Структурата на кабела изглежда проста, всъщност всеки негов компонент има свое важно предназначение, така че материалът на всеки компонент трябва да бъде внимателно подбран при производството на кабела, за да се гарантира надеждността на кабела, изработен от тези материали, по време на работа.
1. Материал на проводника
В исторически план материалите, използвани за проводници на силови кабели, са били мед и алуминий. За кратко е изпробван и натрий. Медта и алуминият имат по-добра електрическа проводимост и количеството мед е относително по-малко при предаване на един и същ ток, така че външният диаметър на медния проводник е по-малък от този на алуминиевия. Цената на алуминия е значително по-ниска от тази на медта. Освен това, тъй като плътността на медта е по-голяма от тази на алуминия, дори ако токоносимостта е еднаква, напречното сечение на алуминиевия проводник е по-голямо от това на медния проводник, но алуминиевият проводник все пак е по-лек от медния проводник.
2. Изолационни материали
Има много изолационни материали, които могат да се използват за силови кабели за средно напрежение, включително дори технологично зрели импрегнирани хартиени изолационни материали, които се използват успешно повече от 100 години. Днес екструдираната полимерна изолация е широко приета. Екструдираните полимерни изолационни материали включват PE (LDPE и HDPE), XLPE, WTR-XLPE и EPR. Тези материали са термопластични, както и термореактивни. Термопластичните материали се деформират при нагряване, докато термореактивните материали запазват формата си при работни температури.
2.1. Хартиена изолация
В началото на експлоатацията си, кабелите с хартиена изолация носят само малко натоварване и са сравнително добре поддържани. Въпреки това, потребителите на енергия продължават да правят кабелите да носят все по-високи натоварвания, първоначалните условия на употреба вече не са подходящи за нуждите на настоящия кабел, тогава първоначалният добър опит не може да гарантира, че бъдещата експлоатация на кабела трябва да бъде добра. През последните години кабелите с хартиена изолация се използват рядко.
2.2.ПВЦ
PVC все още се използва като изолационен материал за нисковолтови кабели 1kV, а също и като материал за обвивка. Приложението на PVC в изолацията на кабелите обаче бързо се заменя от XLPE, а приложението му в обвивката - от линеен полиетилен с ниска плътност (LLDPE), полиетилен със средна плътност (MDPE) или полиетилен с висока плътност (HDPE), а кабелите, които не са от PVC, имат по-ниски разходи за целия жизнен цикъл.
2.3. Полиетилен (PE)
Полиетиленът с ниска плътност (LDPE) е разработен през 30-те години на миналия век и сега се използва като основна смола за омрежен полиетилен (XLPE) и водоустойчив омрежен полиетилен с дървесна изолация (WTR-XLPE). В термопластично състояние максималната работна температура на полиетилена е 75°C, което е по-ниско от работната температура на кабелите с хартиена изолация (80~90°C). Този проблем е решен с появата на омрежен полиетилен (XLPE), който може да достигне или надвиши работната температура на кабелите с хартиена изолация.
2.4.Омрежен полиетилен (XLPE)
XLPE е термореактивен материал, получен чрез смесване на полиетилен с ниска плътност (LDPE) с омрежващ агент (като пероксид).
Максималната работна температура на проводника на кабела с XLPE изолация е 90°C, тестът за претоварване е до 140°C, а температурата на късо съединение може да достигне 250°C. XLPE има отлични диелектрични характеристики и може да се използва в диапазона на напрежение от 600V до 500kV.
2.5. Водоустойчиво дърво Омрежен полиетилен (WTR-XLPE)
Феноменът „водно дърво“ ще намали експлоатационния живот на XLPE кабела. Има много начини за намаляване на растежа на водните дървета, но един от най-често приеманите е използването на специално разработени изолационни материали, предназначени да потискат растежа им, наречени водоустойчив омрежен полиетилен WTR-XLPE.
2.6. Етиленпропиленов каучук (EPR)
EPR е термореактивен материал, изработен от етилен, пропилен (понякога трети мономер), а съполимерът на трите мономера се нарича етиленпропилендиенов каучук (EPDM). В широк температурен диапазон EPR винаги остава мек и има добра устойчивост на корона. Диелектричните загуби на EPR материала обаче са значително по-високи от тези на XLPE и WTR-XLPE.
3. Процес на вулканизация на изолация
Процесът на омрежване е специфичен за използвания полимер. Производството на омрежени полимери започва с матричен полимер, след което се добавят стабилизатори и омрежващи агенти, за да се образува смес. Процесът на омрежване добавя още точки на свързване към молекулярната структура. След като е омрежена, полимерната молекулярна верига остава еластична, но не може да бъде напълно прекъсната в течна стопилка.
4. Материали за екраниране на проводници и изолационни екраниращи материали
Полупроводниковият екраниращ слой е екструдиран върху външната повърхност на проводника и изолацията, за да уеднакви електрическото поле и да го ограничи в изолираната сърцевина на кабела. Този материал съдържа инженерен клас сажди, за да може екраниращият слой на кабела да постигне стабилна проводимост в рамките на необходимия диапазон.
Време на публикуване: 12 април 2024 г.