पावर केबल शील्डिंग परतें: संरचना और सामग्रियों का एक व्यापक विश्लेषण

तार और केबल उत्पादों में, परिरक्षण संरचनाओं को दो अलग-अलग अवधारणाओं में विभाजित किया जाता है: विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण और विद्युत क्षेत्र परिरक्षण। विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण का उपयोग मुख्य रूप से उच्च-आवृत्ति सिग्नल केबल (जैसे आरएफ केबल और इलेक्ट्रॉनिक केबल) को बाहरी वातावरण में हस्तक्षेप करने से रोकने या बाहरी विद्युत चुम्बकीय तरंगों को कमजोर धाराओं (जैसे सिग्नल और माप केबल) को संचारित करने वाले केबलों के साथ हस्तक्षेप करने से रोकने के लिए किया जाता है, साथ ही केबलों के बीच आपसी हस्तक्षेप को कम करने के लिए भी किया जाता है। दूसरी ओर, विद्युत क्षेत्र परिरक्षण को मध्यम और उच्च-वोल्टेज बिजली केबलों की कंडक्टर सतह या इन्सुलेशन सतह पर मजबूत विद्युत क्षेत्रों को संतुलित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

1. विद्युत क्षेत्र परिरक्षण परतों की संरचना और आवश्यकताएँ

पावर केबल की शील्डिंग को कंडक्टर शील्डिंग, इंसुलेशन शील्डिंग और मेटल शील्डिंग में विभाजित किया गया है। प्रासंगिक मानकों के अनुसार, 0.6/1 kV से अधिक रेटेड वोल्टेज वाले केबल में एक मेटल शील्डिंग परत होनी चाहिए, जिसे व्यक्तिगत इंसुलेटेड कोर या समग्र केबल कोर पर लागू किया जा सकता है। XLPE (क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथाइलीन) इंसुलेशन का उपयोग करके कम से कम 3.6/6 kV के रेटेड वोल्टेज वाले केबल, या पतले EPR (एथिलीन प्रोपलीन रबर) इंसुलेशन (या कम से कम 6/10 kV के रेटेड वोल्टेज के साथ मोटे इंसुलेशन) का उपयोग करके कम से कम 3.6/6 kV के रेटेड वोल्टेज वाले केबल के लिए, एक आंतरिक और बाहरी अर्ध-प्रवाहकीय परिरक्षण संरचना की भी आवश्यकता होती है।

(1) कंडक्टर शील्डिंग और इंसुलेशन शील्डिंग

कंडक्टर परिरक्षण (आंतरिक अर्ध-चालक परिरक्षण): यह गैर-धात्विक होना चाहिए, जिसमें एक्सट्रूडेड अर्ध-चालक सामग्री या कंडक्टर के चारों ओर लपेटे गए अर्ध-चालक टेप का संयोजन और उसके बाद एक्सट्रूडेड अर्ध-चालक सामग्री शामिल होनी चाहिए।

इन्सुलेशन परिरक्षण (बाहरी अर्ध-प्रवाहकीय परिरक्षण): इसे प्रत्येक इन्सुलेटेड कोर की बाहरी सतह पर सीधे बाहर निकाला जाता है और इन्सुलेशन परत से कसकर बंधा होता है या उससे अलग किया जा सकता है।

एक्सट्रूडेड आंतरिक और बाहरी अर्ध-चालक परतों को इन्सुलेशन से कसकर जोड़ा जाना चाहिए, जिसमें कंडक्टर स्ट्रैंडिंग के निशान, तीखे किनारे, कण, झुलसने या खरोंच से मुक्त एक चिकना इंटरफ़ेस हो। उम्र बढ़ने से पहले और बाद में प्रतिरोधकता कंडक्टर परिरक्षण परत के लिए 1000 Ω·m से अधिक नहीं होनी चाहिए और इन्सुलेशन परिरक्षण परत के लिए 500 Ω·m से अधिक नहीं होनी चाहिए।

आंतरिक और बाहरी अर्ध-चालक परिरक्षण सामग्री को कार्बन ब्लैक, एंटी-एजिंग एजेंट और एथिलीन-विनाइल एसीटेट कॉपोलीमर जैसे योजकों के साथ संगत इन्सुलेटिंग सामग्री (जैसे क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथिलीन (XLPE) और एथिलीन प्रोपलीन रबर (EPR)) को मिलाकर बनाया जाता है। कार्बन ब्लैक कणों को बहुलक में समान रूप से वितरित किया जाना चाहिए, बिना किसी समूहन या खराब फैलाव के।
आंतरिक और बाहरी अर्ध-चालक परिरक्षण परतों की मोटाई वोल्टेज रेटिंग के साथ बढ़ती है। चूँकि इन्सुलेशन परत पर विद्युत क्षेत्र की ताकत अंदर की तरफ अधिक और बाहर की तरफ कम होती है, इसलिए अर्ध-चालक परिरक्षण परतों की मोटाई भी अंदर की तरफ मोटी और बाहर की तरफ पतली होनी चाहिए। 6~10~35 kV पर रेटेड केबलों के लिए, आंतरिक परत की मोटाई आम तौर पर 0.5~0.6~0.8 मिमी तक होती है।

(2) धातु परिरक्षण

0.6/1 kV से अधिक रेटेड वोल्टेज वाले केबल में धातु की ढाल परत होनी चाहिए। धातु ढाल परत को प्रत्येक इंसुलेटेड कोर या केबल कोर के बाहरी हिस्से को कवर करना चाहिए। धातु ढाल में एक या अधिक धातु टेप, धातु ब्रैड, धातु के तारों की संकेंद्रित परतें या धातु के तारों और टेपों का संयोजन शामिल हो सकता है।

