Konstrukcja kabla wydaje się prosta, tak naprawdę każdy jego element ma swoje ważne zadanie, dlatego przy produkcji kabla każdy materiał składowy musi być starannie dobrany, aby zapewnić niezawodność kabla wykonanego z tych materiałów podczas pracy.
1. Materiał przewodnika
Historycznie rzecz biorąc, materiałami używanymi na przewody kabli zasilających były miedź i aluminium. Krótko próbowano także sodu. Miedź i aluminium mają lepszą przewodność elektryczną, a ilość miedzi jest stosunkowo mniejsza przy przesyłaniu tego samego prądu, więc zewnętrzna średnica przewodnika miedzianego jest mniejsza niż średnica przewodu aluminiowego. Cena aluminium jest znacznie niższa niż miedzi. Ponadto, ponieważ gęstość miedzi jest większa niż aluminium, nawet jeśli obciążalność prądowa jest taka sama, przekrój przewodu aluminiowego jest większy niż przewodu miedzianego, ale kabel z przewodnikiem aluminiowym jest nadal lżejszy niż kabel z przewodnikiem miedzianym .
2. Materiały izolacyjne
Istnieje wiele materiałów izolacyjnych, z których można korzystać w kablach elektroenergetycznych SN, a wśród nich znajdują się nawet dojrzałe technologicznie impregnowane materiały izolacyjne z papieru, które z powodzeniem stosowane są od ponad 100 lat. Obecnie powszechnie akceptowana jest izolacja z wytłaczanego polimeru. Wytłaczane polimerowe materiały izolacyjne obejmują PE (LDPE i HDPE), XLPE, WTR-XLPE i EPR. Materiały te są zarówno termoplastyczne, jak i termoutwardzalne. Materiały termoplastyczne odkształcają się pod wpływem ogrzewania, natomiast materiały termoutwardzalne zachowują swój kształt w temperaturach roboczych.
2.1. Izolacja papierowa
Kable w izolacji papierowej na początku swojej eksploatacji przenoszą niewielkie obciążenie i są stosunkowo dobrze utrzymane. Jednakże zaawansowani użytkownicy w dalszym ciągu powodują, że kabel przenosi coraz większe obciążenia, pierwotne warunki użytkowania nie są już odpowiednie dla potrzeb obecnego kabla, wówczas oryginalne dobre doświadczenia nie mogą odzwierciedlać przyszłego działania kabla, które musi być dobre . W ostatnich latach rzadko stosuje się kable w izolacji papierowej.
2.2.PCV
PVC jest nadal używany jako materiał izolacyjny w kablach niskiego napięcia 1 kV, a także jako materiał osłonowy. Jednakże zastosowanie PVC w izolacji kabli jest szybko zastępowane przez XLPE, a zastosowanie w osłonach jest szybko zastępowane przez liniowy polietylen o małej gęstości (LLDPE), polietylen o średniej gęstości (MDPE) lub polietylen o dużej gęstości (HDPE) i nie -Kable PCV mają niższe koszty cyklu życia.
2.3. Polietylen (PE)
Polietylen o małej gęstości (LDPE) został opracowany w latach trzydziestych XX wieku i jest obecnie stosowany jako żywica bazowa do materiałów z polietylenu usieciowanego (XLPE) i wodoodpornego polietylenu usieciowanego drzewami (WTR-XLPE). W stanie termoplastycznym maksymalna temperatura robocza polietylenu wynosi 75 ° C, czyli jest niższa niż temperatura robocza kabli w izolacji papierowej (80 ~ 90 ° C). Problem ten został rozwiązany wraz z pojawieniem się usieciowanego polietylenu (XLPE), który może osiągnąć lub przekroczyć temperaturę pracy kabli w izolacji papierowej.
2.4.Polietylen usieciowany (XLPE)
XLPE to materiał termoutwardzalny wytwarzany przez zmieszanie polietylenu o małej gęstości (LDPE) ze środkiem sieciującym (takim jak nadtlenek).
Maksymalna temperatura pracy przewodu w izolowanym kablu XLPE wynosi 90°C, próba przeciążeniowa do 140°C, a temperatura zwarciowa może osiągnąć 250°C. XLPE posiada doskonałe właściwości dielektryczne i może być stosowany w zakresie napięć od 600 V do 500 kV.
2.5. Drzewo wodoodporne Polietylen usieciowany (WTR-XLPE)
Zjawisko drzewa wodnego zmniejszy żywotność kabla XLPE. Istnieje wiele sposobów ograniczenia wzrostu drzew wodnych, ale jednym z najczęściej akceptowanych jest zastosowanie specjalnie opracowanych materiałów izolacyjnych zaprojektowanych w celu zahamowania wzrostu drzew wodnych, zwanych wodoodpornym usieciowanym polietylenem drzewnym WTR-XLPE.
2.6. Kauczuk etylenowo-propylenowy (EPR)
EPR to materiał termoutwardzalny wykonany z etylenu, propylenu (czasami trzeciego monomeru), a kopolimer trzech monomerów nazywany jest kauczukiem etylenowo-propylenowo-dienowym (EPDM). W szerokim zakresie temperatur EPR zawsze pozostaje miękki i ma dobrą odporność na wyładowania koronowe. Jednakże strata dielektryczna materiału EPR jest znacznie wyższa niż strata dielektryczna XLPE i WTR-XLPE.
3. Proces wulkanizacji izolacji
Proces sieciowania jest specyficzny dla użytego polimeru. Produkcja usieciowanych polimerów rozpoczyna się od polimeru matrycowego, a następnie dodaje się stabilizatory i środki sieciujące, tworząc mieszaninę. Proces sieciowania dodaje więcej punktów połączeń do struktury molekularnej. Po usieciowaniu łańcuch cząsteczkowy polimeru pozostaje elastyczny, ale nie można go całkowicie rozdzielić na płynny stop.
4. Ekranowanie przewodów i materiały izolacyjne
Półprzewodząca warstwa ekranująca jest wytłaczana na zewnętrznej powierzchni przewodu i izolacji, aby ujednolicić pole elektryczne i zatrzymać pole elektryczne w izolowanym rdzeniu kabla. Materiał ten zawiera sadzę techniczną, która umożliwia warstwie ekranującej kabla osiągnięcie stabilnej przewodności w wymaganym zakresie.
Czas publikacji: 12 kwietnia 2024 r