Tipovi ekrana za SN kablove definirati kako srednjenaponski kabel kontrolira električno polje oko svoje izolacije i kako kabel osigurava metalni put za struju punjenja, struja zemljospoja, i uzemljenje sistema. U praktičnom dizajnu SN kabla, ekran nije dekorativni bakarni sloj. To je dio električnog sistema za kontrolu naprezanja. Bakarna traka, bakarna žica, bakarna žica plus traka, i dizajn metalnog omotača svaki rješava različite uvjete projekta.
XWA Power & Kabl tretira metalni ekran kao jednu od ključnih dizajnerskih odluka u inženjeringu SN kablova. Ispravan ekran zavisi od napona, struja kratkog spoja, metoda uzemljenja, veličina provodnika, ruta instalacije, vrijeme otklanjanja kvarova, zahtev za oklop, i važeći standard projekta. A 33 kV industrijski napojnik, a 11 kV razvodni kabl, i a 35 kV podzemna trasa može izgledati slično spolja, ali zahtjevi za metalnim ekranom mogu biti različiti.
Ekran je dio sistema izolacije kablova
Kabl za napajanje srednjeg napona obično koristi koordiniranu strukturu: kondukter, ekran provodnika, XLPE izolacija, izolacioni ekran, metalni ekran, posteljina, oklop po potrebi, i vanjski omotač. Ekran provodnika izglađuje električno polje na površini provodnika. Izolacijski zaslon stvara kontroliranu granicu oko XLPE izolacije. Metalni ekran se nalazi izvan izolacionog ekrana i obezbeđuje provodljivi sloj povezan sa zemljom kroz dizajn sistema.
Ova struktura je razlog zašto odabir ekrana pripada fazi električnog dizajna, ne samo na fazu materijalnih troškova. Metalni ekran koji je premali možda neće odgovarati navedenoj struji zemljospoja. Zaslon koji je mehanički neprikladan može se oštetiti tokom rukovanja ili instalacije. Ekran koji nije kompatibilan s metodom završetka može stvoriti tešku pripremu lokacije. Ista klasa napona kabla može zahtevati različite površine ekrana pod različitim postavkama zaštite mreže.
Za XWA MV kabl za napajanje domet, dizajn ekrana se obično pregleda zajedno sa klasom napona, materijal provodnika, debljina izolacije, stanje kratkog spoja, način polaganja, dužina bubnja, i ispitnu dokumentaciju. Za više naponske klase projekta kao npr 33kV Cable, površina ekrana i logika uzemljenja često postaju važniji u pregledu specifikacija. Širi standardni kontekst objašnjen je u XWA-ovom tehničkom članku o IEC 60502-2 za srednjenaponski kabl.
Šta metalni ekran zapravo radi
Metalni ekran ima nekoliko funkcija. Prvo, pomaže u održavanju vanjske površine izolacijskog zaslona na potencijalu zemlje kada je ispravno uzemljen. Drugo, pruža put za kapacitivnu struju punjenja u normalnom radu. Treće, može nositi struju zemljospoja za vrijeme rada zaštite. Četvrto, podržava definisani sistem dodatne opreme za kablove jer završeci i spojevi moraju pravilno povezati ekran.
Ove funkcije su povezane, ali nisu identične. Ekran može biti dovoljno električni za kontrolu polja, ali premali za specificiranu struju zemljospoja. Ekran može naići na područje struje kvara, ali i dalje zahtijeva pažljivu instalaciju jer se bakrene žice mogu širiti ili deformirati tokom pripreme. Inženjerski pregled mora odvojiti tražene funkcije umjesto da tretira "ekran" kao jednu generičku stavku.
| Funkcija ekrana | Inženjersko značenje | Potrebne informacije o dizajnu |
|---|---|---|
| Kontrola električnog polja | Održava kontroliranu vanjsku granicu izolacijskog sistema. | Klasa napona, dizajn izolacionog ekrana, metoda prekida. |
| Putanja struje punjenja | Prenosi kapacitivnu struju iz kablovskog sistema u normalnom radu. | Dužina kabla, napon sistema, raspored uzemljenja. |
| Putanja struje zemljospoja | Nosi specificiranu struju kvara sve dok zaštita ne otkloni grešku. | Struja kvara, trajanje kvara, materijal i površina ekrana. |
| Povezivanje dodatne opreme | Omogućava završetcima i spojevima da pravilno zalijepe metalni ekran. | Vrsta pribora, ekranska forma, instalacioni prostor, metoda vezivanja. |
| Podrška za inspekciju i testiranje | Obezbeđuje definisan provodljivi sloj za testove i zapise o izdavanju. | Provjera kontinuiteta, podešavanje testa napona, dokumentaciju o rutinskom testiranju. |
Ekran od bakarne trake
Ekran od bakrene trake je jedan od najpoznatijih oblika ekrana u SN kablu. Preko izolacionog ekrana spiralno se nanosi bakrena traka. Stvara kontinuirani metalni sloj sa dobrom pokrivenošću oko jezgre kabla. Bakarna traka je uobičajena u trožilnim SN kablovima i mnogim dizajnima distributivnih kablova jer je kompaktna, poznato timovima pomoćnika, i efikasan za kontrolu električnog polja kada se pravilno preklapaju i spajaju.
