屏蔽电缆的基本结构及特殊作用

一、屏蔽电缆的基本结构

屏蔽电缆的结构设计以抗电磁干扰（EMI）为核心目标，其典型结构分为以下层次（按由内到外顺序）：

1.导体层

材料：铜或铝材质，多股绞合以提升柔韧性和导电效率。例如，高压电缆导体截面积可达25–2500mm²，具体根据电压等级和载流量需求设计。

作用：传输电能或信号，是电缆的核心功能部分。

2.导体屏蔽层（内屏蔽层）

材料：半导电交联聚乙烯或类似材料，体积电阻率约100–1000Ω·m。

作用：消除导体表面凹凸不平导致的电场集中，防止导体与绝缘层间发生局部放电。例如，6kV及以上电缆强制要求此层。

3.绝缘层

材料：交联聚乙烯（XLPE）或橡胶，具有高绝缘电阻和耐热性（长期工作温度90℃）。

作用：隔离导体与外部环境，承受系统电压及过电压。

4.绝缘屏蔽层（外屏蔽层）

材料：与内屏蔽层类似，但需与金属护套等电位。

作用：避免绝缘层与护套间因裂纹或气隙引发放电，尤其针对弯曲或机械应力场景。

5.金属屏蔽层

材料：铜带、铜丝编织或铝箔，例如35kV电缆常采用铜带铠装。

作用：

电场屏蔽：将电磁场限制在电缆内部，减少对外干扰；

故障电流通道：短路时安全导引电流至接地系统；

电容电流通路：高压电缆运行时通过电容电流。

6.护套与外屏蔽层

材料：PVC、PE或阻燃橡胶，部分含铠装层（如镀锌钢带）。

作用：机械保护、防潮及化学腐蚀，部分设计通过双层屏蔽（如铝箔+编织网）增强抗干扰能力。

二、屏蔽电缆的特殊作用

屏蔽电缆通过多层结构协同工作，实现以下特殊功能：

1.抗电磁干扰（EMI）

原理：屏蔽层通过反射或吸收干扰电磁波，衰减能量达90%以上（例如双层屏蔽结构效果可达-100dB）。

应用场景：

工业环境（如变频器与电机连接线）；

数据中心、医疗设备（防止信号失真）。

2.均匀电场分布

高压电缆：内、外屏蔽层消除导体表面尖端效应，使电场分布均匀，避免局部击穿（如110kV及以上电缆采用不可剥离屏蔽层）。

3.防止局部放电

半导电层：填充导体与绝缘层间气隙，抑制电树生长（试验显示局部放电量可控制在20pC以下）。

4.系统安全保护

短路保护：金属屏蔽层在短路时承载电流（10kV系统要求截面积≥25mm²），降低火灾风险。

接地保护：泄露电流通过屏蔽层导入大地，提升安全性。

5.信号完整性保障

双绞线+屏蔽：抑制共模干扰，适用于高速网络（如Cat6A屏蔽网线）。

三、典型屏蔽结构对比

四、技术参数示例

屏蔽效能：双层屏蔽结构（如铝箔+编织）在1GHz频段衰减≥70dB；

弯曲半径：最小为电缆直径的6–15倍（单芯电缆要求更高）；

工作温度：交联聚乙烯绝缘层长期耐受90℃，短时可达250℃。

通过上述结构与功能的结合，屏蔽电缆在复杂电磁环境中实现了高可靠性和安全性，成为电力传输、工业自动化及精密电子设备不可或缺的组件。