Typy stínění VN kabelů definovat, jak kabel středního napětí řídí elektrické pole kolem jeho izolace a jak kabel poskytuje kovovou cestu pro nabíjecí proud, zemní poruchový proud, a uzemnění systému. V praktickém provedení VN kabelu, obrazovka není dekorativní měděná vrstva. Je součástí elektrického systému kontroly napětí. Měděná páska, měděný drát, měděný drát plus páska, a návrhy kovových plášťů, každý řeší jiné podmínky projektu.
Výkon XWA & Kabel považuje kovové stínění za jedno z klíčových návrhových rozhodnutí ve výrobě kabelů VN. Správná obrazovka závisí na jmenovitém napětí, zkratový proud, metoda uzemnění, velikost vodiče, instalační trasa, čas odstranění závady, požadavek na zbroj, a platnou projektovou normu. A 33 kV průmyslový napáječ, A 11 kV rozvodný kabel, a a 35 Podzemní trasa kV může zvenčí vypadat podobně, ale požadavek na kovové stínění může být jiný.
Stínění je součástí systému izolace kabelů
Středněnapěťový napájecí kabel normálně používá koordinovanou strukturu: dirigent, stínění vodiče, XLPE izolace, izolační clona, kovová obrazovka, lůžkoviny, brnění v případě potřeby, a vnější plášť. Stínění vodiče vyhlazuje elektrické pole na povrchu vodiče. Izolační clona vytváří kontrolovanou hranici kolem izolace XLPE. Kovové stínění je umístěno vně izolačního stínění a poskytuje vodivou vrstvu spojenou se zemí prostřednictvím konstrukce systému.
Tato struktura je důvodem, proč výběr obrazovky patří do fáze elektrického návrhu, nejen ve fázi materiálových nákladů. Kovové stínění, které je příliš malé, nemusí odpovídat specifikovanému zemnímu proudu. Mechanicky nevyhovující zástěna se může při manipulaci nebo montáži poškodit. Obrazovka, která není kompatibilní s metodou ukončení, může způsobit obtížnou přípravu místa. Stejná třída napětí kabelu může vyžadovat různé plochy stínění při různých nastaveních ochrany sítě.
Pro XWA MV napájecí kabel rozsah, design obrazovky se běžně posuzuje společně s třídou napětí, materiál vodiče, tloušťka izolace, zkratový stav, způsob pokládky, délka bubnu, a zkušební dokumentaci. Pro vyšší třídy napětí projektu jako např 33kV kabel, plocha obrazovky a logika uzemnění se často stávají důležitějšími při kontrole specifikace. Širší standardní kontext je vysvětlen v technickém článku XWA na IEC 60502-2 pro vysokonapěťový kabel.
Co vlastně dělá kovová obrazovka
Kovová obrazovka má několik funkcí. První, pomáhá udržovat vnější povrch izolačního stínění na zemním potenciálu, je-li správně uzemněn. Druhý, poskytuje cestu pro kapacitní nabíjecí proud v normálním provozu. Třetí, může protékat zemní proud po dobu provozu ochrany. Čtvrtý, podporuje definovaný systém kabelového příslušenství, protože zakončení a spoje musí stínění správně spojovat.
Tyto funkce jsou propojené, ale nejsou totožné. Stínění může být dostatečně elektricky spojité pro řízení polem, ale příliš malé pro specifikovaný proud zemní poruchy. Stínění se může setkat s oblastí poruchového proudu, ale stále vyžaduje pečlivou instalaci, protože měděné dráty se mohou během přípravy roztáhnout nebo deformovat. Technická revize musí oddělit požadované funkce místo toho, aby se „obrazovka“ považovala za jedinou obecnou položku.
