在電纜結(jié)構(gòu)上的所謂“屏蔽”，實質(zhì)上是一種改善電場分布的措施。電纜導體由多根導絲絞合而成，它與絕緣層之間易形成氣隙，導體表面不光滑，會造成電場集中。在導體表面加一層半導電材料的屏蔽層，它與被屏蔽的導體等電位，并與絕緣層良好接觸，從而避免在導體與絕緣層之間發(fā)生局部放電。這一層屏蔽，又稱為內(nèi)屏蔽層。  

在絕緣表面和護套接觸處，也可能存在間隙，電纜彎曲時，油紙電纜絕緣表面易造成裂紋，這些都是引起局部放電的因素。在絕緣層表面加一層半導電材料的屏蔽層，它與被屏蔽的絕緣層有良好接觸，與金屬護套等電位，從而避免在絕緣層與護套之間發(fā)生局部放電。  

屏蔽層的材料是半導電材料，其體積電阻率為10^3-10^6Ω·m。  

擠包絕緣電纜的屏蔽層材料是加入碳黑粒子的聚合物。  

沒有金屬護套的擠包絕緣電纜，除半導電屏蔽層外，還要增加用銅帶或銅絲繞包的金屬屏蔽層。這個金屬屏蔽層的作用，在正常運行時通過電容電流；當系統(tǒng)發(fā)生短路時，作為短路電流的通道，同時也起到屏蔽電場的作用。在電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要根據(jù)系統(tǒng)短路電流的大小，對金屬屏蔽層的截面積提出相應的要求。  

有兩個問題可探討：  

問題1：交聯(lián)聚乙烯電纜屏蔽層材料的特性  

被用作電纜屏蔽料的聚合物是乙烯基共聚物材料。它們是丙烯和別的單體如EVA、EEA、EBA等的聚合物。本質(zhì)上說，它們是彈性體材料。每個共物單體提供不同的性能給用于屏蔽的共聚物材料。與絕緣材料一樣，人們關(guān)注其分子量和分子量分布，以及擠出特性。如同交聯(lián)型絕緣料，屏蔽材料也要能夠交聯(lián)；然而，結(jié)晶性不是大問題，炭黑是目前最常用的，其會影響材料的加工和性能。  

那炭黑的作用又是什么呢？在共聚物材料中添加半導電炭黑可以獲得半導電性。添加炭黑并適當處理后，炭黑填充的聚合物具有半導電性。炭黑也叫爐黑或乙炔炭黑；爐黑可由石油和天燃氣的不完全氧化獲得，而乙炔炭黑是由乙炔在高溫下的分解產(chǎn)物。除了具有導電性外，炭黑還需有光滑表面，適當?shù)牧Ｗ映叽?，純度以及其在聚合物中的分散性?nbsp; 

很久以前，人們就意識到添加有炭黑的彈性體的性質(zhì)受很多因素制約：①炭黑的性質(zhì)，②炭黑的濃度，③聚合物基體的性質(zhì)，④交聯(lián)體系。后者不是目前任務(wù)，但別的因素是有相互聯(lián)系的。  

當炭黑在聚合物中形成聚集體時，就可獲得導電性，導電性使得電子可以流動。但是要意識到聚集體間的電子隧道使得在半導電層產(chǎn)生了導電行為。半導電屏蔽料最終的電性能是由聚集體結(jié)構(gòu)和炭黑尺寸決定的。圖5-17揭示了相互間關(guān)系是如何影響物理和電性能的.  

具有高品質(zhì)結(jié)構(gòu)的炭黑趨向傳遞更大的導電性和硬結(jié)構(gòu)進而聚集形成簇。等炭黑添加到彈性體中時，這種結(jié)構(gòu)會被破壞，破壞程度受炭黑的種類和混合工藝的影響，因此，合理控制很關(guān)鍵。半導電屏蔽材料中炭黑的濃度取決于炭黑的種類，其范圍在12％-30％之間。  

表面光滑是必不可少的，確保與絕緣的接處不會有突起；突起會導致高應力點的形成，處于潮濕環(huán)境時，水樹很容易形成。當出現(xiàn)在半導電屏蔽界面時，突起取決于炭黑的幾何形狀和高度。因此，炭黑的分散性和細度是獲得均一光滑表面的關(guān)鍵因素。炭黑在聚合物中的均勻分散，以及恰當?shù)幕旌虾吞幚砑夹g(shù)是必須的。  

