পাওয়ার কেবল শিল্ডিং স্তরগুলির গঠন এবং উপকরণ

তার এবং তারের পণ্যগুলিতে ব্যবহৃত শিল্ডিংয়ের দুটি সম্পূর্ণ ভিন্ন ধারণা রয়েছে: ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র শিল্ডিং। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সংকেত প্রেরণকারী কেবলগুলিকে (যেমন RF কেবল এবং ইলেকট্রনিক কেবল) বাহ্যিক হস্তক্ষেপ সৃষ্টি করা থেকে বিরত রাখার জন্য বা দুর্বল স্রোত প্রেরণকারী কেবলগুলিতে (যেমন সংকেত বা পরিমাপ কেবল) বাহ্যিক ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গকে হস্তক্ষেপ করা থেকে বিরত রাখার জন্য, পাশাপাশি তারগুলির মধ্যে ক্রসস্টক কমানোর জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র শিল্ডিং পরিবাহী পৃষ্ঠের শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বা মাঝারি এবং উচ্চ-ভোল্টেজ পাওয়ার কেবলগুলির অন্তরক পৃষ্ঠের ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।

১. বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র শিল্ডিং স্তরগুলির গঠন এবং প্রয়োজনীয়তা

পাওয়ার কেবলের শিল্ডিংয়ের মধ্যে রয়েছে কন্ডাক্টর শিল্ডিং, ইনসুলেশন শিল্ডিং এবং মেটালিক শিল্ডিং। প্রাসঙ্গিক মান অনুসারে, 0.6/1kV এর বেশি রেটযুক্ত ভোল্টেজ সহ কেবলগুলিতে একটি ধাতব শিল্ডিং স্তর থাকা উচিত, যা প্রতিটি ইনসুলেটেড কোর বা মাল্টি-কোর স্ট্র্যান্ডেড কেবল কোরে প্রয়োগ করা যেতে পারে। 3.6/6kV এর কম নয় এমন রেটযুক্ত ভোল্টেজ সহ XLPE-ইনসুলেটেড কেবল এবং 3.6/6kV এর কম নয় এমন রেটযুক্ত ভোল্টেজ সহ EPR পাতলা-ইনসুলেটেড কেবল (অথবা 6/10kV এর কম নয় এমন রেটযুক্ত ভোল্টেজ সহ পুরু-ইনসুলেটেড কেবল) এর জন্য, অভ্যন্তরীণ এবং বাইরের আধা-পরিবাহী শিল্ডিং কাঠামোও প্রয়োজন।

(1) কন্ডাক্টর শিল্ডিং এবং ইনসুলেশন শিল্ডিং

কন্ডাক্টর শিল্ডিং (অভ্যন্তরীণ আধা-পরিবাহী শিল্ডিং) অ-ধাতব হতে হবে, যার মধ্যে বহির্মুখী আধা-পরিবাহী উপাদান অথবা পরিবাহীর চারপাশে আবৃত একটি আধা-পরিবাহী টেপ এবং তারপরে একটি বহির্মুখী আধা-পরিবাহী স্তর থাকবে।

ইনসুলেশন শিল্ডিং (বাইরের সেমি-কন্ডাকটিভ শিল্ডিং) হল একটি অ-ধাতব আধা-পরিবাহী স্তর যা প্রতিটি ইনসুলেটেড কোরের বাইরের পৃষ্ঠে সরাসরি এক্সট্রুড করা হয়, যা ইনসুলেশনের সাথে শক্তভাবে আবদ্ধ হতে পারে অথবা খোসা ছাড়ানো যেতে পারে। এক্সট্রুড করা ভেতরের এবং বাইরের সেমি-কন্ডাকটিভ স্তরগুলি ইনসুলেশনের সাথে শক্তভাবে আবদ্ধ হওয়া উচিত, মসৃণ ইন্টারফেস সহ, কোনও স্পষ্ট স্ট্র্যান্ড চিহ্ন এবং কোনও ধারালো প্রান্ত, কণা, ঝলসানো চিহ্ন বা স্ক্র্যাচ ছাড়াই। বার্ধক্যের আগে এবং পরে কন্ডাক্টর শিল্ডিং স্তরের জন্য প্রতিরোধ ক্ষমতা 1000 Ω·m এবং ইনসুলেশন শিল্ডিং স্তরের জন্য 500 Ω·m এর বেশি হওয়া উচিত নয়।

অভ্যন্তরীণ এবং বহিরাগত আধা-পরিবাহী শিল্ডিং উপকরণগুলি সংশ্লিষ্ট অন্তরক উপকরণ (যেমন ক্রস-লিঙ্কড পলিথিন, ইথিলিন-প্রোপিলিন রাবার ইত্যাদি) কার্বন ব্ল্যাক, অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট, ইথিলিন-ভিনাইল অ্যাসিটেট কোপলিমার এবং অন্যান্য সংযোজকগুলির সাথে মিশ্রিত করে তৈরি করা হয়। কার্বন ব্ল্যাক কণাগুলি পলিমারের মধ্যে সমানভাবে ছড়িয়ে দেওয়া উচিত, জমাটবদ্ধতা বা দুর্বল বিচ্ছুরণ ছাড়াই।