| Funkce obrazovky | Technický význam | Potřebné informace o designu |
|---|---|---|
| Řízení elektrického pole | Udržuje kontrolovanou vnější hranici izolačního systému. | Třída napětí, design izolační obrazovky, způsob ukončení. |
| Cesta nabíjecího proudu | Při normálním provozu přenáší kapacitní proud z kabelového systému. | Délka kabelu, systémové napětí, uzemňovací uspořádání. |
| Dráha zemního proudu | Přenáší specifikovaný poruchový proud, dokud ochrana neodstraní poruchu. | Poruchový proud, trvání poruchy, materiál obrazovky a plocha. |
| Připojení příslušenství | Umožňuje zakončení a spojům správně připevnit kovovou zástěnu. | Typ příslušenství, formulář obrazovky, instalační prostor, způsob lepení. |
| Podpora inspekce a testování | Poskytuje definovanou vodivou vrstvu pro testy a záznamy o vydání. | Kontrola kontinuity, nastavení testu napětí, dokumentaci k rutinnímu testu. |
Obrazovka z měděné pásky
Měděná páska stínění je jedním z nejznámějších stínění v kabelech VN. Přes izolační clonu je spirálovitě nanesena měděná páska. Vytváří souvislou kovovou vrstvu s dobrým pokrytím kolem jádra kabelu. Měděná páska je běžná u třížilových kabelů VN a mnoha konstrukcí distribučních kabelů, protože je kompaktní, důvěrně známé pomocným týmům, a efektivní pro řízení elektrického pole, když jsou správně překryty a spojeny.
Technickou výhodou měděné pásky je pokrytí. Páska může poskytnout hladký a souvislý kovový povrch kolem stíněné izolace. Je také snadno rozpoznatelný na odříznutých vzorcích a kontrole ve výrobě. Však, stínění z měděné pásky není automaticky vhodné pro každou zemní poruchu. Tloušťka pásky, šířka, překrytí, a celková kovová plocha musí odpovídat požadavkům projektu. Pokud specifikace uvádí hodnotu poruchového proudu, design obrazovky nelze zvolit pouze podle vzhledu.
Měděná páska může být také citlivá na mechanické zacházení, pokud je design kabelu, ohýbání, nebo příprava příslušenství je špatná. Páska musí zůstat souvislá. Ostré ohýbání, neopatrné svlékání, nebo špatná technika zakončení může narušit připojení obrazovky. Z tohoto důvodu, XWA hodnotí měděnou páskovou obrazovku spolu s designem pancéřování, design pláště, vinutí bubnu, a kompatibilita příslušenství.
Síto z měděného drátu
Stínění z měděného drátu používá spirálovitě aplikované nebo uspořádané měděné dráty kolem izolačního stínění. Obvykle se volí tam, kde je potřeba definovaný kovový průřez pro zemní proud, lepení, a kontinuitu obrazovky. Ve srovnání s páskou, stínění z měděného drátu lze snadněji specifikovat podle celkové plochy mědi. Běžné popisy projektů mohou uvádět plochu obrazovky, jako je definované čtvercové milimetrové stínění z měděného drátu, i když skutečná hodnota se musí řídit výpočtem projektu.
Stínění z měděného drátu se široce používá v jednožilových kabelech VN a v konstrukcích, kde jsou důležité úvahy o spojování a napětí v plášti. Poskytuje viditelnou sadu vodičů, které lze shromáždit a připojit na příslušenství. Konstrukce může být také kombinována s měděným páskovým pojivem nebo vodotěsnou vrstvou v závislosti na provedení kabelu.
Omezení spočívá v tom, že drátěné síto nevytváří stejný souvislý povrch jako celá vrstva pásky, pokud není kombinováno s jinou vrstvou. Rozteč drátů, počet drátů, směr, a vyřizování všech záležitostí. Při ukončení práce, drátěná síta musí být upravena a připojena čistě. Pokud jsou vodiče přestřiženy, rozprostřeno nerovnoměrně, nebo špatně přilepené, konstrukční přínos může být snížen. Správná specifikace stínění z měděného drátu proto zahrnuje požadovanou plochu, uspořádání drátů, spojující očekávání, a doplňková metoda.
Měděný drát plus měděná páska
Některé návrhy VN kabelů kombinují měděný drát a měděnou pásku. Toto uspořádání může využívat plochu drátu pro kapacitu poruchového proudu a pokrytí páskou pro souvislou kovovou vrstvu. Kombinovaný design není automaticky lepší v každém případě, ale může být užitečné, když specifikace vyžaduje jak plochu obrazovky, tak pokrytí, nebo když má projektový standard známou kombinovanou konstrukci.
Kombinovaný design také zvyšuje počet detailů, které je třeba kontrolovat. Velikost drátu, počet drátů, tloušťka pásky, překrytí pásky, materiál blokující vodu, a průměr kabelu ovlivňují výrobu a instalaci. Kombinované stínění může zvýšit náklady na materiál a průměr kabelu. Může také změnit chování při ohýbání a přípravu příslušenství. XWA to normálně považuje za design řízený specifikací, ne jako výchozí upgrade pro každý VN kabel.
