在中壓電纜（3.6/6kV~26/35kV）的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，金屬屏蔽層是強制要求且不可或缺的關(guān)鍵組成部分。其必要性主要體現(xiàn)在以下方面：

一、金屬屏蔽層的核心作用

改善電場分布與均化電勢

金屬屏蔽層通過與半導(dǎo)電層緊密接觸，可消除因?qū)w絞合表面不平整或絕緣層缺陷引起的電場集中現(xiàn)象。例如，銅帶屏蔽的搭蓋率需≥15%（最小值5%），以確保電場沿軸向均勻分布，防止局部放電。若無屏蔽層，導(dǎo)體與絕緣層間的氣隙會導(dǎo)致電場畸變，引發(fā)擊穿風(fēng)險。

電磁干擾屏蔽與短路電流疏導(dǎo)

正常運行時，金屬屏蔽層通過電容電流（約1~10A/km）；短路時則承擔(dān)高達(dá)數(shù)kA的故障電流。例如，某35kV電纜的銅帶屏蔽截面需≥25mm2以滿足IEC60949規(guī)定的短路電流承載能力。同時，其能將電纜內(nèi)部電磁場限制在線芯內(nèi)，減少對外界通信設(shè)備或電網(wǎng)的干擾（如降低電磁輻射強度達(dá)30~50dB）。

防雷與軸向放電防護(hù)

金屬屏蔽層接地后能有效抵御雷擊過電壓。實驗表明，采用銅帶屏蔽的電纜在雷電沖擊電壓下?lián)舸└怕式档图s60%。此外，屏蔽層可避免因半導(dǎo)電層電阻不均引起的軸向電位梯度突變，防止沿面放電（圖1等值電路顯示，無屏蔽時兩端電壓差可達(dá)數(shù)kV/m）。

二、金屬屏蔽層的結(jié)構(gòu)與材料規(guī)范

根據(jù)GB/T 12706-2020標(biāo)準(zhǔn)，中壓電纜金屬屏蔽需滿足以下要求：

典型應(yīng)用對比：

銅帶屏蔽：成本低（約占電纜總成本8%），但易氧化導(dǎo)致接觸電阻增加（運行10年后電阻可能翻倍）；

銅絲屏蔽：散熱好（溫升比銅帶低5~8℃），適合長距離輸電；

鋁合金帶：環(huán)保優(yōu)勢顯著（碳排放比銅降低40%），但導(dǎo)電率僅為銅的61%。

三、屏蔽層失效案例分析

若金屬屏蔽層設(shè)計或施工不當(dāng)，將引發(fā)嚴(yán)重問題：

銅帶斷裂：某案例中，銅帶接頭虛焊導(dǎo)致斷裂點外半導(dǎo)電層過熱碳化，電纜在6個月內(nèi)絕緣劣化擊穿；

接地不良：屏蔽層環(huán)流超限（>10A）會使電纜溫升超標(biāo)（實測達(dá)90℃→130℃），加速絕緣老化；

材料缺陷：采用非標(biāo)銅帶（厚度僅0.08mm）的電纜在短路試驗中熔斷，造成系統(tǒng)崩潰。

四、結(jié)論

金屬屏蔽層不僅是中壓電纜的強制性結(jié)構(gòu)要求，更是保障電網(wǎng)安全的核心屏障。其設(shè)計需綜合考慮短路容量、敷設(shè)環(huán)境（如動態(tài)彎曲需銅絲屏蔽）、成本與環(huán)保因素，同時嚴(yán)格遵循GB/T 12706與IEC 60949等標(biāo)準(zhǔn)。未來趨勢是向高導(dǎo)電復(fù)合材料（如鍍銀銅絲）和智能化監(jiān)測（內(nèi)置光纖傳感器）方向發(fā)展。