Metalni omotač u VN kablu nije samo štit omotan oko XLPE izolacije. Formira električnu granicu oko izolacije, učestvuje u proračunima indukovanog napona i gubitaka, nosi definisani udio struje zemljospoja, i povezuje kabl sa spojnicama, prekidi, link boxes, zemlje, i ograničavači napona u omotaču. U vodstvu- ili konstrukcije obložene aluminijumom, takođe može da obezbedi radijalnu barijeru za vlagu.
Te dužnosti su međusobno povezane. Povećanje metalne površine može poboljšati sposobnost struje kvara i smanjiti otpor, ipak manji otpor može povećati gubitak cirkulacione struje pod spajanjem na oba kraja. Izolacija omotača može smanjiti taj gubitak, a ipak stvara zahtjeve za stalni napon i zaštitu od tranzijenta. Stoga tehnički kompletan dizajn mora provjeriti isti omotač kroz normalno opterećenje, greška, prolazno, i dugoročni uslovi rute.
Pet slojeva kablova često se skuplja u reč "štit".
Oklopljeni visokonaponski kabel sadrži nekoliko slojeva s različitim funkcijama. Ekran provodnika izglađuje električni interfejs oko nasukanog provodnika. XLPE izolacija nosi glavni dielektrični napon. Izolacijski zaslon stvara kontroliranu vanjsku granicu za tu izolaciju. Metalni ekran ili plašt se nalazi izvan izolacionog ekrana i pruža električni kontinuirani metalni put. Polimerni omotač štiti i, gdje je potrebno, električno izoluje taj metalni sloj od zemlje.
Ovi slojevi nisu zamjenjivi. Poluprovodnički izolacijski ekran kontrolira sučelje polja, ali nije zamjena za metalnu putanju zemljospoja. Ekran od bakrene žice može osigurati električni kontinuitet i podesivi poprečni presjek, ali sam sloj žice nije kontinuirana radijalna vodena barijera. Zavareni aluminijumski ili ekstrudirani olovni omotač može pružiti metalnu barijeru protiv vlage, ali izbor materijala i dalje treba mehanički, termalni, korozija, proizvodnja, i provjere sučelja dodataka. Oklop, gdje se koristi, ima primarnu mehaničku funkciju i ne može automatski zamijeniti dizajnirani krug omotača.
| Sloj ili komponenta | Primarna sistemska uloga | Pitanje dizajna koje ostaje |
|---|---|---|
| Ekran provodnika. | Stvara glatko električno sučelje preko provodnika. | Kako sistem ekstruzije kontroliše geometriju, čistoća, i kompatibilnost? |
| Izolacioni ekran. | Definira vanjsku ekvipotencijalnu granicu glavne izolacije. | Kako će spojevi i završeci obnoviti tu granicu? |
| Metalni ekran ili omotač. | Pruža metalni kontinuitet, vezivna veza, i specificirane trenutne dužnosti. | Koji materijal, otpor, području, aranžman vezivanja, i primjenjuju se kvarovi? |
| Metalna barijera protiv vlage, kada je prisutan. | Ograničava radijalni ulazak vlage i može također obavljati funkciju električnog omotača. | Kako će zavariti, zglobova, zaštita od korozije, savijanje, i umor treba kontrolisati? |
| Polimerni omotač. | Štiti metal i može ga izolirati od zemlje za posebno lijepljenje. | Koji električni integritet, mehanički, životne sredine, a primjenjuju se provjere nakon ugradnje? |
Jedan dizajn omotača mora proći četiri različita stanja sistema.
Tehnički list koji imenuje samo "aluminijski omotač" ili "zaslon od bakrene žice" ostavlja važan posao nedovršenim. Materijalne i nazivne dimenzije opisuju fizički sloj; oni ne uspostavljaju njegove performanse u povezanom kablovskom sistemu.
Država 1: normalno opterećenje stvara inducirani napon i toplinu.
AC struja provodnika proizvodi magnetni tok koji povezuje metalni omotač. Rezultirajući inducirani napon ovisi o struji, frekvencija, geometrija kabla, fazni raspored, dužina sekcije, i obližnjih provodnika. Aranžman povezivanja odlučuje šta će se dalje dogoditi.
Kada su omoti spojeni na oba kraja, zatvorena staza može nositi struju koja kruži. Ta struja proizvodi dodatne gubitke i može smanjiti strujni kapacitet kabla. IEC 60287-1-1 pruža okvir za proračun gubitaka provodnika i omotača u jednom kolu. IEC 60287-1-2 bavi se gubicima vrtložnih struja za definirane ravne formacije s dvostrukim krugom i eksplicitno razlikuje omote u jednoj tački ili unakrsne veze od spajanja na oba kraja sa značajnom cirkulirajućom strujom.
