულხლართებსა და კაბელებში გამოყენებულ ეკრანირებას ორი სრულიად განსხვავებული კონცეფცია აქვს: ელექტრომაგნიტური ეკრანირება და ელექტრული ველის ეკრანირება. ელექტრომაგნიტური ეკრანირება შექმნილია იმისთვის, რომ მაღალი სიხშირის სიგნალების გადამცემი კაბელები (მაგალითად, რადიოსიხშირული კაბელები და ელექტრონული კაბელები) არ გამოიწვიონ გარე ჩარევა ან დაბლოკოს გარე ელექტრომაგნიტური ტალღები, რომლებიც ხელს უშლიან სუსტი დენების გადამცემ კაბელებს (მაგალითად, სიგნალის ან გაზომვის კაბელები), ასევე შეამციროს მავთულებს შორის ჯვარედინი დიაპაზონი. ელექტრული ველის ეკრანირება შექმნილია გამტარის ზედაპირზე ან საშუალო და მაღალი ძაბვის დენის კაბელების იზოლაციის ზედაპირზე ძლიერი ელექტრული ველის დასაბალანსებლად.

1. ელექტრული ველის დამცავი ფენების სტრუქტურა და მოთხოვნები

დენის კაბელების დაცვა მოიცავს გამტარის დაცვას, იზოლაციის დაცვას და ლითონის დაცვას. შესაბამისი სტანდარტების თანახმად, 0.6/1 კვ-ზე მეტი ნომინალური ძაბვის მქონე კაბელებს უნდა ჰქონდეთ ლითონის დამცავი ფენა, რომლის დატანა შესაძლებელია თითოეულ იზოლირებულ ბირთვზე ან მრავალბირთვიან ჯაჭვიან კაბელის ბირთვზე. XLPE იზოლირებული კაბელებისთვის, რომელთა ნომინალური ძაბვა არანაკლებ 3.6/6 კვ-ია, და EPR თხელი იზოლირებული კაბელებისთვის, რომელთა ნომინალური ძაბვა არანაკლებ 3.6/6 კვ-ია (ან სქელი იზოლირებული კაბელებისთვის, რომელთა ნომინალური ძაბვა არანაკლებ 6/10 კვ-ია), ასევე საჭიროა შიდა და გარე ნახევარგამტარი დამცავი სტრუქტურები.

(1) გამტარის და იზოლაციის დაცვა

გამტარის ეკრანირება (შიდა ნახევარგამტარი ეკრანირება) უნდა იყოს არალითონური, შედგებოდეს ექსტრუდირებული ნახევარგამტარი მასალისგან ან გამტარზე შემოხვეული ნახევარგამტარი ლენტისგან, რომელსაც მოჰყვება ექსტრუდირებული ნახევარგამტარი ფენა.

იზოლაციის ეკრანირება (გარე ნახევარგამტარი ეკრანირება) არის არამეტალის ნახევარგამტარი ფენა, რომელიც პირდაპირ თითოეული იზოლირებული ბირთვის გარე ზედაპირზეა გამოწეული და რომლის მჭიდროდ მიმაგრება ან იზოლაციისგან მოშორება შესაძლებელია. გამოწეული შიდა და გარე ნახევარგამტარი ფენები მჭიდროდ უნდა იყოს მიმაგრებული იზოლაციაზე, გლუვი ზედაპირებით, აშკარა ძაფების კვალის, ბასრი კიდეების, ნაწილაკების, დამწვრობის კვალის ან ნაკაწრების გარეშე. დაძველებამდე და დაძველების შემდეგ წინაღობა არ უნდა აღემატებოდეს 1000 Ω·მ-ს გამტარის დამცავი ფენისთვის და 500 Ω·მ-ს იზოლაციის დამცავი ფენისთვის.

შიდა და გარე ნახევარგამტარი დამცავი მასალები მზადდება შესაბამისი საიზოლაციო მასალების (მაგალითად, ჯვარედინი შეკავშირებული პოლიეთილენი, ეთილენ-პროპილენის რეზინი და ა.შ.) ნახშირბადის შავთან, ანტიოქსიდანტებთან, ეთილენ-ვინილაცეტატის კოპოლიმერთან და სხვა დანამატებთან შერევით. ნახშირბადის შავი ნაწილაკები თანაბრად უნდა იყოს გაფანტული პოლიმერში, აგლომერაციის ან ცუდი დისპერსიის გარეშე.