Kovové pouzdro a další formy štítů
V některých kabelových systémech, stínění může poskytnout kovový plášť, jako je slitina olova nebo vlnitý hliník, bariéra proti vlhkosti, a funkce mechanické ochrany. To je častější ve speciálních aplikacích, podzemní trasy s vyššími nároky, návrhy ponorek, nebo kabelové systémy, kde je výkon radiální vodní bariéry kritický. Plášť není stejný jako obyčejná měděná pásková obrazovka, a mění hmotnost kabelu, ohýbací výkon, design příslušenství, a způsob manipulace.
Rozhodnutí o kovovém plášti vyžadují pečlivé technické přezkoumání. Plášť může zlepšit ochranu proti vlhkosti a kontinuitu stínění, ale může přidat výrobní složitost a omezení instalace. Může to vyžadovat specializované klouby, lepení, ochrana proti korozi, a návrh trasy. Pro standardní rozvody VN kabelů, měděná páska nebo stínění z měděného drátu je často praktičtější. Pro speciální trasy, může být nezbytné provedení kovového pláště.
Výběr obrazovky nemůže ignorovat metodu uzemnění
Obrazovka se stane elektricky smysluplnou pouze tehdy, když je definován systém uzemnění a způsob připojení. Jednobodové lepení, oboustranné lepení, křížové vazby, a přímé uzemnění vytvářejí různé podmínky pro napětí v plášti a cirkulační proud. Síto, které je vhodné pro jednu metodu lepení, nemusí být ideální pro jinou. Dlouhé jednožilové kabelové trasy jsou obzvláště citlivé, protože proud cirkulující v plášti může zvýšit ztráty a zahřívání, pokud není spojování správně navrženo.
Pro třížilové rozvodné kabely, design může být přímočařejší, ale na uzemnění stále záleží. Kovové stínění se musí správně připojit k příslušenství a musí podporovat filozofii ochrany systému. Výrobce kabelu může navrhnout plochu obrazovky, ale návrhář systému definuje požadavek na poruchový proud a propojení. Úlohou XWA je převést uvedený systémový požadavek do vyrobitelné kabelové struktury a záznamu o uvolnění.
Jak IEC 60502-2 zapadá do rozhodování na obrazovce
IEC 60502-2 se běžně označuje pro silové kabely s extrudovanou izolací pro jmenovitá napětí od 6 kV až 30 kV. Standardní kontext je důležitý, protože rámuje požadavky na konstrukci a testování pro VN kabel. Specifikace projektu mohou také přidat národní normy, užitné požadavky, podmínky kontroly třetí stranou, nebo vyšší požadavky na plochu stínění proti zkratu. Veřejná referenční norma IECEE pro IEC 60502-2 je užitečné pro potvrzení standardní rodiny a rozsahu před podrobným přezkoumáním projektu.
Samotný standardní odkaz nedokončí návrh obrazovky. Projekt musí ještě definovat velikost vodiče, jmenovité napětí, jádrový počet, konstrukce obrazovky, kovová oblast, brnění, pochva, chování plamene, požadavek na blokování vody, a zkušební dokumentaci. Pokud specifikace uvádí pouze „VN kabel podle IEC 60502-2“ bez požadavku na plochu stínění nebo poruchový proud, technický tým musí objasnit, zda je dostatečná standardní konstrukce nebo zda systém vyžaduje specifickou kapacitu kovového stínění.
Plocha obrazovky a zemní proud
Oblast kovového stínění musí být zkontrolována proti zemnímu poruchovému proudu a době trvání, kdy se očekává, že stíněním bude přenášet poruchový proud. Výpočet závisí na materiálu, počáteční a konečné teplotní předpoklady, adiabatický zkratový vzorec, a doba vymazání ochrany. Měděná páska s malým průřezem může být vhodná pro řízení pole, ale nestačí pro požadavek na vysoký poruchový proud. Pokud to studie ochrany vyžaduje, může být vyžadováno stínění z měděného drátu s větší celkovou plochou mědi.
