Budowa kabla wydaje się prosta, w rzeczywistości każdy jego element ma swoje ważne przeznaczenie, dlatego też każdy materiał musi zostać starannie dobrany podczas produkcji kabla, aby zapewnić niezawodność kabla wykonanego z tych materiałów podczas eksploatacji.
1. Materiał przewodzący
Historycznie, materiały używane do przewodów kabli zasilających to miedź i aluminium. Krótko próbowano również sodu. Miedź i aluminium mają lepszą przewodność elektryczną, a ilość miedzi jest stosunkowo mniejsza przy przesyłaniu tego samego prądu, więc średnica zewnętrzna przewodu miedzianego jest mniejsza niż przewodu aluminiowego. Cena aluminium jest znacznie niższa od miedzi. Ponadto, ponieważ gęstość miedzi jest większa niż gęstość aluminium, nawet jeśli nośność prądu jest taka sama, przekrój przewodu aluminiowego jest większy niż przewodu miedzianego, ale przewód aluminiowy jest nadal lżejszy od przewodu miedzianego.
2. Materiały izolacyjne
Istnieje wiele materiałów izolacyjnych, których można używać w kablach zasilających SN, w tym nawet technologicznie dojrzałe impregnowane papierowe materiały izolacyjne, które są z powodzeniem stosowane od ponad 100 lat. Obecnie powszechnie akceptowana jest ekstrudowana izolacja polimerowa. Ekstrudowane materiały izolacyjne polimerowe obejmują PE (LDPE i HDPE), XLPE, WTR-XLPE i EPR. Materiały te są termoplastyczne, a także termoutwardzalne. Materiały termoplastyczne odkształcają się po podgrzaniu, podczas gdy materiały termoutwardzalne zachowują swój kształt w temperaturach roboczych.
2.1. Izolacja papierowa
Na początku eksploatacji kable z izolacją papierową przenoszą tylko niewielkie obciążenia i są stosunkowo dobrze utrzymane. Jednak użytkownicy energii elektrycznej nadal sprawiają, że kabel przenosi coraz większe obciążenia, pierwotne warunki użytkowania nie są już odpowiednie dla potrzeb obecnego kabla, wówczas pierwotne dobre doświadczenie nie może reprezentować przyszłej eksploatacji kabla musi być dobre. W ostatnich latach kable z izolacją papierową były rzadko używane.
2.2.PCV
PVC jest nadal stosowany jako materiał izolacyjny do kabli niskonapięciowych 1 kV i jest również materiałem osłonowym. Jednak zastosowanie PVC w izolacji kabli jest szybko zastępowane przez XLPE, a zastosowanie w osłonie jest szybko zastępowane przez liniowy polietylen o niskiej gęstości (LLDPE), polietylen o średniej gęstości (MDPE) lub polietylen o wysokiej gęstości (HDPE), a kable nie-PVC mają niższe koszty cyklu życia.
2.3. Polietylen (PE)
Polietylen o niskiej gęstości (LDPE) został opracowany w latach 30. XX wieku i jest obecnie stosowany jako żywica bazowa do materiałów polietylenu usieciowanego (XLPE) i wodoodpornego polietylenu usieciowanego (WTR-XLPE). W stanie termoplastycznym maksymalna temperatura robocza polietylenu wynosi 75 ° C, co jest niższą temperaturą niż temperatura robocza kabli izolowanych papierem (80~90 ° C). Problem ten został rozwiązany wraz z pojawieniem się polietylenu usieciowanego (XLPE), który może spełniać lub przekraczać temperaturę roboczą kabli izolowanych papierem.
2.4.Polietylen usieciowany (XLPE)
XLPE to materiał termoutwardzalny powstający w wyniku zmieszania polietylenu o niskiej gęstości (LDPE) ze środkiem sieciującym (np. nadtlenkiem).
Maksymalna temperatura robocza przewodu izolowanego XLPE wynosi 90°C, test przeciążenia wynosi do 140°C, a temperatura zwarcia może osiągnąć 250°C. XLPE ma doskonałe właściwości dielektryczne i może być stosowany w zakresie napięć od 600 V do 500 kV.
2.5. Drzewo odporne na działanie wody Polietylen usieciowany (WTR-XLPE)
Zjawisko drzewa wodnego skróci żywotność kabla XLPE. Istnieje wiele sposobów na ograniczenie wzrostu drzewa wodnego, ale jednym z najczęściej akceptowanych jest stosowanie specjalnie zaprojektowanych materiałów izolacyjnych zaprojektowanych w celu zahamowania wzrostu drzewa wodnego, zwanych wodoodpornym usieciowanym polietylenem WTR-XLPE.
2.6. Kauczuk etylenowo-propylenowy (EPR)
EPR to materiał termoutwardzalny wykonany z etylenu, propylenu (czasem trzeciego monomeru), a kopolimer tych trzech monomerów nazywa się kauczukiem etylenowo-propylenowo-dienowym (EPDM). W szerokim zakresie temperatur EPR zawsze pozostaje miękki i ma dobrą odporność na koronę. Jednak strata dielektryczna materiału EPR jest znacznie wyższa niż XLPE i WTR-XLPE.
3. Proces wulkanizacji izolacji
Proces sieciowania jest specyficzny dla użytego polimeru. Produkcja usieciowanych polimerów zaczyna się od polimeru matrycowego, a następnie dodawane są stabilizatory i środki sieciujące, aby utworzyć mieszaninę. Proces sieciowania dodaje więcej punktów połączeń do struktury cząsteczkowej. Po usieciowaniu łańcuch cząsteczkowy polimeru pozostaje elastyczny, ale nie może zostać całkowicie odcięty do płynnego stopu.
4. Materiały ekranujące przewody i materiały izolacyjne ekranujące
Półprzewodząca warstwa ekranująca jest wytłaczana na zewnętrznej powierzchni przewodnika i izolacji, aby ujednolicić pole elektryczne i ograniczyć pole elektryczne w izolowanym rdzeniu kabla. Materiał ten zawiera materiał z czarnego węgla klasy inżynieryjnej, aby umożliwić warstwie ekranującej kabla osiągnięcie stabilnej przewodności w wymaganym zakresie.
Czas publikacji: 12-kwi-2024