შიდა და გარე ნახევარგამტარი დამცავი ფენების სისქე იზრდება ძაბვის დონის მატებასთან ერთად. რადგან იზოლაციის ფენაზე ელექტრული ველის სიძლიერე შიგნიდან მაღალია და გარედან დაბალი, ნახევარგამტარი დამცავი ფენების სისქე ასევე შიგნიდან უფრო დიდი უნდა იყოს, ვიდრე გარედან. წარსულში, გარე ნახევარგამტარი დამცავი ფენა ოდნავ უფრო სქელი იყო, ვიდრე შიდა, რათა თავიდან აეცილებინათ ნაკაწრები, რომლებიც გამოწვეული იყო ჩამოხრჩობის ცუდი კონტროლით ან ზედმეტად მაგარი სპილენძის ლენტებით გამოწვეული ნახვრეტებით. ახლა, ონლაინ ავტომატური ჩამოხრჩობის მონიტორინგით და გახურებული რბილი სპილენძის ლენტებით, შიდა ნახევარგამტარი დამცავი ფენა ოდნავ უფრო სქელი ან გარე ფენის ტოლი უნდა იყოს. 6–10–35 კვ კაბელებისთვის, შიდა ფენის სისქე ზოგადად 0.5–0.6–0.8 მმ-ია.

(2) მეტალის დამცავი

0.6/1 კვ-ზე მეტი ნომინალური ძაბვის მქონე კაბელებს უნდა ჰქონდეთ მეტალის დამცავი ფენა. მეტალის დამცავი ფენა უნდა დაერთოს თითოეულ იზოლირებულ ბირთვს ან კაბელის ბირთვს. მეტალის დამცავი ფენა უნდა შედგებოდეს ერთი ან მეტი მეტალის ლენტის, მეტალის წნულის, მეტალის მავთულის კონცენტრული ფენებისგან ან მეტალის მავთულისა და მეტალის ლენტის კომბინაციისგან.

ევროპასა და სხვა განვითარებულ ქვეყნებში, წინაღობით დამიწებული ორმაგი ჩართვის სისტემების გამოყენების გამო, რომლებსაც აქვთ უფრო მაღალი მოკლე ჩართვის დენები, ფართოდ გამოიყენება სპილენძის მავთულის დამცავი. ზოგიერთი მწარმოებელი სპილენძის მავთულებს ათავსებს გამყოფ გარსში ან გარე გარსში კაბელის დიამეტრის შესამცირებლად. ჩინეთში, გარდა ზოგიერთი ძირითადი პროექტისა, რომლებიც იყენებენ წინაღობით დამიწებულ ორწრიულ სისტემებს, სისტემების უმეტესობა იყენებს რკალის დამთრგუნველ კოჭ-დამიწებულ ერთწრიიან კვების წყაროებს, რომლებიც ზღუდავენ მოკლე ჩართვის დენს მინიმუმამდე, ამიტომ შესაძლებელია სპილენძის ლენტის დამცავის გამოყენება. საკაბელო ქარხნები შეძენილ მყარ სპილენძის ლენტებს გამოყენებამდე ამუშავებენ გაჭრით და გამოწვით, რათა მიღწეულ იქნას გარკვეული წაგრძელება და დაჭიმვის სიმტკიცე (ძალიან მაგარი დააკაწრავს იზოლაციის დამცავ ფენას, ძალიან რბილი კი დაჭმუჭნავს). რბილი სპილენძის ლენტები უნდა შეესაბამებოდეს GB/T11091-2005 სპილენძის ლენტს კაბელებისთვის.

სპილენძის ლენტის ეკრანირება უნდა შედგებოდეს გადაფარებული რბილი სპილენძის ლენტის ერთი ფენისგან ან სპირალურად შემოხვეული რბილი სპილენძის ლენტის ორი ფენისგან, რომლებსაც აქვთ ნაპრალი. სპილენძის ლენტის საშუალო გადაფარვის კოეფიციენტი უნდა იყოს მისი სიგანის 15% (ნომინალური მნიშვნელობა), ხოლო მინიმალური გადაფარვის კოეფიციენტი არ უნდა იყოს 5%-ზე ნაკლები. სპილენძის ლენტის ნომინალური სისქე უნდა იყოს მინიმუმ 0.12 მმ ერთბირთვიანი კაბელებისთვის და მინიმუმ 0.10 მმ მრავალბირთვიანი კაბელებისთვის. სპილენძის ლენტის მინიმალური სისქე არ უნდა იყოს ნომინალური მნიშვნელობის 90%-ზე ნაკლები. იზოლაციის ეკრანირების გარე დიამეტრიდან (≤25 მმ ან >25 მმ) გამომდინარე, სპილენძის ლენტის სიგანე, როგორც წესი, 30–35 მმ-ია.