Inženjerska prednost bakarne trake je pokrivenost. Traka može da obezbedi glatku i neprekidnu metalnu površinu oko ekranizovane izolacije. Lako ga je prepoznati i u uzorcima u izrezivanju i fabričkom pregledu. Međutim, Ekran od bakarne trake nije automatski prikladan za svako stanje zemljospoja. Debljina trake, širina, preklapanje, i ukupna metalna površina mora odgovarati zahtjevima projekta. Ako specifikacija navodi vrijednost struje kvara, dizajn ekrana se ne može birati samo po vizuelnom izgledu.
Bakarna traka također može biti osjetljiva na mehaničko rukovanje ako je dizajn kabela, savijanje, ili je priprema pribora loša. Traka mora ostati neprekidna. Oštro savijanje, neoprezno skidanje, ili loša tehnika završetka može poremetiti vezu sa ekranom. Iz ovog razloga, XWA pregledava ekran od bakrene trake zajedno sa dizajnom oklopa, dizajn omotača, namotavanje bubnja, i kompatibilnost dodatne opreme.
Ekran od bakrene žice
Ekran od bakrene žice koristi spiralno postavljene ili raspoređene bakrene žice oko izolacionog ekrana. Obično se bira tamo gde je potreban definisani metalni poprečni presek za struju zemljospoja, vezivanje, i kontinuitet ekrana. U poređenju sa trakom, ekran od bakrene žice može se lakše odrediti po ukupnoj površini bakra. Uobičajeni opisi projekta mogu navesti površinu ekrana kao što je definisani kvadratni milimetarski ekran bakrene žice, iako stvarna vrijednost mora pratiti proračun projekta.
Ekran od bakrene žice naširoko se koristi u jednožilnim SN kablovima i u dizajnima gdje su važna pitanja vezanja i napona omotača. Pruža vidljiv skup provodnika koji se mogu skupiti i spojiti na dodacima. Konstrukcija se takođe može kombinovati sa vezivom od bakrene trake ili slojem koji blokira vodu u zavisnosti od dizajna kabla.
Ograničenje je da žičani ekran ne stvara istu kontinuiranu površinu kao puni sloj trake osim ako se ne kombinuje sa drugim slojem. Razmak žica, broj žica, smjer, i rješavanje svih stvari. Tokom prestanka rada, žičani ekrani moraju biti obučeni i spojeni čisto. Ako su žice prekinute, neravnomerno se širi, ili slabo vezani, korist od dizajna može se smanjiti. Ispravna specifikacija zaslona od bakrene žice stoga uključuje potrebnu površinu, raspored žice, očekivanje vezivanja, i pomoćna metoda.
Bakarna žica plus bakarna traka
Neki dizajni SN kablova kombinuju bakrenu žicu i bakrenu traku. Ovaj aranžman može koristiti područje žice za kapacitet struje kvara i pokrivanje trake za kontinuiraniji metalni sloj. Kombinovani dizajn nije automatski superioran u svakom slučaju, ali može biti korisno kada specifikacija zahtijeva i površinu ekrana i pokrivenost, ili kada standard projekta ima poznatu kombinovanu konstrukciju.
Kombinirani dizajn također povećava broj detalja koji se moraju kontrolirati. Veličina žice, broj žica, debljina trake, preklapanje trake, materijal koji blokira vodu, i prečnik kabla utiču na proizvodnju i ugradnju. Kombinovani ekran može povećati troškove materijala i prečnik kabla. Također može promijeniti ponašanje pri savijanju i pripremu pribora. XWA to obično tretira kao dizajn vođen specifikacijama, ne kao podrazumevana nadogradnja za svaki SN kabl.
