പവർ കേബിൾ ഷീൽഡിംഗ് പാളികളുടെ ഘടനയും വസ്തുക്കളും

വയർ, കേബിൾ ഉൽപ്പന്നങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഷീൽഡിംഗിന് തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ രണ്ട് ആശയങ്ങളുണ്ട്: വൈദ്യുതകാന്തിക ഷീൽഡിംഗ്, വൈദ്യുത മണ്ഡല ഷീൽഡിംഗ്. ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള സിഗ്നലുകൾ (RF കേബിളുകൾ, ഇലക്ട്രോണിക് കേബിളുകൾ പോലുള്ളവ) കൈമാറുന്ന കേബിളുകൾ ബാഹ്യ ഇടപെടൽ ഉണ്ടാക്കുന്നത് തടയുന്നതിനോ അല്ലെങ്കിൽ ദുർബലമായ വൈദ്യുതധാരകൾ (സിഗ്നൽ അല്ലെങ്കിൽ മെഷർമെന്റ് കേബിളുകൾ പോലുള്ളവ) കൈമാറുന്ന കേബിളുകളിൽ ബാഹ്യ വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങൾ ഇടപെടുന്നത് തടയുന്നതിനോ, വയറുകൾക്കിടയിലുള്ള ക്രോസ്‌സ്റ്റാക്ക് കുറയ്ക്കുന്നതിനോ ആണ് വൈദ്യുതകാന്തിക ഷീൽഡിംഗ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. കണ്ടക്ടർ പ്രതലത്തിലോ ഇടത്തരം, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് പവർ കേബിളുകളുടെ ഇൻസുലേഷൻ പ്രതലത്തിലോ ഉള്ള ശക്തമായ വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തെ സന്തുലിതമാക്കുന്നതിനാണ് വൈദ്യുത മണ്ഡല ഷീൽഡിംഗ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്.

1. ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ് ഷീൽഡിംഗ് പാളികളുടെ ഘടനയും ആവശ്യകതകളും

പവർ കേബിളുകളുടെ ഷീൽഡിംഗിൽ കണ്ടക്ടർ ഷീൽഡിംഗ്, ഇൻസുലേഷൻ ഷീൽഡിംഗ്, മെറ്റാലിക് ഷീൽഡിംഗ് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. പ്രസക്തമായ മാനദണ്ഡങ്ങൾ അനുസരിച്ച്, 0.6/1kV-ൽ കൂടുതൽ റേറ്റുചെയ്ത വോൾട്ടേജുള്ള കേബിളുകൾക്ക് ഒരു മെറ്റാലിക് ഷീൽഡിംഗ് പാളി ഉണ്ടായിരിക്കണം, ഇത് ഓരോ ഇൻസുലേറ്റഡ് കോറിലും അല്ലെങ്കിൽ മൾട്ടി-കോർ സ്ട്രാൻഡഡ് കേബിൾ കോറിലും പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും. 3.6/6kV-യിൽ കുറയാത്ത റേറ്റുചെയ്ത വോൾട്ടേജുള്ള XLPE-ഇൻസുലേറ്റഡ് കേബിളുകൾക്കും 3.6/6kV-യിൽ കുറയാത്ത റേറ്റുചെയ്ത വോൾട്ടേജുള്ള EPR നേർത്ത-ഇൻസുലേറ്റഡ് കേബിളുകൾക്കും (അല്ലെങ്കിൽ 6/10kV-യിൽ കുറയാത്ത റേറ്റുചെയ്ത വോൾട്ടേജുള്ള കട്ടിയുള്ള-ഇൻസുലേറ്റഡ് കേബിളുകൾ), അകത്തെയും പുറത്തെയും അർദ്ധചാലക ഷീൽഡിംഗ് ഘടനകളും ആവശ്യമാണ്.

(1) കണ്ടക്ടർ ഷീൽഡിംഗും ഇൻസുലേഷൻ ഷീൽഡിംഗും

കണ്ടക്ടർ ഷീൽഡിംഗ് (ഇന്നർ സെമി-കണ്ടക്റ്റീവ് ഷീൽഡിംഗ്) ലോഹമല്ലാത്തതായിരിക്കണം, എക്സ്ട്രൂഡഡ് സെമി-കണ്ടക്റ്റീവ് മെറ്റീരിയൽ അല്ലെങ്കിൽ കണ്ടക്ടറിന് ചുറ്റും പൊതിഞ്ഞ ഒരു സെമി-കണ്ടക്റ്റീവ് ടേപ്പ്, തുടർന്ന് എക്സ്ട്രൂഡഡ് സെമി-കണ്ടക്റ്റീവ് പാളി എന്നിവ ഉണ്ടായിരിക്കണം.