სპილენძის მავთულის ეკრანირება დამზადებულია სპირალურად დახვეული რბილი სპილენძის მავთულებისგან, რომლებიც დამაგრებულია სპილენძის მავთულების ან სპილენძის ლენტების საწინააღმდეგო სპირალური შეფუთვით. მისი წინაღობა უნდა აკმაყოფილებდეს GB/T3956-2008 კაბელების გამტარების მოთხოვნებს და მისი ნომინალური განივი ფართობი უნდა განისაზღვროს ხარვეზის დენის სიმძლავრის მიხედვით. სპილენძის მავთულის ეკრანირება შეიძლება დამონტაჟდეს სამბირთვიანი კაბელების შიდა გარსზე ან პირდაპირ იზოლაციაზე, გარე ნახევარგამტარულ ეკრანირებაზე ან ერთბირთვიანი კაბელების შესაბამის შიდა გარსზე. მიმდებარე სპილენძის მავთულებს შორის საშუალო უფსკრული არ უნდა აღემატებოდეს 4 მმ-ს. საშუალო უფსკრული G გამოითვლება ფორმულით:

სადაც:
D – სპილენძის მავთულის დამცავი საფარის ქვეშ არსებული კაბელის ბირთვის დიამეტრი, მმ-ში;
d – სპილენძის მავთულის დიამეტრი, მმ-ში;
n – სპილენძის მავთულების რაოდენობა.

2. დამცავი ფენების როლი და მათი კავშირი ძაბვის დონეებთან

(1) შიდა და გარე ნახევარგამტარი ეკრანის როლი
საკაბელო გამტარები, როგორც წესი, დატკეპნილია მრავალჯაჭვიანი მავთულისგან. იზოლაციის ექსტრუზიის დროს, გამტარის ზედაპირსა და იზოლაციის ფენას შორის შეიძლება არსებობდეს ხარვეზები, ბურუსები და სხვა ზედაპირული დარღვევები, რაც იწვევს ელექტრული ველის კონცენტრაციას, რაც იწვევს ლოკალურ ჰაერის ნაპრალის განმუხტვას და ხისებრ განმუხტვას და ამცირებს დიელექტრიკულ მახასიათებლებს. ნახევარგამტარი მასალის (გამტარის დამცავი) ფენის გამტარის ზედაპირზე ექსტრუზიით, ის უზრუნველყოფს მჭიდრო კონტაქტს იზოლაციასთან. რადგან ნახევარგამტარ ფენას და გამტარს ერთი და იგივე პოტენციალი აქვთ, მაშინაც კი, თუ მათ შორის ხარვეზებია, ელექტრული ველის მოქმედება არ იქნება, რაც თავიდან აიცილებს ნაწილობრივ განმუხტვას.

ანალოგიურად, გარე იზოლაციის ზედაპირსა და მეტალის გარსს (ან მეტალის ეკრანს) შორის არის ნაპრალი და რაც უფრო მაღალია ძაბვის დონე, მით უფრო სავარაუდოა, რომ ჰაერის ნაპრალი განმუხტვა მოხდება. გარე იზოლაციის ზედაპირზე ნახევარგამტარი ფენის (იზოლაციის ეკრანის) ექსტრუზიით, მეტალის გარსთან ერთად წარმოიქმნება გარე ექვიპოტენციური ზედაპირი, რომელიც აღმოფხვრის ნაპრალებში ელექტრულ ველებს და ხელს უშლის ნაწილობრივ განმუხტვას.

(2) მეტალის დამცავის როლი

მეტალის ეკრანირების ფუნქციებია: ნორმალურ პირობებში ტევადური დენის გატარება, ხარვეზების დროს მოკლე ჩართვის დენის გავლის გზის ფუნქცია; ელექტრული ველის იზოლაციაში შემოფარგვლა (გარე ელექტრომაგნიტური ჩარევის შემცირება) და ერთგვაროვანი რადიალური ელექტრული ველის უზრუნველყოფა; სამფაზიან ოთხმავთულიან სისტემებში ნეიტრალური ხაზის ფუნქცია დაუბალანსებელი დენის გასატარებლად; და რადიალური წყლის ბლოკირებისგან დაცვის უზრუნველყოფა.