電線・ケーブル製品に使用されるシールドには、電磁シールドと電界シールドという全く異なる2つの概念があります。電磁シールドは、高周波信号を伝送するケーブル（RFケーブルや電気ケーブルなど）が外部からの干渉を引き起こすのを防ぎ、また、微弱電流を伝送するケーブル（信号ケーブルや計測ケーブルなど）が外部からの電磁波の干渉を受けるのを防ぎ、さらに電線間のクロストークを低減することを目的としています。一方、電界シールドは、中高圧電力ケーブルの導体表面または絶縁体表面における強い電界を均衡させることを目的としています。
1. 電界遮蔽層の構造と要件
電力ケーブルのシールドには、導体シールド、絶縁体シールド、金属シールドがあります。関連規格によると、定格電圧が0.6/1kVを超えるケーブルには金属シールド層を設ける必要があり、これは各絶縁心線または多心撚線ケーブルの心線に適用できます。定格電圧が3.6/6kV以上のXLPE絶縁ケーブルおよび定格電圧が3.6/6kV以上のEPR薄絶縁ケーブル（または定格電圧が6/10kV以上の厚絶縁ケーブル）の場合は、内側と外側に半導電性シールド構造も必要です。
（１）導体シールドと絶縁シールド
導体シールド（内部半導体シールド）は非金属で、押し出し半導電性材料、または導体の周りに巻かれた半導体テープとその上に続く押し出し半導電性層で構成されます。
絶縁シールド（外側半導電性シールド）は、各絶縁コアの外表面に直接押し出された非金属半導体層であり、絶縁体と密着させるか、または剥離可能にすることができます。押し出された内側および外側の半導電性層は、絶縁体に密着し、界面が滑らかで、明らかな撚線痕がなく、鋭利なエッジ、粒子、焦げ跡、または傷があってはなりません。経年変化前後の抵抗率は、導体シールド層で1000Ω·m、絶縁シールド層で500Ω·mを超えてはなりません。
内外の半導電性シールド材は、対応する絶縁材料（架橋ポリエチレン、エチレンプロピレンゴムなど）に、カーボンブラック、酸化防止剤、エチレン酢酸ビニル共重合体、その他の添加剤を混合して製造されます。カーボンブラック粒子は、凝集や分散不良を起こすことなく、ポリマー内に均一に分散している必要があります。
内側と外側の半導電性シールド層の厚さは、電圧レベルに応じて増加します。絶縁層上の電界強度は内側で高く、外側で低いため、半導電性シールド層の厚さも内側が外側よりも厚くする必要があります。以前は、たわみ制御の不良による傷や、硬すぎる銅テープによる穴あきを防ぐため、外側の半導電性シールドは内側よりわずかに厚く作られていました。現在では、オンライン自動たわみ監視と焼鈍処理された軟質銅テープにより、内側の半導電性シールド層は外側の層とわずかに厚く、または同じ厚さにする必要があります。6～10～35 kVケーブルの場合、内層の厚さは通常0.5～0.6～0.8 mmです。
（2）金属シールド
定格電圧が0.6/1kVを超えるケーブルには、金属シールド層が必要です。金属シールド層は、各絶縁心線またはケーブル心線に適用する必要があります。金属シールドは、1つ以上の金属テープ、金属編組、金属線の同心円層、または金属線と金属テープの組み合わせで構成する必要があります。
欧州などの先進国では、短絡電流が大きい抵抗接地型2回路システムを採用しているため、銅線シールドが一般的に使用されています。一部のメーカーは、ケーブル径を小さくするために、銅線を分離シースや外皮に埋め込んでいます。中国では、抵抗接地型2回路システムを採用している一部の重点プロジェクトを除き、ほとんどのシステムはアーク抑制コイル接地型1回路電源を採用しており、短絡電流を最小限に抑えているため、銅テープシールドを使用できます。ケーブル工場では、購入した硬質銅テープをスリット加工と焼きなまし処理を行い、一定の伸びと引張強度（硬すぎると絶縁シールド層に傷がつき、柔らかすぎるとシワになる）を実現してから使用します。軟質銅テープは、ケーブル用銅テープ規格GB/T11091-2005に準拠する必要があります。
銅テープシールドは、重ね合わせた軟質銅テープ1層、または隙間を設けて螺旋状に巻いた軟質銅テープ2層で構成する必要があります。銅テープの平均重ね合わせ率は、その幅（公称値）の15%以上、最小重ね合わせ率は5%以上である必要があります。銅テープの公称厚さは、単芯ケーブルの場合は0.12 mm以上、多芯ケーブルの場合は0.10 mm以上である必要があります。銅テープの最小厚さは、公称値の90%以上である必要があります。絶縁シールドの外径（≤25 mmまたは>25 mm）に応じて、銅テープの幅は通常30～35 mmです。
銅線シールドは、軟銅線を螺旋状に巻き、銅線または銅テープを逆螺旋状に巻いて固定します。その抵抗はGB/T3956-2008ケーブル導体の要件を満たす必要があり、公称断面積は故障電流容量に応じて決定する必要があります。銅線シールドは、3芯ケーブルの場合は内皮の上に、単芯ケーブルの場合は絶縁体、外部半導電性シールド層、または適切な内皮の上に直接適用できます。隣接する銅線間の平均間隔は4 mmを超えてはなりません。平均間隔Gは、以下の式で計算されます。
どこ：
D – 銅線シールドの下のケーブルコアの直径（mm）
d – 銅線の直径（mm）
n – 銅線の数。
2. シールド層の役割と電圧レベルとの関係
（１）内側と外側の半導電性シールドの役割
ケーブル導体は通常、複数の撚線を圧縮して形成されます。絶縁体押出成形の際、導体表面と絶縁層の間に隙間、バリ、その他の表面凹凸が生じることがあります。これらの凹凸により電界が集中し、局所的な空隙放電やトリー放電が発生し、誘電性能が低下します。導体表面に半導電性材料（導体シールド）層を押出成形することで、絶縁体との密着性が向上します。半導電性層と導体は同電位であるため、両者の間に隙間があっても電界は作用せず、部分放電を防止します。
同様に、外部絶縁面と金属シース（または金属シールド）の間にも隙間があり、電圧レベルが高いほどエアギャップ放電が発生しやすくなります。外部絶縁面に半導体層（絶縁シールド）を押し出すことで、金属シースとの間に外部等電位面が形成され、隙間の電界が除去され、部分放電が防止されます。
（２）金属遮蔽の役割
金属シールドの機能には、通常状態で容量性電流を流し、故障時に短絡電流の経路として機能すること、絶縁体内に電界を閉じ込めて（外部の電磁干渉を低減）、均一な放射状電界を確保すること、三相四線システムの中性線として機能して不平衡電流を流すこと、放射状の防水保護を提供することなどがあります。
投稿日時: 2025年7月28日