ভোল্টেজের মাত্রার সাথে সাথে ভেতরের এবং বাইরের আধা-পরিবাহী শিল্ডিং স্তরের পুরুত্ব বৃদ্ধি পায়। যেহেতু অন্তরক স্তরের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি ভিতরে বেশি এবং বাইরে কম থাকে, তাই আধা-পরিবাহী শিল্ডিং স্তরগুলির পুরুত্ব বাইরের তুলনায় ভিতরে বেশি হওয়া উচিত। অতীতে, দুর্বল স্যাগ নিয়ন্ত্রণ বা অত্যধিক শক্ত তামার টেপের কারণে সৃষ্ট পাংচারের কারণে স্ক্র্যাচ প্রতিরোধ করার জন্য বাইরের আধা-পরিবাহী শিল্ডিংটি ভিতরের তুলনায় কিছুটা পুরু করা হত। এখন, অনলাইন স্বয়ংক্রিয় স্যাগ মনিটরিং এবং অ্যানিল করা নরম তামার টেপের সাহায্যে, ভেতরের আধা-পরিবাহী শিল্ডিং স্তরটি বাইরের স্তরের সামান্য পুরু বা সমান করা উচিত। 6-10-35 kV তারের জন্য, ভেতরের স্তরের পুরুত্ব সাধারণত 0.5-0.6-0.8 মিমি হয়।

(২) ধাতব শিল্ডিং

০.৬/১kV এর বেশি রেটযুক্ত ভোল্টেজযুক্ত কেবলগুলিতে একটি ধাতব শিল্ডিং স্তর থাকা উচিত। ধাতব শিল্ডিং স্তরটি প্রতিটি ইনসুলেটেড কোর বা কেবল কোরে প্রয়োগ করা উচিত। ধাতব শিল্ডিংয়ে এক বা একাধিক ধাতব টেপ, ধাতব বিনুনি, ধাতব তারের ঘনকেন্দ্রিক স্তর, অথবা ধাতব তার এবং ধাতব টেপের সংমিশ্রণ থাকা উচিত।

ইউরোপ এবং অন্যান্য উন্নত দেশগুলিতে, উচ্চ শর্ট-সার্কিট কারেন্ট সহ রেজিস্ট্যান্স-গ্রাউন্ডেড ডাবল-সার্কিট সিস্টেম ব্যবহারের কারণে, তামার তারের শিল্ডিং সাধারণত ব্যবহৃত হয়। কিছু নির্মাতারা তারের ব্যাস কমাতে তামার তারগুলি পৃথকীকরণ খাপ বা বাইরের খাপে এম্বেড করে। চীনে, কিছু মূল প্রকল্প যা প্রতিরোধ-গ্রাউন্ডেড ডাবল-সার্কিট সিস্টেম ব্যবহার করে তা ছাড়া, বেশিরভাগ সিস্টেম আর্ক-সাপ্রেশন কয়েল-গ্রাউন্ডেড সিঙ্গেল-সার্কিট পাওয়ার সাপ্লাই ব্যবহার করে, যা শর্ট-সার্কিট কারেন্টকে সর্বনিম্ন পর্যন্ত সীমাবদ্ধ করে, তাই তামার টেপ শিল্ডিং ব্যবহার করা যেতে পারে। কেবল কারখানাগুলি ব্যবহারের আগে একটি নির্দিষ্ট প্রসারণ এবং প্রসার্য শক্তি অর্জনের জন্য স্লিটিং এবং অ্যানিলিং দ্বারা ক্রয় করা শক্ত তামার টেপ প্রক্রিয়াজাত করে (খুব শক্ত হলে ইনসুলেশন শিল্ডিং স্তরটি আঁচড় দেবে, খুব নরম হলে কুঁচকে যাবে)। নরম তামার টেপগুলি কেবলগুলির জন্য GB/T11091-2005 কপার টেপ মেনে চলতে হবে।

কপার টেপ শিল্ডিং-এ ওভারল্যাপ করা নরম তামার টেপের এক স্তর অথবা ফাঁকা স্থান সহ হেলিকালি মোড়ানো নরম তামার টেপের দুটি স্তর থাকা উচিত। কপার টেপের গড় ওভারল্যাপ হার তার প্রস্থের (নামমাত্র মানের) ১৫% হওয়া উচিত এবং সর্বনিম্ন ওভারল্যাপ হার ৫% এর কম হওয়া উচিত নয়। একক-কোর কেবলের জন্য কপার টেপের নামমাত্র পুরুত্ব কমপক্ষে ০.১২ মিমি এবং মাল্টি-কোর কেবলের জন্য কমপক্ষে ০.১০ মিমি হওয়া উচিত। কপার টেপের সর্বনিম্ন পুরুত্ব নামমাত্র মানের ৯০% এর কম হওয়া উচিত নয়। ইনসুলেশন শিল্ডিংয়ের বাইরের ব্যাসের উপর নির্ভর করে (≤২৫ মিমি বা >২৫ মিমি), কপার টেপের প্রস্থ সাধারণত ৩০-৩৫ মিমি হয়।