Metalni omotač i drugi oblici štita
U nekim kablovskim sistemima, metalni omotač kao što je legura olova ili valoviti aluminij može pružiti zaštitu, barijera od vlage, i mehaničke zaštitne funkcije. Ovo je češće u posebnim aplikacijama, podzemne rute sa višim zahtjevima, dizajna podmornica, ili kablovskim sistemima kod kojih su performanse radijalne vodene barijere kritične. Plašt nije isti kao obični ekran od bakrene trake, i mijenja težinu kabla, performanse savijanja, dizajn dodataka, i način rukovanja.
Odluke o metalnom omotaču zahtijevaju pažljiv inženjerski pregled. Plašt može poboljšati zaštitu od vlage i kontinuitet zaštite, ali može dodati složenost proizvodnje i instalacijska ograničenja. Može zahtijevati specijalizirane spojeve, vezivanje, zaštita od korozije, i dizajn rute. Za standardne distributivne SN kablove, bakrene trake ili bakrene žice ekran su često praktičniji. Za posebne rute, metalni dizajn omotača može postati neophodan.
Izbor ekrana ne može zanemariti metodu uzemljenja
Ekran postaje električki smislen samo kada se definiše sistem uzemljenja i metode povezivanja. Vezivanje u jednoj tački, spajanje na oba kraja, unakrsno vezivanje, i direktno uzemljenje stvaraju različite uslove napona plašta i cirkulacione struje. Ekran koji je adekvatan za jednu metodu vezivanja možda neće biti idealan za drugu. Duge jednožilne kablovske trase su posebno osjetljive jer cirkulirajuća struja omotača može povećati gubitke i zagrijavanje kada spajanje nije pravilno dizajnirano.
Za trožilne razvodne kablove, dizajn može biti jednostavniji, ali uzemljenje je i dalje važno. Metalni ekrani moraju biti pravilno povezani na dodacima i moraju podržavati filozofiju zaštite sistema. Proizvođač kablova može dizajnirati površinu ekrana, ali projektant sistema definira struju kvara i zahtjeve vezanja. Uloga XWA je da prevede navedene sistemske zahtjeve u produktivnu kablovsku strukturu i zapis o izdavanju.
Kako IEC 60502-2 uklapa se u odluke na ekranu
IEC 60502-2 se obično navodi za energetske kablove sa ekstrudiranom izolacijom za nazivne napone od 6 kV do 30 kV. Standardni kontekst je važan jer uokviruje konstrukciju i očekivanja ispitivanja za SN kabl. Specifikacije projekta mogu takođe dodati nacionalne standarde, uslužni zahtjevi, uslove inspekcije treće strane, ili viši zahtjevi za ekransku površinu kratkog spoja. Javna referenca IECEE standarda za IEC 60502-2 je korisno za potvrđivanje standardne porodice i opsega prije detaljnog pregleda projekta.
Standardna referenca sama po sebi ne završava dizajn ekrana. Projekt još uvijek mora definirati veličinu provodnika, nazivni napon, core count, konstrukcija ekrana, metalna površina, oklop, omotač, ponašanje plamena, zahtjev za blokiranje vode, i ispitnu dokumentaciju. Ako specifikacija navodi samo “MV kabel prema IEC 60502-2” bez područja ekrana ili zahtjeva za struju kvara, Inženjerski tim mora razjasniti da li je standardna konstrukcija dovoljna ili sistem zahtijeva specifičan kapacitet metalnog zaslona.
Površina ekrana i struja zemljospoja
Metalni dio ekrana mora se provjeriti u odnosu na struju zemljospoja i trajanje kada se očekuje da ekran nosi struju kvara. Izračun ovisi o materijalu, početne i krajnje temperaturne pretpostavke, formula adijabatskog kratkog spoja, i vrijeme zaštite. Bakarna traka s malim poprečnim presjekom može biti prikladna za kontrolu polja, ali nije dovoljna za zahtjeve visoke struje kvara. Zaslon od bakrene žice sa većom ukupnom površinom bakra može biti potreban kada studija zaštite to zahtijeva.
