交聯電纜屏蔽層具備顯著的抗高壓性能,其通過半導電屏蔽層與金屬屏蔽層的協同作用,有效均衡電場分布、抑制局部放電,并可承受系統短路電流沖擊,滿足高壓電力傳輸的穩定運行需求。具體分析如下:
一、半導電屏蔽層的抗高壓作用
內半導電屏蔽層
由半導電材料構成,緊貼導體表面,與導體等電位并與絕緣層良好接觸。其核心功能是均勻導體表面電場,防止因導體表面不光滑或絞合氣隙導致的電場集中,從而避免導體與絕緣層間發生局部放電。對于35kV及以上電纜,內屏蔽層采用交聯型材料,通過三層共擠工藝與絕緣層同步擠出,形成“導體屏蔽-絕緣-絕緣屏蔽”的分層結構,進一步提升電場均勻性。外半導電屏蔽層
位于絕緣層表面,與金屬護套等電位,避免因絕緣表面裂紋或間隙引發的局部放電。其電阻率通常控制在103-10?Ω·m范圍內,確保與絕緣層的緊密接觸,防止電場在絕緣層與護套界面集中。
二、金屬屏蔽層的抗高壓作用
電場屏蔽與電磁干擾抑制
金屬屏蔽層(如銅帶或銅絲繞包)通過限制電場和磁場干擾,提高電纜的抗干擾能力。在正常運行時,它作為電容電流的通道;系統發生短路時,則作為短路電流的通道,同時屏蔽外部電場對電纜的影響。短路電流承載能力
金屬屏蔽層的截面積設計需滿足系統短路電流要求。例如,26/35kV及以上電壓等級電纜的金屬屏蔽層,可能采用疏繞銅絲+反向銅帶或銅絲結構,以增強短路電流承載能力。根據IEC 60949標準,屏蔽層短路電流的計算需考慮非絕熱因素、溫度系數等參數,確保在極端工況下仍能保持結構完整性。
三、結構設計與工藝對抗高壓性能的影響
三層共擠工藝
中壓交聯電纜普遍采用三層共擠技術,即內外半導電屏蔽層與絕緣層同步擠出。該工藝顯著提升了絕緣線芯的圓整度及界面光滑度,減少了電場集中風險,從而提高了電纜的耐壓水平和使用壽命。金屬屏蔽層結構優化
銅帶搭蓋繞包:需控制搭蓋率(不小于銅帶寬度的15%)及銅帶厚度(單芯電纜≥0.12mm,多芯電纜平均≥0.10mm),以防止接觸不良導致的電阻增加。
疏繞銅絲屏蔽:通過反向繞包銅絲或銅帶扎緊,減少熱膨脹變形和接觸電阻,改善運行電纜的電性能和機械性能。
四、材料選擇對抗高壓性能的保障
半導電屏蔽層材料
以聚乙烯基料混合導電炭黑制成,炭黑的濃度、分散性及細度直接影響屏蔽層的導電性和表面光滑度。例如,爐黑或乙炔炭黑的添加需確保均勻分散,避免因炭黑結塊導致電場集中。金屬屏蔽層材料
銅帶或鋁帶需具備足夠的機械強度和導電性,同時需控制氧化層生成,以防止接觸電阻增加。對于疏繞銅絲屏蔽,需選用軟銅線并確保表面處理質量,避免損傷絕緣層。