Država 2: zemljospoj dijeli struju na nekoliko puteva.
Metalni omotač može nositi samo dio ukupne struje zemljospoja. Struja se može podijeliti između omotača kabela, uzemljivači, mreže stanica, paralelne metalne staze, i uzemljenje prema sistemskim impedansama i vezama. Maksimalna očekivana struja kvara na sabirnici stoga nije automatski struja dodijeljena jednom omotaču kabela.
IEC 60909-3 bavi se djelomičnim strujama kratkog spoja kroz zemlju i uključuje postupke za raspodjelu struje i faktore redukcije metalnih omotača ili štitova uzemljenih na oba kraja. Nakon što se uspostavi trenutna podjela, omotač, vezivanje vodi, zglobova, link-box veze, i uzemljivači trebaju termičke i mehaničke provjere za primjenjivi redoslijed čišćenja. IEC 60949 pruža metodu za termički dozvoljenu struju kratkog spoja koja uzima u obzir neadijabatsko zagrijavanje; ne otklanja potrebu za definisanjem materijala, početni i konačni uslovi, trajanje, i stvarnu putanju struje.
Država 3: preklopni i gromobranski događaji testiraju koordinaciju izolacije.
Specijalno vezivanje namjerno omogućava dijelovima sistema omotača da rade iznad potencijala zemlje. Stalni napon frekvencije snage je samo jedan uslov. Prebacivanje događaja, impulsi munje, kvarovi na zemlji, i interakcije sa povezanom opremom mogu nametnuti prolazni napon na izolaciji koja sekcioniše plašt, prekrivač, link-box izolacija, i ograničavači napona u omotaču.
SVL se ne bira samo iz napona sistema. Njegov kontinuirani napon, zaštitni nivo, privremeno ponašanje prenapona, energetska dužnost, dužina veze, raspored uzemljenja, a odnos prema zaštićenoj izolaciji mora proizaći iz izolacijsko-koordinacijske studije. Niži zaštitni nivo nije automatski sigurniji ako normalan ili privremeni napon preopterećuje limiter. Viša ocjena nije automatski sigurnija ako ne zaštiti izolaciju.
Država 4: uslovi rute izazivaju barijeru decenijama.
Metalni omotač može dijeliti električne i ekološke dužnosti. Sistemi od olova i aluminijuma mogu pružiti radijalnu zaštitu od vlage kada njihov kontinuitet i zaptivke dodatne opreme ostanu netaknute. Bakarne žice mogu definirati putanju struje kvara i veznu vezu, često sa posebnom folijom ili laminatom gdje je potrebna radijalna barijera.
Ruta tada uvodi izloženost koroziji, ciklično kretanje, savijanje, vibracija, spojna voda, vučne sile, termička ekspanzija, i oštećenja prilikom instalacije. Vanjski omotač postaje važan jer oštećenja mogu otkriti metal, kompromituju zaštitu od korozije, ili poraziti shemu izolovanog vezivanja. IEC 60229 pokriva ekstrudirane prevlake sa posebnom zaštitnom funkcijom i uključuje električna ispitivanja nakon ugradnje. Rezultat otpornosti glavne izolacije ne pokazuje da je gornji sloj netaknut.
Povezivanje mijenja odgovor; nije naknadno odabrana dodatna oprema.
Čvrsto spajanje, vezivanje u jednoj tački, i unakrsno povezivanje su sklopovi, a ne ocjene kvaliteta. Čvrsto spajanje osigurava kontinuirani put strujnog omotača i općenito ograničava stajaći napon, ali cirkulacioni gubitak može postati materijalan. Vezanje u jednoj tački prekida kontinuiranu cirkulaciju u sekciji, dok stoji napon, zemaljski kontinuitet, izolacija plašta, i tranzijentna zaštita zahteva kontrolu. Unakrsno spajanje povezuje uzastopne manje dijelove tako da se inducirani naponi mogu u velikoj mjeri poništiti kada su dužine, geometrija kabla, fazni odnosi, a veze ostaju na odgovarajući način izbalansirane.
