Pelindung yang digunakan pada produk kawat dan kabel memiliki dua konsep yang sangat berbeda: pelindung elektromagnetik dan pelindung medan listrik. Pelindung elektromagnetik dirancang untuk mencegah kabel yang mengirimkan sinyal frekuensi tinggi (seperti kabel RF dan kabel elektronik) menyebabkan interferensi eksternal atau untuk menghalangi gelombang elektromagnetik eksternal mengganggu kabel yang mengirimkan arus lemah (seperti kabel sinyal atau pengukuran), serta untuk mengurangi interferensi silang antar kabel. Pelindung medan listrik dirancang untuk menyeimbangkan medan listrik yang kuat pada permukaan konduktor atau permukaan isolasi kabel daya tegangan menengah dan tinggi.
1. Struktur dan Persyaratan Lapisan Pelindung Medan Listrik
Pelindung kabel daya meliputi pelindung konduktor, pelindung isolasi, dan pelindung logam. Menurut standar yang relevan, kabel dengan tegangan nominal lebih besar dari 0,6/1kV harus memiliki lapisan pelindung logam, yang dapat diterapkan pada setiap inti berisolasi atau pada inti kabel multi-inti terpilin. Untuk kabel berisolasi XLPE dengan tegangan nominal tidak kurang dari 3,6/6kV dan kabel berisolasi tipis EPR dengan tegangan nominal tidak kurang dari 3,6/6kV (atau kabel berisolasi tebal dengan tegangan nominal tidak kurang dari 6/10kV), struktur pelindung semi-konduktif bagian dalam dan luar juga diperlukan.
(1) Perisai Konduktor dan Perisai 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 isolasi (pelindung semikonduktif luar) adalah lapisan semikonduktif non-logam yang diekstrusi langsung ke permukaan luar setiap inti isolasi, yang dapat terikat erat atau dapat dilepas dari isolasi. Lapisan semikonduktif dalam dan luar yang diekstrusi harus terikat erat pada isolasi, dengan antarmuka yang halus, tanpa tanda 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 isolasi.
Bahan pelindung semikonduktif bagian dalam dan luar dibuat dengan mencampur bahan isolasi yang sesuai (seperti polietilen ikatan silang, karet etilen-propilen, dll.) dengan karbon hitam, antioksidan, kopolimer etilen-vinil asetat, dan aditif lainnya. Partikel karbon hitam harus tersebar secara merata di dalam polimer, tanpa penggumpalan atau dispersi yang buruk.
Ketebalan lapisan pelindung semikonduktif dalam dan luar meningkat seiring dengan tingkat tegangan. Karena kekuatan medan listrik pada lapisan isolasi lebih tinggi di dalam dan lebih rendah di luar, ketebalan lapisan pelindung semikonduktif juga harus lebih besar di dalam daripada di luar. Di masa lalu, pelindung semikonduktif luar dibuat sedikit lebih tebal daripada bagian dalam untuk mencegah goresan akibat kontrol lendutan yang buruk atau tusukan yang disebabkan oleh pita tembaga yang terlalu keras. Sekarang, dengan pemantauan lendutan otomatis online dan pita tembaga lunak yang dianil, lapisan pelindung semikonduktif 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) Perisai Logam
Kabel dengan tegangan nominal lebih besar dari 0,6/1kV harus memiliki lapisan pelindung logam. Lapisan pelindung logam harus diterapkan pada setiap inti isolasi atau inti kabel. Pelindung logam harus terdiri dari satu atau lebih pita logam, jalinan logam, lapisan kawat logam konsentris, atau kombinasi kawat logam dan pita logam.
Di Eropa dan negara-negara maju lainnya, karena penggunaan sistem sirkuit ganda dengan resistansi pentanahan yang menghasilkan arus hubung singkat lebih tinggi, pelindung kawat tembaga umum 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 resistansi pentanahan, sebagian besar sistem menggunakan catu daya sirkuit tunggal dengan kumparan 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 memotong dan memanaskan untuk mencapai elongasi dan kekuatan tarik tertentu (terlalu keras akan menggores lapisan pelindung isolasi, terlalu lunak akan berkerut) sebelum digunakan. Pita tembaga lunak harus sesuai dengan GB/T11091-2005 Pita Tembaga untuk Kabel.
Pelindung pita tembaga harus terdiri dari satu lapisan pita tembaga lunak yang saling tumpang tindih atau dua lapisan pita tembaga lunak yang dililit secara spiral dengan celah. Tingkat tumpang tindih rata-rata pita tembaga harus 15% dari lebarnya (nilai nominal), dan tingkat tumpang tindih minimum tidak boleh kurang dari 5%. Ketebalan nominal pita tembaga minimal harus 0,12 mm untuk kabel inti tunggal dan minimal 0,10 mm untuk kabel inti ganda. Ketebalan minimum pita tembaga tidak boleh kurang dari 90% dari nilai nominal. Tergantung pada diameter luar pelindung isolasi (≤25 mm atau >25 mm), lebar pita tembaga biasanya 30–35 mm.
Pelindung kawat tembaga terbuat dari kawat tembaga lunak yang dililit secara heliks, diamankan dengan lilitan kawat tembaga atau pita tembaga yang berlawanan arah heliks. Resistansinya harus memenuhi persyaratan GB/T3956-2008 Konduktor Kabel, dan luas penampang nominalnya harus ditentukan sesuai dengan kapasitas arus gangguan. Pelindung kawat tembaga dapat diaplikasikan di atas selubung dalam kabel tiga inti atau langsung di atas isolasi, lapisan pelindung semi-konduktif luar, atau selubung dalam yang sesuai dari kabel inti tunggal. Jarak rata-rata antara kawat tembaga yang berdekatan tidak boleh melebihi 4 mm. Jarak 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 Semikonduktif Dalam dan Luar
Konduktor kabel umumnya dipadatkan dari beberapa kawat terpilin. Selama ekstrusi isolasi, celah, gerigi, dan ketidakrataan permukaan lainnya mungkin ada antara permukaan konduktor dan lapisan isolasi, menyebabkan konsentrasi medan listrik, yang mengarah pada pelepasan celah udara lokal dan pelepasan percabangan, serta mengurangi kinerja dielektrik. Dengan mengekstrusi lapisan material semikonduktif (pelindung konduktor) di atas permukaan konduktor, hal ini memastikan kontak yang erat dengan isolasi. Karena lapisan semikonduktif dan konduktor berada pada potensial yang sama, meskipun ada celah di antara keduanya, tidak akan ada aksi medan listrik, sehingga mencegah pelepasan parsial.
Demikian pula, terdapat celah antara permukaan isolasi luar dan selubung logam (atau pelindung logam), dan semakin tinggi tingkat tegangan, semakin besar kemungkinan terjadinya pelepasan muatan celah udara. Dengan mengekstrusi lapisan semi-konduktif (pelindung isolasi) pada permukaan isolasi luar, permukaan ekipotensial luar terbentuk dengan selubung logam, menghilangkan medan listrik di celah dan mencegah pelepasan muatan parsial.
(2) Peran Perisai Logam
Fungsi pelindung logam meliputi: menghantarkan arus kapasitif dalam kondisi normal, berfungsi sebagai jalur arus hubung singkat selama gangguan; membatasi medan listrik di dalam isolasi (mengurangi interferensi elektromagnetik eksternal) dan memastikan medan listrik radial yang seragam; bertindak sebagai saluran netral dalam sistem tiga fasa empat kawat untuk menghantarkan arus tidak seimbang; dan memberikan perlindungan penghalangan air radial.
Waktu posting: 28 Juli 2025