Kablo ve tel ürünlerinde kullanılan koruma, tamamen farklı iki kavrama dayanır: elektromanyetik koruma ve elektrik alan koruması. Elektromanyetik koruma, yüksek frekanslı sinyaller (örneğin RF kabloları ve elektronik kablolar) ileten kabloların dış parazite neden olmasını önlemek veya dış elektromanyetik dalgaların zayıf akımlar (örneğin sinyal veya ölçüm kabloları) ileten kablolara müdahale etmesini engellemek ve teller arasındaki çapraz konuşmayı azaltmak için tasarlanmıştır. Elektrik alan koruması ise, orta ve yüksek gerilim güç kablolarının iletken yüzeyinde veya yalıtım yüzeyinde oluşan güçlü elektrik alanını dengelemek için tasarlanmıştır.
1. Elektrik Alan Koruma Katmanlarının Yapısı ve Gereksinimleri
Güç kablolarının koruması, iletken koruması, yalıtım koruması ve metalik korumayı içerir. İlgili standartlara göre, nominal gerilimi 0,6/1kV'den yüksek olan kablolarda, her bir yalıtımlı çekirdeğe veya çok çekirdekli telli kablo çekirdeğine uygulanabilen metalik bir koruma tabakası bulunmalıdır. Nominal gerilimi 3,6/6kV'den az olmayan XLPE yalıtımlı kablolar ve nominal gerilimi 3,6/6kV'den az olmayan EPR ince yalıtımlı kablolar (veya nominal gerilimi 6/10kV'den az olmayan kalın yalıtımlı kablolar) için ayrıca iç ve dış yarı iletken koruma yapıları da gereklidir.
(1) İletken Kalkanı ve Yalıtım Kalkanı
İletken koruması (iç yarı iletken koruma), metal olmayan, ekstrüde edilmiş yarı iletken malzemeden veya iletkenin etrafına sarılmış yarı iletken bir banttan ve ardından ekstrüde edilmiş yarı iletken bir katmandan oluşmalıdır.
Yalıtım kalkanı (dış yarı iletken kalkan), her bir yalıtımlı çekirdeğin dış yüzeyine doğrudan ekstrüde edilen, metalik olmayan yarı iletken bir katmandır; bu katman yalıtıma sıkıca yapışabilir veya ondan soyulabilir. Ekstrüde edilen iç ve dış yarı iletken katmanlar, düzgün arayüzler, belirgin tel izleri ve keskin kenarlar, parçacıklar, yanık izleri veya çizikler olmaksızın yalıtıma sıkıca yapışmalıdır. Yaşlanma öncesi ve sonrası direnç, iletken kalkan katmanı için 1000 Ω·m'yi ve yalıtım kalkan katmanı için 500 Ω·m'yi aşmamalıdır.
İç ve dış yarı iletken koruyucu malzemeler, ilgili yalıtım malzemelerinin (çapraz bağlı polietilen, etilen-propilen kauçuk vb.) karbon siyahı, antioksidanlar, etilen-vinil asetat kopolimeri ve diğer katkı maddeleriyle karıştırılmasıyla üretilir. Karbon siyahı parçacıklarının polimer içinde homojen bir şekilde dağılması, topaklanma veya zayıf dağılım olmaması gerekir.
İç ve dış yarı iletken koruma katmanlarının kalınlığı, gerilim seviyesiyle birlikte artar. Yalıtım katmanındaki elektrik alan şiddeti içeride daha yüksek, dışarıda daha düşük olduğundan, yarı iletken koruma katmanlarının kalınlığı da içeride dışarıdan daha fazla olmalıdır. Geçmişte, yetersiz sarkma kontrolünden kaynaklanan çizikleri veya aşırı sert bakır bantlardan kaynaklanan delinmeleri önlemek için dış yarı iletken koruma katmanı iç katmandan biraz daha kalın yapılırdı. Şimdi, çevrimiçi otomatik sarkma izleme ve tavlanmış yumuşak bakır bantlarla, iç yarı iletken koruma katmanı dış katmandan biraz daha kalın veya ona eşit olmalıdır. 6–10–35 kV kablolar için iç katman kalınlığı genellikle 0,5–0,6–0,8 mm'dir.
(2) Metalik Koruma
Nominal gerilimi 0,6/1 kV'den yüksek olan kablolar metalik bir koruyucu tabakaya sahip olmalıdır. Metalik koruyucu tabaka, her bir yalıtımlı damara veya kablo damarına uygulanmalıdır. Metalik koruma, bir veya daha fazla metal bant, metal örgü, konsantrik metal tel katmanları veya metal teller ve metal bantların bir kombinasyonundan oluşmalıdır.
