पावर केबल शील्डिंग लेयर्स: संरचना और सामग्रियों का व्यापक विश्लेषण

तार और केबल उत्पादों में, परिरक्षण संरचनाओं को दो अलग-अलग अवधारणाओं में विभाजित किया गया है: विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण और विद्युत क्षेत्र परिरक्षण। विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण का मुख्य रूप से उपयोग उच्च-आवृत्ति सिग्नल केबलों (जैसे आरएफ केबल और इलेक्ट्रॉनिक केबल) को बाहरी वातावरण में हस्तक्षेप करने से रोकने या कमजोर धारा संचारित करने वाले केबलों (जैसे सिग्नल और मापन केबल) में बाहरी विद्युत चुम्बकीय तरंगों के हस्तक्षेप को रोकने के लिए किया जाता है, साथ ही केबलों के बीच पारस्परिक हस्तक्षेप को कम करने के लिए भी किया जाता है। दूसरी ओर, विद्युत क्षेत्र परिरक्षण को मध्यम और उच्च-वोल्टेज पावर केबलों की चालक 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

विद्युत केबलों की परिरक्षण को चालक परिरक्षण, इन्सुलेशन परिरक्षण और धातु परिरक्षण में विभाजित किया गया है। संबंधित मानकों के अनुसार, 0.6/1 केवी से अधिक रेटेड वोल्टेज वाले केबलों में धातु परिरक्षण परत होनी चाहिए, जिसे व्यक्तिगत इन्सुलेटेड कोर या पूरे केबल कोर पर लगाया जा सकता है। कम से कम 3.6/6 केवी रेटेड वोल्टेज वाले केबलों के लिए जिनमें एक्सएलपीई (क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथिलीन) इन्सुलेशन का उपयोग किया जाता है, या कम से कम 3.6/6 केवी रेटेड वोल्टेज वाले केबलों के लिए जिनमें पतला ईपीआर (इथिलीन प्रोपाइलीन रबर) इन्सुलेशन (या कम से कम 6/10 केवी रेटेड वोल्टेज वाले मोटे इन्सुलेशन) का उपयोग किया जाता है, एक आंतरिक और बाहरी अर्ध-चालक परिरक्षण संरचना भी आवश्यक है।

(1) कंडक्टर शील्डिंग और इन्सुलेशन शील्डिंग

कंडक्टर शील्डिंग (आंतरिक अर्ध-चालक शील्डिंग): यह गैर-धात्विक होनी चाहिए, जिसमें एक्सट्रूडेड अर्ध-चालक सामग्री या कंडक्टर के चारों ओर लपेटी गई अर्ध-चालक टेप और उसके बाद एक्सट्रूडेड अर्ध-चालक सामग्री का संयोजन शामिल हो।

इन्सुलेशन शील्डिंग (बाहरी अर्ध-चालक शील्डिंग): इसे सीधे प्रत्येक इन्सुलेटेड कोर की बाहरी सतह पर उकेरा जाता है और यह इन्सुलेशन परत से मजबूती से जुड़ा होता है या उससे अलग किया जा सकता है।

एक्सट्रूड की गई आंतरिक और बाहरी अर्धचालक परतें इन्सुलेशन से मजबूती से जुड़ी होनी चाहिए, और उनका इंटरफ़ेस चिकना होना चाहिए, जिस पर कंडक्टर के उलझे हुए निशान, नुकीले किनारे, कण, झुलसने के निशान या खरोंच न हों। एजिंग से पहले और बाद में कंडक्टर शील्डिंग परत की प्रतिरोधकता 1000 Ω·m से अधिक नहीं होनी चाहिए, और इन्सुलेशन शील्डिंग परत की प्रतिरोधकता 500 Ω·m से अधिक नहीं होनी चाहिए।

आंतरिक और बाहरी अर्धचालक परिरक्षण सामग्री को संबंधित इन्सुलेटिंग सामग्रियों (जैसे क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथिलीन (XLPE) और एथिलीन प्रोपाइलीन रबर (EPR)) को कार्बन ब्लैक, एंटी-एजिंग एजेंट और एथिलीन-विनाइल एसीटेट कॉपोलिमर जैसे योजकों के साथ मिलाकर बनाया जाता है। कार्बन ब्लैक के कण पॉलिमर में समान रूप से वितरित होने चाहिए, उनका कोई जमाव या खराब फैलाव नहीं होना चाहिए।
आंतरिक और बाहरी अर्धचालक परिरक्षण परतों की मोटाई वोल्टेज रेटिंग के साथ बढ़ती है। चूंकि इन्सुलेशन परत पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता अंदर की तरफ अधिक और बाहर की तरफ कम होती है, इसलिए अर्धचालक परिरक्षण परतों की मोटाई भी अंदर की तरफ अधिक और बाहर की तरफ कम होनी चाहिए। 6~10~35 kV रेटिंग वाले केबलों के लिए, आंतरिक परत की मोटाई आमतौर पर 0.5~0.6~0.8 मिमी होती है।