ഇൻസുലേഷൻ ഷീൽഡിംഗ് (പുറത്തെ സെമി-കണ്ടക്റ്റീവ് ഷീൽഡിംഗ്) എന്നത് ഓരോ ഇൻസുലേറ്റഡ് കോറിന്റെയും പുറം പ്രതലത്തിലേക്ക് നേരിട്ട് എക്സ്ട്രൂഡ് ചെയ്തിരിക്കുന്ന ഒരു ലോഹേതര സെമി-കണ്ടക്റ്റീവ് പാളിയാണ്, ഇത് ഇൻസുലേഷനുമായി ദൃഡമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കാം അല്ലെങ്കിൽ അതിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്താവുന്നതാണ്. എക്സ്ട്രൂഡ് ചെയ്ത ആന്തരിക, ബാഹ്യ സെമി-കണ്ടക്റ്റീവ് പാളികൾ ഇൻസുലേഷനുമായി ദൃഡമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കണം, സുഗമമായ ഇന്റർഫേസുകൾ, വ്യക്തമായ സ്ട്രാൻഡ് മാർക്കുകൾ, മൂർച്ചയുള്ള അരികുകൾ, കണികകൾ, പൊള്ളലേറ്റ മാർക്കുകൾ അല്ലെങ്കിൽ പോറലുകൾ എന്നിവയില്ലാതെ. വാർദ്ധക്യത്തിന് മുമ്പും ശേഷവുമുള്ള പ്രതിരോധശേഷി കണ്ടക്ടർ ഷീൽഡിംഗ് ലെയറിന് 1000 Ω·m ഉം ഇൻസുലേഷൻ ഷീൽഡിംഗ് ലെയറിന് 500 Ω·m ഉം കവിയരുത്.

അകത്തെയും പുറത്തെയും അർദ്ധചാലക ഷീൽഡിംഗ് വസ്തുക്കൾ നിർമ്മിക്കുന്നത് അനുബന്ധ ഇൻസുലേഷൻ വസ്തുക്കൾ (ക്രോസ്-ലിങ്ക്ഡ് പോളിയെത്തിലീൻ, എഥിലീൻ-പ്രൊപിലീൻ റബ്ബർ മുതലായവ) കാർബൺ ബ്ലാക്ക്, ആന്റിഓക്‌സിഡന്റുകൾ, എഥിലീൻ-വിനൈൽ അസറ്റേറ്റ് കോപോളിമർ, മറ്റ് അഡിറ്റീവുകൾ എന്നിവയുമായി കലർത്തിയാണ്. കാർബൺ ബ്ലാക്ക് കണികകൾ പോളിമറിനുള്ളിൽ ഏകതാനമായി ചിതറിക്കിടക്കണം, അഗ്ലോമറേഷനോ മോശം വിസർജ്ജനമോ ഇല്ലാതെ.

വോൾട്ടേജ് ലെവലിനൊപ്പം അകത്തെയും പുറത്തെയും അർദ്ധചാലക ഷീൽഡിംഗ് പാളികളുടെ കനം വർദ്ധിക്കുന്നു. ഇൻസുലേഷൻ പാളിയിലെ വൈദ്യുത മണ്ഡല ശക്തി അകത്തും പുറത്തും കൂടുതലായതിനാൽ, അർദ്ധചാലക ഷീൽഡിംഗ് പാളികളുടെ കനം പുറത്തുള്ളതിനേക്കാൾ കൂടുതലായിരിക്കണം. മുൻകാലങ്ങളിൽ, മോശം സാഗ് നിയന്ത്രണം അല്ലെങ്കിൽ അമിതമായി കഠിനമായ ചെമ്പ് ടേപ്പുകൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന പഞ്ചറുകൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന പോറലുകൾ തടയാൻ പുറം അർദ്ധചാലക ഷീൽഡിംഗ് അകത്തെതിനേക്കാൾ അല്പം കട്ടിയുള്ളതായിരുന്നു. ഇപ്പോൾ, ഓൺലൈൻ ഓട്ടോമാറ്റിക് സാഗ് മോണിറ്ററിംഗും അനീൽ ചെയ്ത സോഫ്റ്റ് കോപ്പർ ടേപ്പുകളും ഉപയോഗിച്ച്, അകത്തെ അർദ്ധചാലക ഷീൽഡിംഗ് പാളി അല്പം കട്ടിയുള്ളതോ പുറം പാളിക്ക് തുല്യമോ ആക്കണം. 6–10–35 കെവി കേബിളുകൾക്ക്, അകത്തെ പാളിയുടെ കനം സാധാരണയായി 0.5–0.6–0.8 മില്ലിമീറ്ററാണ്.

