ما هو الكابل المحمي ولماذا تعتبر طبقة الحماية مهمة للغاية؟

الكابل المحمي، كما يوحي اسمه، هو كابل يتمتع بقدرة على مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي، ويتكون من طبقة عازلة. وتُعدّ هذه الطبقة العازلة وسيلة لتحسين توزيع المجال الكهربائي. يتكون موصل الكابل من عدة أسلاك، مما يُسهّل تكوّن فجوة هوائية بينه وبين طبقة العزل، كما أن سطح الموصل غير أملس، مما يؤدي إلى تركيز المجال الكهربائي.

1. طبقة حماية الكابل
(1) أضف طبقة حماية من مادة شبه موصلة على سطح الموصل، بحيث تكون متساوية الجهد مع الموصل المحمي ومتصلة جيدًا بطبقة العزل، وذلك لتجنب التفريغ الجزئي بين الموصل وطبقة العزل. تُعرف طبقة الحماية هذه أيضًا بطبقة الحماية الداخلية. قد توجد أيضًا فجوات في الاتصال بين سطح العزل والغلاف، وعند ثني الكابل، يسهل حدوث تشققات في سطح عزل كابل الورق الزيتي، وهي عوامل تُسبب التفريغ الجزئي.

(2). أضف طبقة واقية من مادة شبه موصلة على سطح طبقة العزل، بحيث يكون لها اتصال جيد مع طبقة العزل المحمية وجهد متساوٍ مع الغلاف المعدني، وذلك لتجنب التفريغ الجزئي بين طبقة العزل والغلاف.

لضمان توصيل التيار الكهربائي بشكل متساوٍ وعزل المجال الكهربائي، تحتوي كابلات الطاقة ذات الجهد المتوسط ​​والعالي (6 كيلوفولت فأكثر) عادةً على طبقة حماية موصلة وطبقة حماية عازلة، بينما لا تحتوي بعض كابلات الجهد المنخفض على طبقة حماية. وهناك نوعان من طبقات الحماية: الحماية شبه الموصلة والحماية المعدنية.

2. كابل محمي
تتكون طبقة الحماية في هذا الكابل غالبًا من شبكة من الأسلاك المعدنية أو غشاء معدني مضفر، وتوجد طرق مختلفة للحماية الأحادية والمتعددة. تشير الحماية الأحادية إلى شبكة حماية واحدة أو غشاء حماية واحد، يمكنه تغليف سلك واحد أو أكثر. أما الحماية المتعددة فهي عبارة عن شبكات حماية متعددة، ويكون غشاء الحماية موجودًا في كابل واحد. تُستخدم بعض هذه الشبكات لعزل التداخل الكهرومغناطيسي بين الأسلاك، بينما تُستخدم أخرى كحماية مزدوجة الطبقات لتعزيز فعالية الحماية. وتتمثل آلية الحماية في تأريض طبقة الحماية لعزل جهد التداخل الناتج عن السلك الخارجي.

(1) درع شبه موصل
تُوضع طبقة الحماية شبه الموصلة عادةً على السطح الخارجي لقلب السلك الموصل والسطح الخارجي لطبقة العزل، وتُسمى على التوالي طبقة الحماية شبه الموصلة الداخلية وطبقة الحماية شبه الموصلة الخارجية. تتكون طبقة الحماية شبه الموصلة من مادة شبه موصلة ذات مقاومة منخفضة جدًا وسماكة رقيقة. صُممت طبقة الحماية شبه الموصلة الداخلية لتوحيد المجال الكهربائي على السطح الخارجي لقلب الموصل وتجنب التفريغ الجزئي للموصل والعزل الناتج عن عدم انتظام سطح الموصل والفجوة الهوائية التي يُسببها القلب المجدول. أما طبقة الحماية شبه الموصلة الخارجية، فهي على اتصال جيد بالسطح الخارجي لطبقة العزل، ومتساوية الجهد مع الغلاف المعدني لتجنب التفريغ الجزئي مع الغلاف المعدني الناتج عن عيوب مثل الشقوق على سطح عزل الكابل.

(2). درع معدني
بالنسبة لكابلات الطاقة ذات الجهد المتوسط ​​والمنخفض التي لا تحتوي على أغلفة معدنية، بالإضافة إلى وضع طبقة حماية شبه موصلة، يجب أيضًا إضافة طبقة حماية معدنية. عادةً ما يتم تغليف طبقة الحماية المعدنية بـشارع النحاسأو سلك نحاسي، والذي يلعب بشكل أساسي دور حجب المجال الكهربائي.

نظرًا لأن التيار المار في كابل الطاقة كبير نسبيًا، يتولد مجال مغناطيسي حوله. ولتجنب التأثير على المكونات الأخرى، تعمل طبقة الحماية على حجب هذا المجال الكهرومغناطيسي داخل الكابل. إضافةً إلى ذلك، تُسهم طبقة الحماية في حماية التأريض. ففي حال تلف قلب الكابل، يتدفق التيار المتسرب عبر طبقة الحماية، مُشكلاً شبكة تأريض، مما يُوفر حمايةً إضافية. يتضح مما سبق أهمية طبقة الحماية في الكابل.