(2) धातु परिरक्षण

0.6/1 kV से अधिक रेटेड वोल्टेज वाले केबलों में धातु की परिरक्षण परत होनी चाहिए। यह परत प्रत्येक इन्सुलेटेड कोर या केबल कोर के बाहरी भाग को ढकती है। धातु की परिरक्षण परत में एक या अधिक धातु के टेप, धातु की लेस, धातु के तारों की संकेंद्रित परतें, या धातु के तारों और टेपों का संयोजन हो सकता है।

यूरोप और विकसित देशों में, जहाँ प्रतिरोध-आधारित दोहरे परिपथ प्रणालियाँ उपयोग में हैं और अल्पपरिक्रमण धाराएँ अधिक होती हैं, वहाँ अक्सर तांबे के तार की परिरक्षण विधि का प्रयोग किया जाता है। चीन में, चाप-निरोधक कॉइल-आधारित एकल-पिच विद्युत आपूर्ति प्रणालियाँ अधिक प्रचलित हैं, इसलिए वहाँ आमतौर पर तांबे के टेप की परिरक्षण विधि का उपयोग किया जाता है। केबल निर्माता खरीदे गए कठोर तांबे के टेपों को उपयोग से पहले काटकर और गर्म करके नरम करते हैं। नरम तांबे के टेपों को GB/T11091-2005 “केबलों के लिए तांबे के टेप” मानक का अनुपालन करना आवश्यक है।

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

कॉपर वायर शील्डिंग में ढीले ढंग से लिपटे हुए मुलायम कॉपर के तार होते हैं, जिनकी सतह को उल्टे लिपटे हुए कॉपर के तारों या टेपों से सुरक्षित किया जाता है। इसका प्रतिरोध GB/T3956-2008 "केबलों के कंडक्टर" मानक के अनुरूप होना चाहिए, और इसका नाममात्र अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल 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 बाह्य अर्धचालक परिरक्षण के कार्य

केबल कंडक्टर आमतौर पर कई फंसे हुए और संकुचित तारों से बने होते हैं। इंसुलेशन एक्सट्रूज़न के दौरान, कंडक्टर की सतह और इंसुलेशन परत के बीच स्थानीय अंतराल, उभार या सतह की अनियमितताएं विद्युत क्षेत्र के संकेंद्रण का कारण बन सकती हैं, जिससे आंशिक डिस्चार्ज और ट्री डिस्चार्ज हो सकता है, जो विद्युत प्रदर्शन को खराब करता है। कंडक्टर की सतह और इंसुलेशन परत के बीच अर्ध-चालक पदार्थ (कंडक्टर शील्डिंग) की एक परत को एक्सट्रूड करके, इसे इंसुलेशन के साथ मजबूती से जोड़ा जा सकता है। चूंकि अर्ध-चालक परत कंडक्टर के समान विभव पर होती है, इसलिए उनके बीच के किसी भी अंतराल पर विद्युत क्षेत्र का प्रभाव नहीं पड़ता है, जिससे आंशिक डिस्चार्ज को रोका जा सकता है।

इसी प्रकार, बाहरी इन्सुलेशन सतह और धातु आवरण (या धातु परिरक्षण) के बीच अंतराल भी आंशिक निर्वहन का कारण बन सकते हैं, विशेष रूप से उच्च वोल्टेज रेटिंग पर। बाहरी इन्सुलेशन सतह पर अर्धचालक पदार्थ (इन्सुलेशन परिरक्षण) की एक परत चढ़ाने से धातु आवरण के साथ एक समविभव सतह बनती है, जिससे अंतरालों के भीतर विद्युत क्षेत्र के प्रभाव समाप्त हो जाते हैं और आंशिक निर्वहन रुक जाता है।

(2) धातु परिरक्षण के कार्य

धातु परिरक्षण के कार्यों में शामिल हैं: सामान्य परिस्थितियों में संधारित्र धाराओं का संचालन करना, लघु-परिक्रमण (दोष) धाराओं के लिए एक मार्ग के रूप में कार्य करना, विद्युत क्षेत्र को इन्सुलेशन के भीतर सीमित करना (बाह्य वातावरण में विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करना), और एकसमान विद्युत क्षेत्र (त्रिज्यीय 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 त्रिज्यीय जलरोधक प्रदान करता है।

3. ओडब्ल्यू केबल के बारे में

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