(2) മെറ്റാലിക് ഷീൽഡിംഗ്

0.6/1kV യിൽ കൂടുതൽ റേറ്റുചെയ്ത വോൾട്ടേജുള്ള കേബിളുകൾക്ക് ഒരു മെറ്റാലിക് ഷീൽഡിംഗ് പാളി ഉണ്ടായിരിക്കണം. ഓരോ ഇൻസുലേറ്റഡ് കോറിലോ കേബിൾ കോറിലോ മെറ്റാലിക് ഷീൽഡിംഗ് പാളി പ്രയോഗിക്കണം. മെറ്റാലിക് ഷീൽഡിംഗിൽ ഒന്നോ അതിലധികമോ മെറ്റൽ ടേപ്പുകൾ, മെറ്റൽ ബ്രെയ്ഡുകൾ, മെറ്റൽ വയറുകളുടെ കേന്ദ്രീകൃത പാളികൾ, അല്ലെങ്കിൽ മെറ്റൽ വയറുകളുടെയും മെറ്റൽ ടേപ്പുകളുടെയും സംയോജനം എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കണം.

യൂറോപ്പിലും മറ്റ് വികസിത രാജ്യങ്ങളിലും, ഉയർന്ന ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കറന്റുകളുള്ള റെസിസ്റ്റൻസ്-ഗ്രൗണ്ടഡ് ഡബിൾ-സർക്യൂട്ട് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ഉപയോഗം കാരണം, കോപ്പർ വയർ ഷീൽഡിംഗ് സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ചില നിർമ്മാതാക്കൾ കേബിളിന്റെ വ്യാസം കുറയ്ക്കുന്നതിന് സെപ്പറേഷൻ ഷീറ്റിലോ പുറം കവചത്തിലോ ചെമ്പ് വയറുകൾ ഉൾപ്പെടുത്തുന്നു. ചൈനയിൽ, റെസിസ്റ്റൻസ്-ഗ്രൗണ്ടഡ് ഡബിൾ-സർക്യൂട്ട് സിസ്റ്റങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ചില പ്രധാന പ്രോജക്റ്റുകൾ ഒഴികെ, മിക്ക സിസ്റ്റങ്ങളും ആർക്ക്-സപ്രഷൻ കോയിൽ-ഗ്രൗണ്ടഡ് സിംഗിൾ-സർക്യൂട്ട് പവർ സപ്ലൈകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കറന്റിനെ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞതായി പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു, അതിനാൽ കോപ്പർ ടേപ്പ് ഷീൽഡിംഗ് ഉപയോഗിക്കാം. കേബിൾ ഫാക്ടറികൾ വാങ്ങിയ ഹാർഡ് കോപ്പർ ടേപ്പുകൾ സ്ലിറ്റിംഗ്, അനീലിംഗ് എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്നു, ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് ഒരു നിശ്ചിത നീളവും ടെൻസൈൽ ശക്തിയും കൈവരിക്കുന്നു (വളരെ കഠിനമായി ഇൻസുലേഷൻ ഷീൽഡിംഗ് പാളിയിൽ മാന്തികുഴിയുണ്ടാക്കും, വളരെ മൃദുവായി ചുളിവുകൾ വീഴും). സോഫ്റ്റ് കോപ്പർ ടേപ്പുകൾ കേബിളുകൾക്കായുള്ള GB/T11091-2005 കോപ്പർ ടേപ്പിന് അനുസൃതമായിരിക്കണം.