Ova tačka često određuje razliku između običnog distributivnog kabla i SN kabla specifičnog za projekat. Ako zaštita sistema brzo otklanja greške, potrebna površina ekrana može biti niža. Ako je struja kvara velika ili je vrijeme čišćenja duže, ekran se mora povećati. Rezultirajući kabel može postati veći, teže, i skuplji. Taj trošak nije dekorativan; vezan je za sigurnost sistema i performanse grešaka.
| Stanje projekta | Ekran implikacija | Tačka fabričkog pregleda |
|---|---|---|
| Kratka dužina kabla u kompaktnoj distributivnoj mreži | Standardni ekran od bakrene trake može biti dovoljan kada specifikacija dozvoljava. | Potvrdite klasu napona, standard, i rutinski zahtjev za testiranje. |
| Dugi jednožilni ulagač | Zaslon od bakrene žice i dizajn vezivanja mogu zahtijevati detaljniji pregled. | Provjerite područje ekrana, napon plašta, metoda vezivanja, i termičkog efekta. |
| Visoka struja zemljospoja | Možda će biti potrebna veća metalna površina ekrana. | Potvrdite struju kvara i vrijeme čišćenja prije proizvodnje. |
| Podzemni put sa mehaničkim opterećenjem | Izbor ekrana mora biti usklađen sa oklopom i omotačem. | Pregledajte savijanje, povlačenje, posteljina, oklop, i kontinuitet ekrana. |
| Instalacijski put osjetljiv na vodu | Blokiranje vode i metalna barijera mogu uticati na dizajn ekrana. | Provjerite uzdužno blokiranje vode, dizajn omotača, i pomoćna metoda. |
Kako dizajn ekrana utiče na kablovsku opremu
Završeci i spojevi moraju pravilno povezati metalni ekran. Zbog toga forma ekrana utiče na rad sajta iako je skrivena ispod omotača. Zaslon od bakrene trake mora biti izložen i zalijepljen bez oštećenja izolacijskog zaslona. Zaslon od bakrene žice mora biti skupljen, obučen, i povezan sa dovoljnom dužinom i mehaničkom stabilnošću. Kombinirani dizajn žice i trake mora slijediti metodu pripreme proizvođača pribora.
Ako je dizajn dodatne opreme nepoznat, dizajn ekrana koji izgleda tehnički jako može i dalje stvarati poteškoće pri instalaciji. Prečnik kabla, ekranska forma, oklop, debljina omotača, i prostor za savijanje utiču na izbor pribora. Datoteka dizajna kabla stoga treba da sadrži dovoljno detalja o konstrukciji za usklađivanje pribora. XWA ovo drži u fazi inženjerskog pregleda jer nepravilna priprema pribora može oštetiti inače ispravan SN kabel.
Fabrička provera kvaliteta metalnog ekrana
Fabrička kontrola kvaliteta ekrana počinje pre završnog testa kabla. Proizvodni tim provjerava stanje materijala, aplikacija trake, raspored žice, preklapanje, napetost, položaj sloja, i kontinuitet. Nakon što je kabl završen, rutinski testovi i inspekcijski zapisi podržavaju izdavanje. U nekim projektima, seciranje uzorka ili provjere dimenzija mogu se koristiti za provjeru detalja konstrukcije.
Ekran je također relevantan za visokonaponsko testiranje i pregled djelomičnog pražnjenja. Stabilna veza sa metalnim ekranom podržava definirani ispitni krug. Loš kontinuitet ekrana ili nepažljiva priprema kraja mogu stvoriti greške u testu. Zbog toga se rukovanje ekranom pojavljuje iu kontroli proizvodnje iu pripremi laboratorijskih ispitivanja.
| Provjerite stavku | Razlog | Vidljivi dokazi u dosijeu objave |
|---|---|---|
| Materijal i veličina ekrana | Potvrđuje potrebnu metalnu površinu i konstrukciju. | Opis materijala, proizvodni rekord, ili list sa specifikacijama. |
| Preklapanje trake ili raspored žice | Podržava kontinuitet i stabilnu kontrolu polja. | Zapisnik procesa i inspekcija uzoraka gdje je potrebno. |
| Kontinuitet ekrana | Potvrđuje da metalni put nije prekinut. | Zapisnik o inspekciji ili bilješka o ispitivanju u zavisnosti od zahtjeva projekta. |
| Kompatibilnost sa oklopom i omotačem | Sprečava oštećenje sloja tokom proizvodnje i ugradnje. | Konstrukcijski crtež i provjera konačnih dimenzija. |
| Priprema za kraj testa | Smanjuje lažno pražnjenje ili nestabilne rezultate ispitivanja visokog napona. | Zapisnik o rutinskom testiranju i bilješka o izdanju laboratorije. |
Tipične greške u specifikacijama MV ekrana
Greška prva: specificirajući samo naponsku klasu. Klasa napona sama po sebi ne definira površinu ekrana. Zahtjevi za struju kvara i način uzemljenja također moraju biti poznati.
