Schirmkabel, deren Name sich aus zwei Wörtern zusammensetzt, sind Übertragungskabel mit einer durch eine Schirmschicht gebildeten elektromagnetischen Störfestigkeit. Die sogenannte „Schirmung“ der Kabelstruktur dient auch der Verbesserung der elektrischen Feldverteilung. Der Leiter des Kabels besteht aus mehreren Drahtlitzen, wodurch sich leicht ein Luftspalt zwischen ihm und der Isolierschicht bilden kann. Zudem ist die Leiteroberfläche nicht glatt, was zu einer Konzentration des elektrischen Feldes führt.
1. Kabelschirmungsschicht
(1) Auf der Oberfläche des Leiters wird eine Schirmschicht aus halbleitendem Material angebracht, die das gleiche Potenzial wie der abgeschirmte Leiter aufweist und in gutem Kontakt mit der Isolierschicht steht, um Teilentladungen zwischen Leiter und Isolierschicht zu vermeiden. Diese Schirmschicht wird auch als innere Schirmschicht bezeichnet. Es können außerdem Lücken im Kontakt zwischen Isolieroberfläche und Mantel vorhanden sein, und beim Biegen des Kabels kann die Ölpapierisolierung leicht Risse bekommen. Auch dies sind Faktoren, die Teilentladungen verursachen können.
(2) Auf der Oberfläche der Isolierschicht ist eine Abschirmschicht aus halbleitendem Material anzubringen, die einen guten Kontakt zur abgeschirmten Isolierschicht aufweist und das gleiche Potenzial wie der Metallmantel besitzt, um Teilentladungen zwischen der Isolierschicht und dem Mantel zu vermeiden.
Um eine gleichmäßige Leitfähigkeit des Leiters zu gewährleisten und das elektrische Feld zu isolieren, verfügen Mittel- und Hochspannungskabel ab 6 kV in der Regel über eine Leiterschirmung und eine Isolierschirmung. Einige Niederspannungskabel besitzen keine Schirmung. Es gibt zwei Arten von Schirmungen: halbleitende und metallische Schirmungen.
2. Abgeschirmtes Kabel
Die Schirmung dieses Kabels besteht meist aus einem Geflecht aus Metalldrähten oder einer Metallfolie. Es gibt verschiedene Arten der einfachen und mehrfachen Schirmung. Einfache Schirmung bezeichnet ein einzelnes Schirmnetz oder eine einzelne Schirmfolie, die einen oder mehrere Drähte umschließt. Bei der mehrfachen Schirmung befinden sich mehrere Schirmnetze innerhalb des Kabels. Einige Schirmungen dienen der Isolation elektromagnetischer Störungen zwischen den Drähten, andere sind doppellagig und verstärken die Schirmwirkung. Der Schirmmechanismus beruht auf der Erdung der Schirmschicht, um die induzierte Störspannung der externen Drähte zu isolieren.
(1) Halbleitende Abschirmung
Die halbleitende Schirmschicht befindet sich üblicherweise auf der Außenfläche des Leiterkerns und der Isolierschicht. Diese werden als innere bzw. äußere halbleitende Schirmschicht bezeichnet. Die halbleitende Schirmschicht besteht aus einem dünnen Halbleitermaterial mit sehr niedrigem spezifischem Widerstand. Die innere halbleitende Schirmschicht dient der Gleichmäßigkeit des elektrischen Feldes auf der Außenfläche des Leiterkerns und verhindert Teilentladungen zwischen Leiter und Isolierung, die durch Oberflächenunebenheiten des Leiters und Luftspalte im Litzenkern entstehen. Die äußere halbleitende Schirmschicht steht in engem Kontakt mit der Außenfläche der Isolierschicht und ist mit dem Metallmantel auf gleichem Potenzial, um Teilentladungen mit dem Metallmantel aufgrund von Defekten wie Rissen in der Kabelisolierung zu vermeiden.
(2) Metallische Abschirmung
Bei Mittel- und Niederspannungskabeln ohne Metallmantel sollte zusätzlich zur halbleitenden Schirmung eine metallische Schirmung angebracht werden. Diese metallische Schirmung wird üblicherweise umwickelt mitKupferbandoder Kupferdraht, der hauptsächlich die Rolle der Abschirmung des elektrischen Feldes übernimmt.
Da der Stromfluss im Stromkabel relativ hoch ist, entsteht um den Strom herum ein Magnetfeld. Um andere Komponenten nicht zu beeinträchtigen, schirmt die Abschirmung dieses elektromagnetische Feld im Kabel ab. Darüber hinaus trägt die Kabelabschirmung auch zum Schutz vor Erdung bei. Bei Beschädigung des Kabelkerns kann der Leckstrom entlang der laminaren Strömung der Abschirmung, beispielsweise über das Erdungsnetz, abfließen und so zum Schutz beitragen. Die Bedeutung der Kabelabschirmung ist somit erheblich.
Veröffentlichungsdatum: 19. September 2024