Tento bod často rozhoduje o rozdílu mezi běžným distribučním kabelem a kabelem VN specifickým pro daný projekt. Pokud ochrana systému rychle odstraní závady, požadovaná plocha obrazovky může být nižší. Pokud je poruchový proud vysoký nebo je doba odstranění delší, obrazovka musí být zvětšena. Výsledný kabel se může zvětšit, těžší, a dražší. Tato cena není dekorativní; je vázán na bezpečnost systému a poruchový výkon.
| Podmínka projektu | Implikace obrazovky | Tovární kontrolní bod |
|---|---|---|
| Krátká délka kabelu v kompaktní distribuční síti | Standardní měděná páska může být dostatečná, pokud to specifikace umožňuje. | Potvrďte třídu napětí, norma, a požadavek na rutinní zkoušky. |
| Dlouhý jednojádrový podavač | Měděné síto drátu a návrh lepení mohou vyžadovat podrobnější kontrolu. | Zkontrolujte oblast obrazovky, napětí pláště, způsob lepení, a tepelným efektem. |
| Vysoký zemní proud | Může být zapotřebí větší kovová plocha obrazovky. | Před výrobou potvrďte poruchový proud a dobu mazání. |
| Podzemní trasa s mechanickým namáháním | Výběr obrazovky musí být v souladu s brněním a pláštěm. | Zkontrolujte ohýbání, tahání, lůžkoviny, brnění, a kontinuitu obrazovky. |
| Instalační trasa citlivá na vodu | Vodotěsnost a kovová bariéra mohou ovlivnit design obrazovky. | Zkontrolujte podélné blokování vody, design pláště, a doplňková metoda. |
Jak design obrazovky ovlivňuje kabelové příslušenství
Koncovky a spoje musí správně připojit kovové stínění. To je důvod, proč tvar obrazovky ovlivňuje práci na místě, i když je skrytý pod pláštěm. Síto z měděné pásky musí být odkryté a lepené bez poškození izolačního stínění. Měděné síto musí být shromážděno, oblečený, a spojeny s dostatečnou délkou a mechanickou stabilitou. Kombinované návrhy drátu a pásky musí odpovídat metodě přípravy výrobce příslušenství.
Pokud není návrh příslušenství neznámý, design obrazovky, který vypadá technicky dobře, může stále způsobovat potíže s instalací. Průměr kabelu, formulář obrazovky, brnění, tloušťka pláště, a ohybový prostor ovlivňují výběr příslušenství. Soubor návrhu kabelu by proto měl obsahovat dostatek konstrukčních detailů pro přizpůsobení příslušenství. XWA to ponechává ve fázi technické revize, protože nesprávná příprava příslušenství může poškodit jinak správný VN kabel.
Tovární kontroly kvality kovové obrazovky
Před závěrečným testem kabelu začíná tovární kontrola kvality obrazovky. Výrobní tým kontroluje stav materiálu, aplikace pásky, uspořádání drátů, překrytí, napětí, poloha vrstvy, a kontinuitu. Po dokončení kabelu, rutinní testy a inspekční záznamy podporují vydání. V některých projektech, K ověření konstrukčních detailů lze použít pitvu vzorku nebo kontrolu rozměrů.
Obrazovka je také důležitá pro vysokonapěťové testování a kontrolu částečného vybití. Stabilní připojení kovového stínění podporuje definovaný testovací obvod. Špatná kontinuita obrazovky nebo nedbalá příprava konce může způsobit chyby testu. To je důvod, proč se manipulace s obrazovkou objevuje jak při kontrole výroby, tak při přípravě laboratorních testů.
| Zkontrolujte položku | Důvod | Viditelné důkazy v souboru vydání |
|---|---|---|
| Materiál a velikost obrazovky | Potvrzuje požadovanou kovovou oblast a konstrukci. | Kusovník, výrobní záznam, nebo specifikační list. |
| Přesah pásky nebo uspořádání drátu | Podporuje kontinuitu a stabilní řízení pole. | Záznam procesu a kontrola vzorku, kde je to požadováno. |
| Kontinuita obrazovky | Potvrzuje, že kovová dráha není přerušena. | Záznam o kontrole nebo záznam o zkoušce v závislosti na požadavcích projektu. |
| Kompatibilita s brněním a pláštěm | Zabraňuje poškození vrstvy během výroby a instalace. | Konstrukční výkres a kontrola finálních rozměrů. |
| Příprava na konec testu | Snižuje falešné výboje nebo nestabilní výsledky vysokonapěťových testů. | Záznam o rutinním testu a poznámka k vydání v laboratoři. |
Typické chyby ve specifikacích obrazovek MV
Chyba jedna: s uvedením pouze napěťové třídy. Samotná třída napětí nedefinuje plochu obrazovky. Musí být také známy požadavek na poruchový proud a způsob uzemnění.
Chyba dvě: zpracování měděné pásky a měděného drátu jako zaměnitelné. Oba jsou kovové obrazovky, ale liší se v pokrytí, průřezová plocha, lepicí příprava, a mechanické chování.
