Металлические экраны для высоковольтных кабелей

Электромагнитные экраны кабелей и типы кабельных экрано

Экраны кабеля

Электромагнитные экраны кабелей.

• Металлические ленточные экраны служат для выравнивания электрического поля в высоковольтных кабелях с пропитанной бумажной изоляцией и изготавливаются из медных лент или лент перфорированной металлизированной (кашированной) бумаги (алюминиевой фольги, наклеенной на кабельную бумагу). Экран накладывается непосредственно на бумажную изоляцию.
• Гибкие проволочные экраны служат для выравнивания электрического поля в гибких высоковольтных кабелях с пластмассовой и резиновой изоляцией, а также для экранирования судовых силовых кабелей. Изготавливаются такие экраны из медных луженых проволок методом оплетки. В некоторых типах кабелей экраны изготавливаются из оцинкованных стальных проволок. В судовых силовых кабелях оплетка оцинкованной стальной проволокой диаметром 0,3 мм обеспечивает механическую защиту кабелей и одновременно является их электромагнитным экраном.
• Электропроводящие экраны служат для выравнивания электрического поля силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией на напряжение 10-35 кВ и изготавливаются из электропроводящей кабельной бумаги марок ЭКУ-80 и ЭКУ-120, а на напряжение 110 кВ и выше — марок ЭКДУ-80 и ЭКДУ-120. Электропроводящая однослойная и двухслойная кабельная бумага содержит ацетиленовую сажу. Электропроводящую бумагу накладывают на жилу и поверх изоляции методом обмотки лентами. Электропроводящие полиэтилен, ПВХ пластикат и резину накладывают на жилу и поверх изоляции кабелей на напряжение 6 кВ и выше, при этом материал экрана и изоляции должен быть одинаковым. Это необходимо для получения равных или близких температурных коэффициентов объемного расширения экрана и изоляции воизбежание возникновения между ними пустоты, в которой образуется очаг ионизации внутри изоляции кабеля.

Прайс-лист компании «Медиа-Прайм»

Прайс-лист «Электро Медиа-Прайм»

Источник

Экранирование в электрических сетях

Для защиты электротехнического оборудования от помех и прочих электромагнитных влияний достаточно эффективной мерой является экранирование. Согласно ГОСТ 30372-95, экранированием называется способ ослабления электромагнитной помехи с помощью экрана, имеющего высокую электрическую и (или) магнитную проводимость.

Физика экранирования

В электроэнергетике используются частоты 50 или 60 Гц. Гармоники от них можно принимать во внимание в диапазоне примерно до 1,5 кГц, если речь идет о воздействии на силовое оборудование (о средствах связи будет сказано отдельно). Спектр молнии очень широкий, помехи для радиосвязи наблюдаются вплоть до частоты 30 МГц. Тем не менее, пик спектра удара молнии находится в районе 500 Гц.

На низких частотах пригодна модель, предложенная еще Фарадеем. Внешнее электрическое поле вызывает поляризацию в толще экрана. В результате на поверхности внутри экрана находятся электрические заряды, противоположные по знаку зарядам на внешней поверхности. В итоге поле от этих зарядов компенсирует внешнее электрическое поле.

Экранирование от магнитного поля низкой частоты обусловлено тем, что, при коэффициенте магнитной проницаемости материала экрана много большим 1 и достаточной толщине конструкции силовые линии магнитного поля проходят по экрану, не попадая в пространство, заключенное внутри него.

Совсем не обязательно, чтобы экран был выполнен из сплошного листа без отверстий. В экране могут быть отверстия. Мало того, он может представлять собой клетку из электропроводящего материала. Такой вариант экрана называется «клетка Фарадея». Но при этом должно соблюдаться условие: линейные размеры отверстий или шаг между прутьями сетки по линейным размерам меньше (в идеале — много меньше) длины волны излучения, от которого производится экранирование. Также важен хороший электрический контакт (в идеале — сварка) между прутьями клетки.

Согласно ГОСТ Р 51317.1.2-2007 (МЭК 61000-1-2:2001) «Совместимость технических средств электромагнитная. Методология обеспечения функциональной безопасности технических средств в отношении электромагнитных помех» под низкими частотами применительно к экранированию подразумеваются частоты ниже 9 кГц.

На частотах выше 9 кГц при рассмотрении явления экранирования используется иная модель. Если предельно упростить процессы для облегчения понимания, то экран на высоких частотах работает следующим образом. Под действием внешнего излучения в экране возникают вихревые токи. Эти токи создают электромагнитное поле, компенсирующее внешнее воздействие.