यूरोप और विकसित देशों में, जहाँ प्रतिरोध-ग्राउंडेड दोहरे-सर्किट सिस्टम का उपयोग किया जाता है और शॉर्ट-सर्किट धाराएँ अधिक होती हैं, वहाँ अक्सर कॉपर वायर शील्डिंग का उपयोग किया जाता है। चीन में, आर्क सप्रेशन कॉइल-ग्राउंडेड सिंगल-सर्किट पावर सप्लाई सिस्टम अधिक आम हैं, इसलिए कॉपर टेप शील्डिंग का आमतौर पर उपयोग किया जाता है। केबल निर्माता खरीदे गए हार्ड कॉपर टेप को उपयोग से पहले उन्हें नरम करने के लिए स्लिटिंग और एनीलिंग द्वारा संसाधित करते हैं। सॉफ्ट कॉपर टेप को GB/T11091-2005 “केबल के लिए कॉपर टेप” मानक का पालन करना चाहिए।

कॉपर टेप शील्डिंग में ओवरलैप किए गए सॉफ्ट कॉपर टेप की एक परत या गैप-रैप्ड सॉफ्ट कॉपर टेप की दो परतें शामिल होनी चाहिए। औसत ओवरलैप दर टेप की चौड़ाई का 15% होनी चाहिए, जिसमें न्यूनतम ओवरलैप दर 5% से कम नहीं होनी चाहिए। कॉपर टेप की नाममात्र मोटाई सिंगल-कोर केबल के लिए 0.12 मिमी से कम नहीं होनी चाहिए और मल्टी-कोर केबल के लिए 0.10 मिमी से कम नहीं होनी चाहिए। न्यूनतम मोटाई नाममात्र मूल्य के 90% से कम नहीं होनी चाहिए।

तांबे के तार की ढाल में ढीले-ढाले मुलायम तांबे के तार होते हैं, जिनकी सतह को उल्टे लपेटे हुए तांबे के तारों या टेपों द्वारा सुरक्षित किया जाता है। इसका प्रतिरोध GB/T3956-2008 “केबल के कंडक्टर” मानक के अनुरूप होना चाहिए, और इसका नाममात्र क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र फॉल्ट करंट क्षमता के आधार पर निर्धारित किया जाना चाहिए।

2. परिरक्षण परतों के कार्य और वोल्टेज रेटिंग के साथ उनका संबंध

(1) आंतरिक और बाहरी अर्ध-चालक परिरक्षण के कार्य

केबल कंडक्टर आमतौर पर कई फंसे हुए और कॉम्पैक्ट तारों से बने होते हैं। इन्सुलेशन एक्सट्रूज़न के दौरान, कंडक्टर की सतह और इन्सुलेशन परत के बीच स्थानीय अंतराल, गड़गड़ाहट या सतह की अनियमितताएं विद्युत क्षेत्र की सांद्रता का कारण बन सकती हैं, जिससे आंशिक डिस्चार्ज और ट्रीइंग डिस्चार्ज होता है, जो विद्युत प्रदर्शन को खराब करता है। कंडक्टर की सतह और इन्सुलेशन परत के बीच अर्ध-चालक सामग्री (कंडक्टर परिरक्षण) की एक परत को बाहर निकालने से, यह इन्सुलेशन के साथ कसकर बंध सकता है। चूंकि अर्ध-चालक परत कंडक्टर के समान क्षमता पर होती है, इसलिए उनके बीच कोई भी अंतराल विद्युत क्षेत्र के प्रभावों का अनुभव नहीं करेगा, इस प्रकार आंशिक निर्वहन को रोकता है।

इसी तरह, बाहरी इन्सुलेशन सतह और धातु आवरण (या धातु परिरक्षण) के बीच अंतराल भी आंशिक निर्वहन का कारण बन सकता है, खासकर उच्च वोल्टेज रेटिंग पर। बाहरी इन्सुलेशन सतह पर अर्ध-चालक सामग्री (इन्सुलेशन परिरक्षण) की एक परत को बाहर निकालने से, यह धातु आवरण के साथ एक समविभव सतह बनाता है, अंतराल के भीतर विद्युत क्षेत्र के प्रभावों को समाप्त करता है और आंशिक निर्वहन को रोकता है।

(2) धातु परिरक्षण के कार्य

धातु परिरक्षण के कार्यों में शामिल हैं: सामान्य परिस्थितियों में कैपेसिटिव धाराओं का संचालन करना, शॉर्ट-सर्किट (गलती) धाराओं के लिए एक मार्ग के रूप में कार्य करना, विद्युत क्षेत्र को इन्सुलेशन के भीतर सीमित करना (बाहरी वातावरण में विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करना), और एक समान विद्युत क्षेत्र (रेडियल विद्युत क्षेत्र) सुनिश्चित करना। तीन-चरण चार-तार प्रणालियों में, यह असंतुलित धाराओं को ले जाने वाली तटस्थ रेखा के रूप में भी कार्य करता है, और रेडियल वॉटरप्रूफिंग प्रदान करता है।

3. ओडब्ल्यू केबल के बारे में

तार और केबल के लिए कच्चे माल के अग्रणी आपूर्तिकर्ता के रूप में, OW Cable उच्च गुणवत्ता वाले क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथिलीन (XLPE), कॉपर टेप, कॉपर वायर और अन्य परिरक्षण सामग्री प्रदान करता है, जिनका व्यापक रूप से बिजली केबल, संचार केबल और विशेष केबल के निर्माण में उपयोग किया जाता है। हमारे उत्पाद अंतर्राष्ट्रीय मानकों का अनुपालन करते हैं, और हम अपने ग्राहकों को विश्वसनीय केबल परिरक्षण समाधान प्रदान करने के लिए प्रतिबद्ध हैं।