Kabelns struktur verkar enkel, i själva verket har varje komponent sitt eget viktiga syfte, så varje komponentmaterial måste väljas noggrant vid tillverkningen av kabeln, för att säkerställa tillförlitligheten hos kabeln tillverkad av dessa material under drift.
1. Ledarmaterial
Historiskt sett var de material som användes för kraftkabelledare koppar och aluminium. Natrium testades också kortvarigt. Koppar och aluminium har bättre elektrisk ledningsförmåga, och mängden koppar är relativt mindre vid överföring av samma ström, så kopparledarens ytterdiameter är mindre än aluminiumledarens. Priset på aluminium är betydligt lägre än koppar. Dessutom, eftersom kopparns densitet är större än aluminiums, även om strömbärförmågan är densamma, är tvärsnittet på aluminiumledaren större än kopparledarens, men aluminiumkabeln är fortfarande lättare än kopparkabeln.
2. Isoleringsmaterial
Det finns många isoleringsmaterial som kan användas för mellanspänningskablar, inklusive tekniskt mogna impregnerade pappersisoleringsmaterial, som har använts framgångsrikt i mer än 100 år. Idag är extruderad polymerisolering allmänt accepterad. Extruderade polymerisoleringsmaterial inkluderar PE (LDPE och HDPE), XLPE, WTR-XLPE och EPR. Dessa material är termoplastiska såväl som härdbara. Termoplastiska material deformeras vid uppvärmning, medan härdbara material behåller sin form vid driftstemperaturer.
2.1. Pappersisolering
I början av sin drift bär pappersisolerade kablar endast en liten belastning och är relativt väl underhållna. Men eftersom kraftanvändare fortsätter att bär kablar med allt högre belastning, är de ursprungliga användningsförhållandena inte längre lämpliga för den nuvarande kabelns behov, och den ursprungliga goda erfarenheten kan inte längre representera kabelns framtida drift. På senare år har pappersisolerade kablar sällan använts.
2.2.PVC
PVC används fortfarande som isoleringsmaterial för lågspänningskablar på 1 kV och är även ett mantelmaterial. Användningen av PVC i kabelisolering ersätts dock snabbt av XLPE, och användningen i mantel ersätts snabbt av linjär lågdensitetspolyeten (LLDPE), medeldensitetspolyeten (MDPE) eller högdensitetspolyeten (HDPE), och kablar som inte är av PVC har lägre livscykelkostnader.
2.3. Polyeten (PE)
Lågdensitetspolyeten (LDPE) utvecklades på 1930-talet och används nu som basharts för tvärbunden polyeten (XLPE) och vattenbeständig trädtvärbunden polyeten (WTR-XLPE). I termoplastiskt tillstånd är den maximala driftstemperaturen för polyeten 75 °C, vilket är lägre än driftstemperaturen för pappersisolerade kablar (80~90 °C). Detta problem har lösts med tillkomsten av tvärbunden polyeten (XLPE), som kan uppfylla eller överträffa driftstemperaturen för pappersisolerade kablar.
2.4.Tvärbunden polyeten (XLPE)
XLPE är ett värmehärdande material som tillverkas genom att blanda lågdensitetspolyeten (LDPE) med ett tvärbindningsmedel (såsom peroxid).
Den maximala ledartemperaturen för den isolerade XLPE-kabeln är 90 °C, överbelastningstestet är upp till 140 °C och kortslutningstemperaturen kan nå 250 °C. XLPE har utmärkta dielektriska egenskaper och kan användas i spänningsområdet 600V till 500kV.
2.5. Vattentålig träd Tvärbunden polyeten (WTR-XLPE)
Vattenträdfenomenet minskar livslängden för XLPE-kabel. Det finns många sätt att minska vattenträdens tillväxt, men ett av de vanligaste är att använda specialkonstruerade isoleringsmaterial som är utformade för att hämma vattenträdens tillväxt, kallat vattenbeständigt trädtvärbundet polyeten WTR-XLPE.
2.6. Etylenpropylengummi (EPR)
EPR är ett värmehärdande material tillverkat av eten, propen (ibland en tredje monomer) och sampolymeren av de tre monomererna kallas eten-propylendiengummi (EPDM). Över ett brett temperaturområde förblir EPR alltid mjukt och har god koronaresistens. Emellertid är den dielektriska förlusten hos EPR-material betydligt högre än hos XLPE och WTR-XLPE.
3. Vulkaniseringsprocess för isolering
Tvärbindningsprocessen är specifik för den polymer som används. Tillverkningen av tvärbundna polymerer börjar med en matrispolymer och sedan tillsätts stabilisatorer och tvärbindare för att bilda en blandning. Tvärbindningsprocessen lägger till fler kopplingspunkter till den molekylära strukturen. När den väl är tvärbunden förblir polymermolekylkedjan elastisk, men kan inte helt avskiljas till en flytande smälta.
4. Ledarskärmning och isolerande skärmningsmaterial
Det halvledande skärmskiktet är extruderat på ledarens och isoleringens yttre yta för att jämna ut det elektriska fältet och för att hålla det elektriska fältet i kabelns isolerade kärna. Detta material innehåller ett kimröksmaterial av teknisk kvalitet för att möjliggöra för kabelns skärmskikt att uppnå en stabil konduktivitet inom det erforderliga området.
Publiceringstid: 12 april 2024