Avrupa ve diğer gelişmiş ülkelerde, daha yüksek kısa devre akımlarına sahip direnç topraklamalı çift devreli sistemlerin kullanımı nedeniyle, bakır tel koruma yaygın olarak kullanılmaktadır. Bazı üreticiler, kablo çapını küçültmek için bakır telleri ayırma kılıfına veya dış kılıfa yerleştirir. Çin'de, direnç topraklamalı çift devreli sistemler kullanan bazı önemli projeler dışında, çoğu sistemde kısa devre akımını minimuma indiren ark bastırma bobini topraklamalı tek devreli güç kaynakları kullanılır, bu nedenle bakır bant koruma kullanılabilir. Kablo fabrikaları, satın alınan sert bakır bantları, kullanımdan önce belirli bir uzama ve çekme dayanımı elde etmek için dilimleme ve tavlama yoluyla işler (çok sert olması yalıtım koruma tabakasını çizer, çok yumuşak olması buruşur). Yumuşak bakır bantlar, GB/T11091-2005 Kablolar için Bakır Bant standardına uygun olmalıdır.
Bakır bant koruması, üst üste bindirilmiş tek katmanlı yumuşak bakır banttan veya aralarında boşluklar bulunan sarmal şekilde sarılmış iki katmanlı yumuşak bakır banttan oluşmalıdır. Bakır bandın ortalama üst üste binme oranı, genişliğinin (nominal değer) %15'i olmalı ve minimum üst üste binme oranı %5'ten az olmamalıdır. Bakır bandın nominal kalınlığı, tek damarlı kablolar için en az 0,12 mm ve çok damarlı kablolar için en az 0,10 mm olmalıdır. Bakır bandın minimum kalınlığı, nominal değerin %90'ından az olmamalıdır. Yalıtım korumasının dış çapına (≤25 mm veya >25 mm) bağlı olarak, bakır bant genişliği genellikle 30-35 mm'dir.
Bakır tel koruma, sarmal şeklinde sarılmış yumuşak bakır tellerden yapılır ve bakır tellerin veya bakır bantların ters sarmal sargısıyla sabitlenir. Direnci GB/T3956-2008 Kablo İletkenleri standardının gerekliliklerini karşılamalı ve nominal kesit alanı arıza akımı kapasitesine göre belirlenmelidir. Bakır tel koruma, üç damarlı kabloların iç kılıfı üzerine veya tek damarlı kabloların yalıtımı, dış yarı iletken koruma tabakası veya uygun bir iç kılıfı üzerine doğrudan uygulanabilir. Bitişik bakır teller arasındaki ortalama boşluk 4 mm'yi geçmemelidir. Ortalama boşluk G şu formül kullanılarak hesaplanır:
Neresi:
D – bakır tel korumasının altındaki kablo çekirdeğinin çapı, mm cinsinden;
d – bakır telin çapı, mm cinsinden;
n – bakır tel sayısı.
2. Koruyucu Katmanların Rolü ve Gerilim Seviyeleriyle İlişkisi
(1) İç ve Dış Yarı İletken Kalkanlamanın Rolü
Kablo iletkenleri genellikle çok telli tellerden sıkıştırılarak üretilir. Yalıtım ekstrüzyonu sırasında, iletken yüzeyi ile yalıtım tabakası arasında boşluklar, çapaklar ve diğer yüzey düzensizlikleri oluşabilir; bu da elektrik alan yoğunlaşmasına, yerel hava boşluğu deşarjına ve ağaçlanma deşarjına yol açarak dielektrik performansını düşürür. İletken yüzeyine yarı iletken bir malzeme tabakası (iletken kalkanı) ekstrüzyonu yapılarak, yalıtımla sıkı temas sağlanır. Yarı iletken tabaka ve iletken aynı potansiyelde olduğundan, aralarında boşluklar olsa bile elektrik alan etkisi oluşmaz ve böylece kısmi deşarjlar önlenir.
Benzer şekilde, dış yalıtım yüzeyi ile metal kılıf (veya metal kalkan) arasında boşluklar bulunur ve voltaj seviyesi ne kadar yüksekse, hava boşluğu deşarjının meydana gelme olasılığı o kadar artar. Dış yalıtım yüzeyine yarı iletken bir katman (yalıtım kalkanı) ekstrüzyonu yapılarak, metal kılıf ile eşpotansiyel bir dış yüzey oluşturulur, bu da boşluklardaki elektrik alanlarını ortadan kaldırır ve kısmi deşarjları önler.
(2) Metalik Kalkanlamanın Rolü
Metalik korumanın işlevleri şunlardır: normal koşullar altında kapasitif akımı taşımak; arızalar sırasında kısa devre akımı için bir yol görevi görmek; elektrik alanını yalıtım içinde sınırlamak (dış elektromanyetik girişimi azaltmak) ve düzgün bir radyal elektrik alanı sağlamak; dengesiz akımı taşımak için üç fazlı dört telli sistemlerde nötr hat görevi görmek; ve radyal su geçirmez koruma sağlamak.
Yayın tarihi: 28 Temmuz 2025