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ケーブルや電子ケーブルなど）が外部からの干渉を引き起こすのを防いだり、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いだり、電線間のクロストークを低減したりするように設計されています。電界シールドは、中電圧・高電圧電力ケーブルの導体表面または絶縁表面における強い電界を緩和するように設計されています。
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、絶縁シールド、および金属シールドが含まれます。関連規格によれば、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あり、これは各絶縁コアまたは多芯撚り線ケーブルのコアに適用できます。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）には、内側および外側の半導電性シールド構造も必要です。
（１）導体遮蔽及び絶縁遮蔽
導体シールド（内部半導体シールド）は非金属製で、押し出し成形された半導体材料、または導体に巻き付けられた半導体テープの後に押し出し成形された半導体層を重ねたもので構成されるべきである。
絶縁シールド（外側半導電性シールド）は、各絶縁コアの外面に直接押し出された非金属の半導電性層であり、絶縁体に密着して接着されている場合と、剥離可能な場合がある。押し出された内側および外側の半導電性層は、滑らかな界面を持ち、明らかな撚り線痕や鋭利なエッジ、粒子、焦げ跡、傷がなく、絶縁体に密着して接着されている必要がある。劣化前後の抵抗率は、導体シールド層で1000Ω・m、絶縁シールド層で500Ω・mを超えてはならない。
内側および外側の半導電性遮蔽材は、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、およびその他の添加剤を混合することによって作製される。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、ポリマー中に均一に分散している必要がある。
内側および外側の半導電性シールド層の厚さは、電圧レベルとともに増加します。絶縁層の電界強度は内側の方が高く、外側の方が低いため、半導電性シールド層の厚さも内側の方が外側よりも厚くする必要があります。従来は、たるみ制御不良による傷や、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を内側よりもわずかに厚くしていました。現在では、オンライン自動たるみ監視と焼きなまし軟質銅テープの使用により、内側の半導電性シールド層を外側の層よりもわずかに厚くするか、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、内側の層の厚さは一般的に0.5～0.6～0.8 mmです。
（２）金属遮蔽
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ます。金属シールド層は、各絶縁芯線またはケーブル芯線に施す必要があります。金属シールドは、1本以上の金属テープ、金属編組線、同心円状の金属線層、または金属線と金属テープの組み合わせで構成される必要があります。
ヨーロッパやその他の先進国では、短絡電流が大きい抵抗接地型二回路システムが使用されているため、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、分離シースまたは外被に銅線を埋め込んでいます。中国では、抵抗接地型二回路システムを使用する一部の重要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単回路電源を使用しており、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および焼きなまし処理して、使用前に一定の伸びと引張強度（硬すぎると絶縁シールド層を傷つけ、柔らかすぎるとしわになる）を実現します。軟質銅テープは、GB/T11091-2005 ケーブル用銅テープ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らせん状に巻いた軟質銅テープ2層で構成される。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%以上とする。銅テープの公称厚さは、単芯ケーブルの場合は0.12mm以上、多芯ケーブルの場合は0.10mm以上とする。銅テープの最小厚さは、公称値の90%以上とする。絶縁シールドの外径（25mm以下または25mm超）に応じて、銅テープの幅は通常30～35mmとする。
銅線シールドは、らせん状に巻かれた軟銅線を、逆らせん状に巻いた銅線または銅テープで固定して作られます。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芯ケーブルの内部シースの上、または単芯ケーブルの絶縁体、外部半導電性シールド層、もしくは適切な内部シースの上に直接適用できます。隣接する銅線間の平均ギャップは4 mmを超えてはなりません。平均ギャップGは、次の式を使用して計算されます。
どこ：
D – 銅線シールド下のケーブル芯線の直径（mm）。
d – 銅線の直径（mm）
n – 銅線の数。
2. 遮蔽層の役割と電圧レベルとの関係
（１）内側および外側の半導体シールドの役割
ケーブル導体は一般的に、複数の撚り線を圧縮して作られています。絶縁体の押出成形時に、導体表面と絶縁層の間に隙間、バリ、その他の表面の凹凸が生じることがあり、電界集中を引き起こし、局所的なエアギャップ放電やツリー放電が発生し、絶縁性能が低下します。導体表面に半導電性材料（導体シールド）の層を押し出すことで、絶縁体との密着性を確保できます。半導電性層と導体は同じ電位にあるため、両者の間に隙間があっても電界作用は発生せず、部分放電を防ぐことができます。
同様に、外側の絶縁表面と金属シース（または金属シールド）の間には隙間があり、電圧レベルが高いほど、空気ギャップ放電が発生する可能性が高くなります。外側の絶縁表面に半導電層（絶縁シールド）を押し出すことで、金属シースとの間に外側の等電位面が形成され、隙間内の電界が排除され、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、通常状態での容量性電流の伝導、故障時の短絡電流の経路としての役割、絶縁体内部の電界の閉じ込め（外部電磁干渉の低減）、均一な放射状電界の確保、三相4線式システムにおける中性線としての機能による不平衡電流の伝導、および放射状防水機能の提供などが含まれます。
投稿日時: 2025年7月28日