তামার তারের শিল্ডিং তৈরি করা হয় হেলিকলি জখম নরম তামার তার দিয়ে, যা তামার তার বা তামার টেপের পাল্টা-হেলিকাল মোড়ক দিয়ে সুরক্ষিত থাকে। এর প্রতিরোধ ক্ষমতা GB/T3956-2008 তারের কন্ডাক্টরের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করা উচিত এবং এর নামমাত্র ক্রস-সেকশনাল এরিয়া ফল্ট কারেন্ট ক্ষমতা অনুসারে নির্ধারণ করা উচিত। তামার তারের শিল্ডিং তিন-কোর তারের অভ্যন্তরীণ খাপের উপরে বা সরাসরি অন্তরক, বাইরের আধা-পরিবাহী শিল্ডিং স্তরের উপরে, অথবা একক-কোর তারের উপযুক্ত অভ্যন্তরীণ খাপের উপরে প্রয়োগ করা যেতে পারে। সংলগ্ন তামার তারের মধ্যে গড় ফাঁক 4 মিমি অতিক্রম করা উচিত নয়। গড় ফাঁক G সূত্র ব্যবহার করে গণনা করা হয়:

কোথায়:
D – তামার তারের ঢালের নীচে তারের কোরের ব্যাস, মিমিতে;
d – তামার তারের ব্যাস, মিমিতে;
n – তামার তারের সংখ্যা।

২. শিল্ডিং লেয়ারের ভূমিকা এবং ভোল্টেজ লেভেলের সাথে তাদের সম্পর্ক

(১) অভ্যন্তরীণ এবং বহিরাগত আধা-পরিবাহী শিল্ডিংয়ের ভূমিকা
কেবল কন্ডাক্টরগুলি সাধারণত একাধিক স্ট্র্যান্ডেড তার দিয়ে সংকুচিত হয়। ইনসুলেশন এক্সট্রুশনের সময়, কন্ডাক্টর পৃষ্ঠ এবং ইনসুলেশন স্তরের মধ্যে ফাঁক, burrs এবং অন্যান্য পৃষ্ঠের অনিয়ম থাকতে পারে, যার ফলে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ঘনত্ব ঘটে, যার ফলে স্থানীয় বায়ু ফাঁক স্রাব এবং ট্রিং ডিসচার্জ হয় এবং ডাইইলেক্ট্রিক কর্মক্ষমতা হ্রাস পায়। কন্ডাক্টর পৃষ্ঠের উপর আধা-পরিবাহী উপাদানের (কন্ডাক্টর শিল্ডিং) একটি স্তর এক্সট্রুড করে, এটি ইনসুলেশনের সাথে শক্ত যোগাযোগ নিশ্চিত করে। যেহেতু আধা-পরিবাহী স্তর এবং কন্ডাক্টর একই বিভব থাকে, এমনকি তাদের মধ্যে ফাঁক থাকলেও, কোনও বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ক্রিয়া হবে না, যার ফলে আংশিক স্রাব রোধ করা যায়।

একইভাবে, বাইরের অন্তরক পৃষ্ঠ এবং ধাতব আবরণ (অথবা ধাতব শিল্ডিং) এর মধ্যে ফাঁক থাকে এবং ভোল্টেজের মাত্রা যত বেশি হবে, বায়ু ফাঁক নিঃসরণের সম্ভাবনা তত বেশি হবে। বাইরের অন্তরক পৃষ্ঠে একটি আধা-পরিবাহী স্তর (ইনসুলেশন শিল্ডিং) বের করে, ধাতব আবরণের সাথে একটি বাইরের সমতুল্য পৃষ্ঠ তৈরি হয়, যা ফাঁকগুলিতে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রগুলি দূর করে এবং আংশিক নিঃসরণ রোধ করে।

(২) ধাতব শিল্ডিংয়ের ভূমিকা

ধাতব শিল্ডিংয়ের কাজগুলির মধ্যে রয়েছে: স্বাভাবিক অবস্থায় ক্যাপাসিটিভ কারেন্ট বহন করা, ফল্টের সময় শর্ট-সার্কিট কারেন্টের পথ হিসেবে কাজ করা; বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রকে অন্তরণের মধ্যে সীমাবদ্ধ করা (বাহ্যিক ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ হ্রাস করা) এবং একটি অভিন্ন রেডিয়াল বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র নিশ্চিত করা; ভারসাম্যহীন কারেন্ট বহন করার জন্য তিন-ফেজ চার-তারের সিস্টেমে নিরপেক্ষ রেখা হিসেবে কাজ করা; এবং রেডিয়াল জল-ব্লকিং সুরক্ষা প্রদান করা।