Prijelaz rute može poremetiti tu ravnotežu. Mijenja se iz trolisne u ravnu formaciju, nejednake dužine manjih presjeka, promene redosleda faza, zajedničko preseljenje, paralelna kola, ili različite konstrukcije kablova menjaju model indukovanog napona. Nedavni XWA članak o Načini spajanja ekrana SN kabla objašnjava osnovne opcije kola. Na VN prijenosnom nivou, isti nazivi zahtijevaju specifičnu koordinaciju izolacije, gubitak, greška, napon dodira, i model održavanja.
CIGRE TB 797 tretira sisteme kablova za prenos naizmenične struje na i iznad 66 kV jer zahtijeva jedinstveno dizajniran sistem vezivanja omotača. Njegov opseg spaja kabl i pribor sa spojnim vodovima, link boxes, SVLs, uzemljenje, instalacioni testovi, i održavanje. Ta granica sistema je razlog zašto sam poprečni presek kabla ne može da reši dizajn vezivanja.
Izbor materijala prati način kvara, nije hijerarhija.
Bakrene žice omogućavaju podešavanje metalnog poprečnog preseka oko izolacionog ekrana i ostaju kompatibilne sa fleksibilnom konstrukcijom kabla. Zasebno rješenje za blokiranje vode ili metalik-laminatno rješenje može biti potrebno kada ruta zahtijeva radijalnu barijeru. Zavareni aluminijum može kombinovati metalni kontinuitet sa kontinuiranom barijerom protiv vlage i manjom masom od olova, dok kvalitet zavarivanja, formiranje, zaštita od korozije, ponašanje pri savijanju, i dodatno zaptivanje ostaju kritične. Ekstrudirano olovo pruža neprekidnu barijeru i korisnu hemijsku otpornost u odgovarajućim dizajnima, ali dodaje masu i zahtijeva pažnju na mehaničku potporu, ciklično naprezanje, kontrole životne sredine, i kompatibilne metode spajanja.
Nijedan naziv materijala ne dokazuje mogućnost greške. Električna otpornost, efektivna metalna površina, tolerancije konstrukcije, zglobova, hardver za povezivanje, trenutna podjela, trajanje kvara, i dozvoljena temperatura su sve bitne. Niti jedan naziv materijala ne dokazuje trajnost rute. Odabrani metal, oversheath, sistem za blokiranje vode, pečati, način instalacije, i okruženje tla ili tunela moraju raditi zajedno.
Jedan broj struje kvara nije specifikacija omotača.
Izjava kao što je "struja kvara za jednu sekundu" ostaje nepotpuna osim ako dokument ne navodi da li je struja ukupna vrijednost sistema, struja nulte sekvence, ili dio dodijeljen metalnom omotaču. Takođe je potreban tip greške, raspored uzemljenja, redoslijed čišćenja, doprinos sa oba kraja, paralelne staze, stanje vezivanja, početno stanje opterećenja, i tretman ponovljenih dužnosti.
Redosled projektovanja treba da počne sa slučajevima kvarova na mreži i podelom struje. Zatim bi trebao identificirati najteže opterećenje omotača i spojnih komponenti i provjeriti termičku sposobnost i veze. Isti slučajevi regulišu pregled napona dodira, porast zemaljskog potencijala, stres preko plašta, i SVL energija. Zvanični IEC procedure distribucije struje pružiti neutralnu referencu za problem podjele struje bez pružanja inputa specifičnih za projekat.
Konačni crtež mora spojiti konstrukciju kabla sa kolom trase.
The 64/110(123) kV opseg kablova i 76/132(145) kV opseg kablova pokazati napon-specifičan konstrukcijski kontekst. Evidencija projekta mora ići dalje spajanjem svakog dijela kabela i pribora u proračun vezivanja.
Kontrolisani zapis treba da identifikuje metalni materijal, nominalna površina, osnovica uzdužnog otpora, radijalna barijera, i preklopna dužnost. Također bi trebao popraviti formiranje kabela, razmak, dužine sekcija, fazni redosled, vezivne veze, link-box lokacije, uzemljenja, SVL podaci, i konstrukcija od vezivnog olova. Radne struje, slučajevi kvarova, vremena čišćenja, granice stalnog napona, prolazni slučajevi, bazi na naponu dodira, instalacioni testovi, i pristup održavanju kompletiraju zapis.
Odlučujuća provjera je dosljednost. Crtež kablova, proizvodne dužine, zajednički raspored, link-box dijagram, obračun gubitka, podjela struje kvara, izolaciono-koordinacioni studij, i izgrađena ruta mora opisivati isti električni sistem. Ako se jedan zapis promijeni, zahvaćeni proračuni i interfejsi zahtevaju pregled pre nego što promena postane instrukcija na terenu.