Perisai yang digunakan dalam produk kawat dan kabel memiliki dua konsep yang sangat berbeda: perisai elektromagnetik dan perisai medan listrik. Perisai elektromagnetik dirancang untuk mencegah kabel yang mentransmisikan sinyal frekuensi tinggi (seperti kabel RF dan kabel elektronik) menyebabkan interferensi eksternal atau untuk memblokir gelombang elektromagnetik eksternal agar tidak mengganggu kabel yang mentransmisikan arus lemah (seperti kabel sinyal atau kabel pengukuran), serta untuk mengurangi crosstalk antar kabel. Perisai medan listrik dirancang untuk menyeimbangkan medan listrik yang kuat pada permukaan konduktor atau permukaan insulasi kabel daya tegangan menengah dan tinggi.
1. Struktur dan Persyaratan Lapisan Pelindung Medan Listrik
Pelindung kabel listrik meliputi pelindung konduktor, pelindung insulasi, dan pelindung logam. Sesuai standar yang relevan, kabel dengan tegangan pengenal lebih besar dari 0,6/1 kV harus memiliki lapisan pelindung logam, yang dapat diaplikasikan pada setiap inti berinsulasi atau pada inti kabel pilin multi-inti. Untuk kabel berinsulasi XLPE dengan tegangan pengenal minimal 3,6/6 kV dan kabel berinsulasi tipis EPR dengan tegangan pengenal minimal 3,6/6 kV (atau kabel berinsulasi tebal dengan tegangan pengenal minimal 6/10 kV), struktur pelindung semikonduktor bagian dalam dan luar juga diperlukan.
(1) Pelindung Konduktor dan Pelindung Isolasi
Pelindung konduktor (pelindung semi-konduktif bagian dalam) harus non-logam, terdiri dari bahan semi-konduktif yang diekstrusi atau pita semi-konduktif yang dililitkan di sekitar konduktor diikuti oleh lapisan semi-konduktif yang diekstrusi.
Pelindung insulasi (pelindung semikonduktor luar) adalah lapisan semikonduktor non-logam yang diekstrusi langsung ke permukaan luar setiap inti insulasi, yang dapat terikat erat atau dapat dilepas dari insulasi. Lapisan semikonduktor dalam dan luar yang diekstrusi harus terikat erat pada insulasi, dengan antarmuka yang halus, tanpa jejak serat yang jelas, dan tanpa tepi tajam, partikel, bekas hangus, atau goresan. Resistivitas sebelum dan sesudah penuaan tidak boleh melebihi 1000 Ω·m untuk lapisan pelindung konduktor dan 500 Ω·m untuk lapisan pelindung insulasi.
Material pelindung semi-konduktif bagian dalam dan luar dibuat dengan mencampurkan material insulasi yang sesuai (seperti polietilena ikatan silang, karet etilena-propilena, dll.) dengan karbon hitam, antioksidan, kopolimer etilena-vinil asetat, dan aditif lainnya. Partikel karbon hitam harus terdispersi secara merata di dalam polimer, tanpa penggumpalan atau dispersi yang buruk.
Ketebalan lapisan pelindung semi-konduktif dalam dan luar meningkat seiring dengan level tegangan. Karena kuat medan listrik pada lapisan insulasi lebih tinggi di bagian dalam dan lebih rendah di bagian luar, ketebalan lapisan pelindung semi-konduktif juga harus lebih besar di bagian dalam daripada di bagian luar. Sebelumnya, pelindung semi-konduktif luar dibuat sedikit lebih tebal daripada bagian dalam untuk mencegah goresan akibat kontrol kendur yang buruk atau tusukan akibat pita tembaga yang terlalu keras. Kini, dengan pemantauan kendur otomatis daring dan pita tembaga lunak yang dianil, lapisan pelindung semi-konduktif dalam harus dibuat sedikit lebih tebal atau sama dengan lapisan luar. Untuk kabel 6–10–35 kV, ketebalan lapisan dalam umumnya 0,5–0,6–0,8 mm.
(2) Pelindung Logam
Kabel dengan tegangan pengenal lebih besar dari 0,6/1kV harus memiliki lapisan pelindung logam. Lapisan pelindung logam harus diterapkan pada setiap inti berinsulasi atau inti kabel. Pelindung logam harus terdiri dari satu atau lebih pita logam, jalinan logam, lapisan konsentris kawat logam, atau kombinasi kawat logam dan pita logam.