കോപ്പർ ടേപ്പ് ഷീൽഡിംഗിൽ ഓവർലാപ്പ് ചെയ്ത സോഫ്റ്റ് കോപ്പർ ടേപ്പിന്റെ ഒരു പാളി അല്ലെങ്കിൽ വിടവുകളുള്ള ഹെലിക്കായി പൊതിഞ്ഞ സോഫ്റ്റ് കോപ്പർ ടേപ്പിന്റെ രണ്ട് പാളികൾ ഉണ്ടായിരിക്കണം. കോപ്പർ ടേപ്പിന്റെ ശരാശരി ഓവർലാപ്പ് നിരക്ക് അതിന്റെ വീതിയുടെ 15% ആയിരിക്കണം (നാമമാത്ര മൂല്യം), ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഓവർലാപ്പ് നിരക്ക് 5% ൽ കുറയരുത്. കോപ്പർ ടേപ്പിന്റെ നാമമാത്ര കനം സിംഗിൾ-കോർ കേബിളുകൾക്ക് കുറഞ്ഞത് 0.12 മില്ലീമീറ്ററും മൾട്ടി-കോർ കേബിളുകൾക്ക് കുറഞ്ഞത് 0.10 മില്ലീമീറ്ററും ആയിരിക്കണം. കോപ്പർ ടേപ്പിന്റെ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ കനം നാമമാത്ര മൂല്യത്തിന്റെ 90% ൽ കുറവായിരിക്കരുത്. ഇൻസുലേഷൻ ഷീൽഡിംഗിന്റെ പുറം വ്യാസം (≤25 മില്ലീമീറ്റർ അല്ലെങ്കിൽ >25 മില്ലീമീറ്റർ) അനുസരിച്ച്, കോപ്പർ ടേപ്പിന്റെ വീതി സാധാരണയായി 30–35 മില്ലീമീറ്ററാണ്.

ചെമ്പ് വയർ ഷീൽഡിംഗ് ഹെലിക്കലി മുറിവുകളുള്ള മൃദുവായ ചെമ്പ് വയറുകൾ കൊണ്ടാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, ചെമ്പ് വയറുകളുടെയോ ചെമ്പ് ടേപ്പുകളുടെയോ കൌണ്ടർ-ഹെലിക്കൽ റാപ്പിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് ഉറപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. അതിന്റെ പ്രതിരോധം GB/T3956-2008 കേബിളുകളുടെ കണ്ടക്ടറുകളുടെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റണം, കൂടാതെ അതിന്റെ നാമമാത്രമായ ക്രോസ്-സെക്ഷണൽ ഏരിയ ഫോൾട്ട് കറന്റ് ശേഷി അനുസരിച്ച് നിർണ്ണയിക്കണം. മൂന്ന്-കോർ കേബിളുകളുടെ അകത്തെ കവചത്തിന് മുകളിലോ അല്ലെങ്കിൽ ഇൻസുലേഷൻ, പുറം സെമി-കണ്ടക്റ്റീവ് ഷീൽഡിംഗ് പാളി, അല്ലെങ്കിൽ സിംഗിൾ-കോർ കേബിളുകളുടെ ഉചിതമായ അകത്തെ കവചത്തിന് മുകളിലോ നേരിട്ട് കോപ്പർ വയർ ഷീൽഡിംഗ് പ്രയോഗിക്കാവുന്നതാണ്. അടുത്തുള്ള ചെമ്പ് വയറുകൾക്കിടയിലുള്ള ശരാശരി വിടവ് 4 മില്ലീമീറ്ററിൽ കൂടരുത്. ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് ശരാശരി വിടവ് G കണക്കാക്കുന്നു:

എവിടെ:
ഡി - ചെമ്പ് വയർ ഷീൽഡിംഗിന് കീഴിലുള്ള കേബിൾ കോറിന്റെ വ്യാസം, മില്ലീമീറ്ററിൽ;
d – ചെമ്പ് കമ്പിയുടെ വ്യാസം, മില്ലീമീറ്ററിൽ;
n – ചെമ്പ് വയറുകളുടെ എണ്ണം.