Экранированные кабели

Некоторые типы силовых кабелей имеют экран. Чаще всего это экран представляет собой металлическую ленту, которой обмотана изоляция токопроводящих жил. Также встречаются варианты экрана из толстой проволоки и комбинация толстой проволоки и металлической ленты. Известны конструкции кабелей с экранами из токопроводящей бумаги и токопроводящей резины. Очень редко можно встретить силовые кабели с экраном, представляющим собой оплетку из тонкой проволоки, хотя для сигнальных кабелей такая конструкция весьма распространена.

Сечение экранированного силового кабеля для прокладки под землей в траншее

Экранирование кабелей применяется в следующих основных случаях:

• Кабели на напряжение свыше 2 кВ, проложенные в земле или в воде, а также проходящие в непосредственной близости от металлических конструкций. Наличие экрана предотвращает возникновение коронных разрядов между токопроводящими жилами и почвой (водой, металлическими конструкциями). Такие разряды приводят к разрушению изоляции кабеля.
• Рядом с силовым кабелем проходят сигнальные кабели, чувствительные к наводкам. Это требование закреплено в ПУЭ-7, п. 3.4.11
• Кабели, соединяющие частотно-регулируемый привод с мотором. Это связано с тем, что энергия по такому кабелю передается на частотах порядка десятков кГц.

Силовые кабели, прокладываемые в земле и в воде, также часто имеют металлическую броню. Эта броня предназначена для механической защиты кабеля, тем не менее, она обладает экранирующими свойствами. Согласно ПУЭ-7, п. 3.4.11, наличие брони или металлической оболочки обязательно для кабеля, соединяющего вторичную обмотку трансформатора на напряжение 110 кВ и выше, со щитом.

Экранированные токопроводы

На объектах генерации и высоковольтных подстанциях нашли свое применение комплектные пофазно-экранированные токопроводы. В них токопровод каждой фазы заключен в замкнутый непрерывный экран. При этом экран может быть герметичным, при больших напряжениях в него закачивают элегаз. Экраны подключают в одной точке к контуру заземления объекта.

Главные функции, которые выполняют пофазно-экранированные токоотводы — уменьшение взаимодействия между проводниками при внешних коротких замыканиях, а также устранение нагрева индуцированными токами расположенных поблизости конструкций из металла и железобетона. Другие важные функции экрана — защита токопровода от пыли и влаги, повышение безопасности эксплуатации и обслуживания.

Требования СО 153-34.21.122-2003

Вопросы экранирования с целью защиты от вторичного воздействия молнии рассмотрены в СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций». Этот документ рекомендует использовать, при наличии такой возможности, в качестве экрана металлическую арматуру здания.

Арматура железобетонного здания обладает свойством экранирования

При электрическом соединении элементов арматуры друг с другом объекта получается «клетка Фарадея». Она защищает от электромагнитных воздействий удара молнии оборудование внутри здания. Арматура, согласно инструкции, должна быть соединена с системой молниезащиты здания.

В том случае, когда внутри защищаемого пространства имеются экранированные кабели, их экраны соединяются с системой молниезащиты на обоих концах и на границах зон. При прокладке кабелей между зданиями, если экран кабеля выдерживает ток молнии, дополнительное внешнее экранирование не требуется. Иначе для защиты кабеля рекомендуется размещать его в металлической трубе или экранированном коробе. Внешний экран или собственный экран кабеля на обоих концах соединяют электрически с общими заземляющими шинами зданий.

Экранирование для защиты оборудования и персонала

На понизительных станциях и открытых распределительных устройствах, находящихся под напряжением 300 кВ и выше, уровень электромагнитного излучения от оборудования опасен для обслуживающего персонала. В связи с этим применяются защитные меры в виде металлических сеток, магнитных экранов из материалов с высокой магнитной проницаемостью и т. п. Соответствующие рекомендации приведены в п. 4.2 ПУЭ-7.

В современной электроэнергетике широко применяются разнообразные устройства связи. В частности, цифровизация энергетики без них невозможна.

Электроэнергетическое оборудование и линии электропередач является источником широкополосных помех. Для нормальной работы систем связи, установленных на подстанциях, необходимо обеспечить надежное экранирование слаботочного оборудования. С этой целью аппаратуру связи устанавливают в металлические шкафы, подключенные к общему контуру заземления объекта. Поскольку на работу средств связи могут оказывать влияние даже помехи с длиной волны порядка нескольких сантиметров, конструкция шкафа не должна иметь в себе крупных отверстий. При необходимости контролировать работу оборудования связи через смотровое окно, применяется экранирование окна токопроводящей сеткой, либо установка в окно токопроводящего стекла. Указанные элементы должны иметь электрическое соединение со шкафом.