純度是又一個關(guān)鍵因素。制備好后，炭黑可能含有少量的水分、硫和無機鹽。硫會損害電性能，大部分無機鹽來自加工過程中用于冷卻的水。在過去人們十分關(guān)注無機離子。與乙炔炭黑相比，一直應用直到20世紀80年代中期的爐黑有更多的離子含量；這會導致水樹的生成，進而失敗。最近，清潔度增加的爐黑開始被使用；需要注意的是，年代較遠的電纜在它們的屏蔽料中用的就是爐黑。  

也可以添加別的添加劑。例如，添加別的添加劑來獲得具有一定剝離性的絕緣屏蔽料，但是此類添加劑不允許添加到導體屏蔽料中。導體屏蔽料不能被剝離。  

最后，含有炭黑的屏蔽料還需要具有擠出性和可交聯(lián)性，就與絕緣料一樣。在這種情況下，就可以在設(shè)計的范圍內(nèi)獲得三層擠出。影響導電性的因素有炭黑的類型和含量，加工工藝，交聯(lián)體系和別的組分?；A(chǔ)聚合物的類型是很重要的；例如，對于導體屏蔽，組合如下：(a)爐黑與EVA、EEA共聚，(b)乙炔炭黑與EVA、EBA共聚。  

問題2：導體屏蔽與絕緣屏蔽的區(qū)別  

導體屏蔽用于導體和絕緣材料之間，絕緣屏蔽擠包于絕緣材料表面，并與同軸的天然或合成帶材和護套（如里有的話）相互作用。屏蔽料本質(zhì)上是半導電材料，因為它們在絕緣和導體之間起應力過渡的作用，目的就是獲得自由電荷體系。被用作導體屏蔽和絕緣屏蔽的半導電材料是類似的，但是它們的物理化學性質(zhì)會有不同，因此，絕緣屏蔽一定要可剝離（為了在安裝電纜接頭或者終端時要容易剝掉絕緣屏蔽）。而導體屏蔽正好相反；它必須牢牢黏附于絕緣表面（防止產(chǎn)生界面微孔和水分滲透）。絕緣屏蔽的模量和撕裂強度是重要的參數(shù)，其黏附強度也同樣重要，這些性質(zhì)是由共聚物的性質(zhì)、添加劑的種類和加工工藝決定的。  

根據(jù)相關(guān)的工業(yè)標準,額定電壓超過2kV的電纜就需要有導體屏蔽。  

對于擠包絕緣電纜,導體屏蔽層作為半導電層與絕緣同時擠在導體上，成為應力消減層。保持導體屏蔽和絕緣層界面上不能有微孔或雜質(zhì)是至關(guān)重要的原因是在這個區(qū)域的電場強度是電纜中最高的。  

把導體屏蔽和絕緣在擠出時同時交聯(lián),這樣就能組成牢固的黏結(jié),能盡可能減少在臨界界面上微孔的形成。  

考慮到兼容性,導體屏蔽材料常常與絕緣材料相同或者相近。在導體屏蔽中加入特殊的炭黑來保證一定的電導率。電纜工業(yè)標準要求導體屏蔽材料的電阻率最大不應超過1000Ω·m。這些標準同時要求電材料通過一個在緊急運行溫度下的長期電阻穩(wěn)定性試驗,來確保導體屏蔽層的電導率以及電纜的長期壽命。  

絕緣屏蔽的特性和兼容性要求與導體屏蔽相近。但是標準對絕緣屏蔽的體積電阻率要求是不得大于500Ω·m。與導體屏蔽相比,電阻率要求值的降低意味著外面的金屬屏蔽層可能不會連續(xù)接觸絕緣屏蔽(比如屏蔽線間有空隙),而且事實上在電纜帶電時,人員有可能接觸電纜的外層。  

非金屬屏層直接擠包在絕緣上,界面上電場強度低于導體屏蔽與絕緣層截面的場強。為了安裝接頭和終端的方便,在電壓不高于46kV時,絕緣屏蔽不需要粘結(jié)絕緣層。在更高電壓時,強烈建議使用粘結(jié)絕緣的屏蔽層。  

總結(jié)屏蔽層的作用如下述：  

1.均勻電場和降低線芯表面場強。  

2.提高電纜局部放電起始電壓，減小局部放電的可能性。  

3.抑制樹枝生長。  

4.熱屏障作用

半導電層有一定熱阻，當線芯溫度瞬時升高時，電纜有了半導電層熱阻，高溫不會立即沖擊到絕緣層，通過熱阻的分溫作用，使絕緣層上的溫度緩慢上升。