2. ഷീൽഡിംഗ് ലെയറുകളുടെ പങ്കും വോൾട്ടേജ് ലെവലുകളുമായുള്ള അവയുടെ ബന്ധവും

(1) ആന്തരികവും ബാഹ്യവുമായ സെമി-കണ്ടക്റ്റീവ് ഷീൽഡിംഗിന്റെ പങ്ക്
കേബിൾ കണ്ടക്ടറുകൾ സാധാരണയായി ഒന്നിലധികം സ്ട്രാൻഡഡ് വയറുകളിൽ നിന്നാണ് ഒതുക്കപ്പെടുന്നത്. ഇൻസുലേഷൻ എക്സ്ട്രൂഷൻ സമയത്ത്, കണ്ടക്ടർ ഉപരിതലത്തിനും ഇൻസുലേഷൻ പാളിക്കും ഇടയിൽ വിടവുകൾ, ബർറുകൾ, മറ്റ് ഉപരിതല ക്രമക്കേടുകൾ എന്നിവ ഉണ്ടാകാം, ഇത് വൈദ്യുത മണ്ഡല സാന്ദ്രതയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു, ഇത് പ്രാദേശിക വായു വിടവ് ഡിസ്ചാർജിലേക്കും മരത്തിൽ നിന്നുള്ള ഡിസ്ചാർജിലേയ്ക്കും നയിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഡൈഇലക്ട്രിക് പ്രകടനം കുറയ്ക്കുന്നു. കണ്ടക്ടർ ഉപരിതലത്തിന് മുകളിൽ അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളുടെ ഒരു പാളി (കണ്ടക്ടർ ഷീൽഡിംഗ്) പുറത്തെടുക്കുന്നതിലൂടെ, ഇൻസുലേഷനുമായി ഇറുകിയ സമ്പർക്കം ഉറപ്പാക്കുന്നു. അർദ്ധചാലക പാളിയും കണ്ടക്ടറും ഒരേ പൊട്ടൻഷ്യലായതിനാൽ, അവയ്ക്കിടയിൽ വിടവുകൾ ഉണ്ടെങ്കിലും, വൈദ്യുത മണ്ഡല പ്രവർത്തനം ഉണ്ടാകില്ല, അതുവഴി ഭാഗിക ഡിസ്ചാർജുകൾ തടയുന്നു.

അതുപോലെ, പുറം ഇൻസുലേഷൻ ഉപരിതലത്തിനും മെറ്റാലിക് ഷീറ്റിനും (അല്ലെങ്കിൽ മെറ്റാലിക് ഷീൽഡിംഗ്) ഇടയിൽ വിടവുകൾ ഉണ്ട്, വോൾട്ടേജ് ലെവൽ കൂടുന്തോറും എയർ ഗ്യാപ് ഡിസ്ചാർജ് സംഭവിക്കാനുള്ള സാധ്യത കൂടുതലാണ്. പുറം ഇൻസുലേഷൻ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു അർദ്ധചാലക പാളി (ഇൻസുലേഷൻ ഷീൽഡിംഗ്) പുറത്തെടുക്കുന്നതിലൂടെ, മെറ്റാലിക് ഷീറ്റിനൊപ്പം ഒരു ബാഹ്യ തുല്യപോട്ടൻഷ്യൽ ഉപരിതലം രൂപം കൊള്ളുന്നു, വിടവുകളിലെ വൈദ്യുത മണ്ഡലങ്ങൾ ഇല്ലാതാക്കുകയും ഭാഗിക ഡിസ്ചാർജുകൾ തടയുകയും ചെയ്യുന്നു.

(2) ലോഹ സംരക്ഷണത്തിന്റെ പങ്ക്

മെറ്റാലിക് ഷീൽഡിംഗിന്റെ പ്രവർത്തനങ്ങളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു: സാധാരണ സാഹചര്യങ്ങളിൽ കപ്പാസിറ്റീവ് കറന്റ് വഹിക്കുക, തകരാറുകൾ ഉണ്ടാകുമ്പോൾ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കറന്റിനുള്ള പാതയായി വർത്തിക്കുക; ഇൻസുലേഷനുള്ളിൽ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പരിമിതപ്പെടുത്തുക (ബാഹ്യ വൈദ്യുതകാന്തിക ഇടപെടൽ കുറയ്ക്കുക) കൂടാതെ ഒരു ഏകീകൃത റേഡിയൽ വൈദ്യുത മണ്ഡലം ഉറപ്പാക്കുക; അസന്തുലിതമായ വൈദ്യുതധാര വഹിക്കുന്നതിനുള്ള ത്രീ-ഫേസ് ഫോർ-വയർ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ന്യൂട്രൽ ലൈനായി പ്രവർത്തിക്കുക; റേഡിയൽ വാട്ടർ-ബ്ലോക്കിംഗ് പരിരക്ഷ നൽകുക.