Экранирование средств связи в электроэнергетике регламентируется семейством стандартов ГОСТ МЭК 6100, а также стандартами организаций. Данное экранирование должно защищать аппаратуру связи от составляющих спектра выше 9 кГц, т. е. относится к категории высокочастотного экранирования. Для высоких частот металлический экран может быть тонким, но важна его высокая проводимость.

Источник

Зачем кабелю экран?

Поскольку электрические кабели проводят ток, он образует электромагнитное излучение. Такое излучение формирует радиопомеху, телепомеху и шум. При расположении рядом нескольких поводов и пропуска электрического тока по ним, они будут формировать наводки, которые действуют друг на друга. Электрический провод не только осуществляет излучение, но и принимает его. Конечно, это влияет на подключение оборудования. Чтобы защитить его от помехи, формируется экран.

Поскольку электрические кабели проводят ток, он образует электромагнитное излучение. Такое излучение формирует радиопомеху, телепомеху и шум. При расположении рядом нескольких поводов и пропуска электрического тока по ним, они будут формировать наводки, которые действуют друг на друга. При этом электрический кабель не только осуществляет излучение, но и принимает его. Конечно, это влияет на подключение оборудования. Чтобы защитить его от помехи, накладывается металлический защитный слой — экран. В результате, изоляция защищает кабель от механического повреждения, а экранирование — от шума, наводки.

Принцип работы экрана

Экран может окружать оплетку электрического провода, отражать электромагнитное излучение или перенаправлять его на поверхность земли. На 100% он не может обеспечить защиту провода, но он устраняет малую паразитную энергию, которая создается при негативном воздействии на текущий процесс. В зависимости от того, какое назначение имеет электрический провод, количество и проводниковый тип, отличается и способ экранирования. Стоимость экранированного изделия больше благодаря дополнительным материалам и производственному оборудованию.

Основной характеристикой экранов служит перевод наводок на землю. Это осуществляется благодаря концевой заделке (муфте).

Конструкция

Экранированию подлежит целиковый кабель с его отдельными составляющими. Зачастую экранированию подлежат проводниковые пары для уменьшения влияния помех на электрический кабель. Внешняя кабельная часть защищается от помех с помощью фольгирования алюмополимерной пленкой и фольгой, имеющей луженную проволочную оплетку.

Экраны имеют существенное отличие друг от друга. Пленка кладется на край проводника или продольно. Этот шов заклеивается. Обычно такую конструкцию изготовители дополняют с помощью дренажной проволоки. Она выступает в качестве дополнительного шунта, если повреждается фольгированное покрытие. От того, какую имеет толщину пленка, также много зависит. Чрезмерно толстая поверхность материала повышает кабельное изделие в объеме, увеличивает цену на него. Слишком тонкая приводит к снижению прочности и эффективности экрана. Изготовители не превышают толщину пленки в 100 мкм.

Оплеточная защита обладает своими особенностями. Но лучшие показатели показывает комбинированная пленка. Стоит указать, что пленочное экранирование применяется при токе в 50 микроампер. При среднем токе используется комбинированный способ. В силовом кабеле используется медная или алюминиевая оплетка. При этом оплеточное покрытие не защищает всю площадь с проводниковыми линиями. Этот показатель находится в пределах 95% от общей площади покрытия. Эффекта больше приносит медная оплетка, но она стоит дорого.

Комбинированное экранирование популярно благодаря применению на компьютерной технике и локальных сетях. Однако такие кабели можно укладывать в чрезмерно зашумленных условиях. Защита от помех с успехом применяется в других проводниковых изделиях мира.

Источник

Экран в силовых кабелях?

Ставить оценки могут только зарегистрированные пользователи.
Присоединяйтесь к профессиональному сообществу, пройдите регистрацию прямо сейчас

Вопрос очень интересный.
Сразу , что бы не было недразумений, — я понятия не имею , как на него ответить.
И потому прошу не шибко серьёзно воспринимать нижеказанное. Это прсто — некие отвлечённые размышлизмы кабельной незнайки.

Если медную ленту накладывают с изолирующей прокладкой, то это увеличивет её сопротивление за счёт укрутки.
А также придаёт некоторый реактивный импеданс( в основном индуктивный, хотя и несколько ослабленный ёмкостями между лентами).
То и другое полезно для снижения потерь в экране.

С другой стороны, медные проволочные экраны, которые я видел в сечении некоторых силовых кабелей, тоже расположены совсем не плотно. Во всяком случае, на порядок реже, нежели в оплётках радиочастотных.
И потому здесь медный экран представляет собой не сплошной металл, а скорее сетку.

В этом смысле появление зазоров между медными экранными лентами, надо думать, — не фатально.

Более того, это может даже несколько повысить импеданс за счёт синжения межвитковых ёмкостей ленточного экрана.

Источник