Chyba tři: přidání brnění bez kontroly přístupu na obrazovku. Brnění zlepšuje mechanickou ochranu, ale obrazovka stále potřebuje správnou kontinuitu, lepení, a příprava ukončení.
Chyba čtyři: ignorování kompatibility příslušenství. Kabelové spojky a koncovky musí odpovídat průměru kabelu, formulář obrazovky, brnění, pochva, a stripovací metoda.
Chyba pět: vynechání trvání zkratu. Chybový proud bez doby vymazání je neúplný. Výpočet plochy obrazovky závisí na obou.
Specifikace, které XWA potřebuje pro návrh VN obrazovky
Pro VN kabel s definovanými požadavky na stínění, XWA obvykle kontroluje následující údaje před potvrzením konečné konstrukce:
- Jmenovité napětí, jako např 6/10 kV, 8.7/15 kV, 12/20 kV, 18/30 kV, nebo 26/35 kV.
- Materiál vodiče, velikost vodiče, třída vodiče, a počet jader.
- Typ obrazovky: měděná páska, měděný drát, měděný drát plus páska, nebo kovový plášť.
- Požadovaná plocha kovového stínění nebo zemní proud a doba trvání.
- Způsob uzemnění nebo lepení, pokud je znám.
- Požadavek na brnění, materiál pláště, požadavek na blokování vody, a instalační cestu.
- Použitelný standard, jako je IEC 60502-2 nebo specifikace užitných vlastností projektu.
- Rutinní test, ukázkový test, kontrola třetí stranou, a požadavky na vydání dokumentu.
- Délka bubnu, způsob balení, cílový přístav, a podmínky skladování.
Díky těmto podrobnostem lze rozhodnutí na obrazovce sledovat. Také snižují riziko, že kabel bude obecně elektricky vhodný, ale neúplný pro konkrétní poruchový stav sítě. XWA pak může připravit návrh stavby, technický list, a uvolněte dokumentaci, která odpovídá uvedenému požadavku projektu.
Inženýrský závěr
Konstrukce stínění VN kabelu by měla být zvolena podle funkce, ne ze zvyku. Měděná páska poskytuje známé pokrytí a kompaktní konstrukci. Měděný drát poskytuje jasnější cestu ke specifikované kovové oblasti a spojení. Měděný drát a páska mohou kombinovat plochu a pokrytí, pokud to specifikace vyžaduje. Kovové provedení pláště řeší speciální stínění, vlhkost, a ochranné podmínky, ale zvyšují složitost.
Správná obrazovka závisí na napěťové třídě, poruchový proud, doba čištění, délka kabelu, metoda uzemnění, instalační prostředí, design příslušenství, a zkušební dokumentaci. Pro XWA Power & Kabel, to dělá z kovového stínění centrální část kabelového inženýrství vn, spíše než malý materiál skrytý pod pláštěm.
FAQ
Je stínění měděnou páskou dostatečné pro každý VN kabel?
Žádný. Měděná páska může být vhodná pro mnoho provedení VN kabelů, ale plocha stínění musí odpovídat projektovému požadavku na poruchový proud, kde stíněním prochází zemní poruchový proud.
Jaký je hlavní rozdíl mezi měděnou páskou a stíněním z měděného drátu?
Měděná páska zajišťuje nepřetržité pokrytí kolem jádra, zatímco stínění z měděného drátu je snadněji definovatelné celkovou kovovou plochou a je často užitečné tam, kde je kapacita poruchového proudu a spojování ústředními konstrukčními faktory.
Nahrazuje brnění kovovou clonu?
Žádný. Pancéřování je hlavně mechanická ochrana a může mít také důsledky pro lepení, ale nenahrazuje funkci izolačního stínění a metalického stínění v provedení VN kabelu.
Proč způsob uzemnění ovlivňuje výběr obrazovky?
Uzemnění a spojení určují proud obrazovky, napětí pláště, cirkulační proud, a chybové chování. Tyto podmínky ovlivňují plochu kovového stínění a tepelné vlastnosti kabelu.
Které informace jsou potřebné k potvrzení návrhu MV obrazovky?
Mezi základní údaje patří jmenovité napětí, velikost vodiče, jádrový počet, typ obrazovky, požadovaná plocha obrazovky nebo poruchový proud a trvání, způsob lepení, norma, brnění, pochva, a instalační cestu.