Greška dva: tretiranje bakarne trake i bakarne žice kao zamjenjivih. Oba su metalni ekrani, ali se razlikuju po pokrivenosti, površina poprečnog presjeka, priprema vezivanja, i mehaničko ponašanje.
Treća greška: dodavanje oklopa bez pregleda pristupa ekranu. Oklop poboljšava mehaničku zaštitu, ali ekran i dalje treba pravilan kontinuitet, vezivanje, i priprema raskida.
Greška četiri: zanemarujući kompatibilnost dodatne opreme. Spojevi i završeci kablova moraju odgovarati prečniku kabla, ekranska forma, oklop, omotač, i metoda skidanja.
Greška peta: izostavljanje trajanja kratkog spoja. Struja kvara bez vremena brisanja je nepotpuna. Proračun površine ekrana zavisi od oba.
Podaci o specifikacijama potrebni XWA za dizajn SN ekrana
Za SN kabl sa definisanim zahtevima ekrana, XWA obično pregledava sljedeće podatke prije nego što potvrdi konačnu konstrukciju:
- Nazivni napon, kao što su 6/10 kV, 8.7/15 kV, 12/20 kV, 18/30 kV, ili 26/35 kV.
- Materijal provodnika, veličina provodnika, klasa dirigenta, i broj jezgara.
- Tip ekrana: bakarna traka, bakarna žica, bakarna žica plus traka, ili metalni omotač.
- Potrebna metalna površina ekrana ili struja zemljospoja i trajanje.
- Metoda uzemljenja ili spajanja ako je poznata.
- Zahtjevi za oklop, materijal omotača, zahtjev za blokiranje vode, i rutu ugradnje.
- Primjenjivi standard, kao što je IEC 60502-2 ili specifikaciju korisnosti projekta.
- Rutinski test, test uzorka, inspekcija treće strane, i zahtjevi za izdavanje dokumenata.
- Dužina bubnja, način pakovanja, odredišna luka, i uslove skladištenja.
Ovi detalji čine odluku o ekranu sljedivom. Oni također smanjuju rizik da kabel općenito bude električni, ali nepotpun za određeno stanje kvara na mreži. XWA tada može pripremiti prijedlog izgradnje, tehnički list, i izdati dokumentaciju koja odgovara navedenim zahtjevima projekta.
Inženjerski zaključak
Dizajn ekrana SN kabla treba odabrati prema funkciji, ne po navici. Bakarna traka pruža poznatu pokrivenost i kompaktnu konstrukciju. Bakarna žica pruža jasniji put do određene metalne površine i vezivanja. Bakarna žica i traka mogu kombinovati površinu i pokrivenost kada to zahteva specifikacija. Dizajn metalnog omotača rješava specijalnu zaštitu, vlage, i uslove zaštite, ali dodaju složenost.
Ispravan ekran zavisi od klase napona, struja kvara, vrijeme čišćenja, dužina kabla, metoda uzemljenja, instalacijsko okruženje, dizajn dodataka, i ispitnu dokumentaciju. Za XWA Power & Kabl, ovo čini metalni ekran središnjim dijelom inženjeringa SN kabela, a ne malim materijalom skrivenim ispod omotača.
FAQ
Da li je ekran od bakarne trake dovoljan za svaki SN kabl?
br. Bakarna traka može biti prikladna za mnoge dizajne SN kablova, ali površina ekrana mora odgovarati projektnom zahtjevu za struju kvara gdje ekran nosi struju zemljospoja.
Koja je glavna razlika između bakarne trake i zaslona od bakrene žice?
Bakarna traka obezbeđuje kontinuiranu pokrivenost oko jezgre, dok je ekran od bakrene žice lakše definirati ukupnom metalnom površinom i često je koristan tamo gdje su kapacitet struje kvara i veza centralni faktori dizajna.
Da li oklop zamjenjuje metalni ekran?
br. Oklop je uglavnom mehanička zaštita i može imati i implikacije vezivanja, ali ne zamjenjuje funkcije izolacijskog ekrana i metalnog ekrana u dizajnu SN kabela.
Zašto metoda uzemljenja utiče na izbor ekrana?
Uzemljenje i spajanje određuju struju ekrana, napon plašta, cirkulirajuća struja, i ponašanje kvara. Ovi uslovi utiču na površinu metalnog ekrana i termičke performanse kabla.
Koje informacije su potrebne za potvrdu dizajna MV ekrana?
Osnovni podaci uključuju nazivni napon, veličina provodnika, core count, tip ekrana, potrebna površina ekrana ili struja kvara i trajanje, metoda vezivanja, standard, oklop, omotač, i rutu ugradnje.