Di Eropa dan negara-negara maju lainnya, karena penggunaan sistem sirkuit ganda dengan pentanahan resistansi dan arus hubung singkat yang lebih tinggi, pelindung kawat tembaga umumnya digunakan. Beberapa produsen menanamkan kawat tembaga ke dalam selubung pemisah atau selubung luar untuk mengurangi diameter kabel. Di Tiongkok, kecuali untuk beberapa proyek utama yang menggunakan sistem sirkuit ganda dengan pentanahan resistansi, sebagian besar sistem menggunakan catu daya sirkuit tunggal dengan pentanahan koil penekan busur, yang membatasi arus hubung singkat seminimal mungkin, sehingga pelindung pita tembaga dapat digunakan. Pabrik kabel memproses pita tembaga keras yang dibeli dengan cara dibelah dan dianil untuk mencapai perpanjangan dan kekuatan tarik tertentu (terlalu keras akan menggores lapisan pelindung insulasi, terlalu lunak akan kusut) sebelum digunakan. Pita tembaga lunak harus mematuhi GB/T11091-2005 Pita Tembaga untuk Kabel.
Pelindung pita tembaga sebaiknya terdiri dari satu lapis pita tembaga lunak yang tumpang tindih atau dua lapis pita tembaga lunak yang dililitkan secara heliks dengan celah. Rata-rata tingkat tumpang tindih pita tembaga sebaiknya 15% dari lebarnya (nilai nominal), dan tingkat tumpang tindih minimum tidak boleh kurang dari 5%. Ketebalan nominal pita tembaga minimal 0,12 mm untuk kabel inti tunggal dan minimal 0,10 mm untuk kabel inti ganda. Ketebalan minimum pita tembaga minimal 90% dari nilai nominal. Tergantung pada diameter luar pelindung insulasi (≤25 mm atau >25 mm), lebar pita tembaga biasanya 30–35 mm.
Pelindung kawat tembaga terbuat dari kawat tembaga lunak yang dililitkan secara heliks, diamankan dengan lilitan kawat tembaga atau pita tembaga yang berlawanan arah heliks. Resistansinya harus memenuhi persyaratan GB/T3956-2008 tentang Konduktor Kabel, dan luas penampang nominalnya harus ditentukan berdasarkan kapasitas arus gangguan. Pelindung kawat tembaga dapat diaplikasikan di atas selubung dalam kabel tiga inti atau langsung di atas insulasi, lapisan pelindung semi-konduktif luar, atau selubung dalam yang sesuai untuk kabel inti tunggal. Celah rata-rata antar kawat tembaga yang berdekatan tidak boleh melebihi 4 mm. Celah rata-rata G dihitung menggunakan rumus:
Di mana:
D – diameter inti kabel di bawah pelindung kawat tembaga, dalam mm;
d – diameter kawat tembaga, dalam mm;
n – jumlah kawat tembaga.
2. Peran Lapisan Pelindung dan Hubungannya dengan Tingkat Tegangan
(1) Peran Perisai Semi-Konduktif Dalam dan Luar
Konduktor kabel umumnya dipadatkan dari beberapa untai kawat. Selama proses ekstrusi insulasi, celah, gerinda, dan ketidakrataan permukaan lainnya dapat terbentuk di antara permukaan konduktor dan lapisan insulasi, yang menyebabkan konsentrasi medan listrik, yang mengakibatkan pelepasan celah udara lokal dan pelepasan treeing, serta mengurangi kinerja dielektrik. Dengan mengekstrusi lapisan material semikonduktor (pelindung konduktor) di atas permukaan konduktor, kontak yang rapat dengan insulasi dipastikan. Karena lapisan semikonduktor dan konduktor berada pada potensial yang sama, meskipun terdapat celah di antara keduanya, tidak akan ada aksi medan listrik, sehingga mencegah pelepasan muatan parsial.
Demikian pula, terdapat celah antara permukaan insulasi luar dan selubung logam (atau pelindung logam), dan semakin tinggi level tegangan, semakin besar kemungkinan terjadinya pelepasan muatan celah udara. Dengan mengekstruksi lapisan semi-konduktif (pelindung insulasi) pada permukaan insulasi luar, permukaan ekuipotensial luar terbentuk dengan selubung logam, sehingga menghilangkan medan listrik di celah dan mencegah pelepasan muatan parsial.
(2) Peran Perisai Logam
Fungsi perisai logam meliputi: mengalirkan arus kapasitif dalam kondisi normal, berfungsi sebagai jalur arus hubung singkat selama terjadi gangguan; membatasi medan listrik dalam isolasi (mengurangi gangguan elektromagnetik eksternal) dan memastikan medan listrik radial yang seragam; bertindak sebagai jalur netral dalam sistem tiga fase empat kawat untuk mengalirkan arus yang tidak seimbang; dan memberikan perlindungan pemblokiran air radial.
Waktu posting: 28-Jul-2025