A kábel szerkezete egyszerűnek tűnik, valójában minden alkatrészének megvan a maga fontos célja, ezért a kábel gyártásakor minden alkatrész anyagát gondosan kell kiválasztani, hogy biztosítsuk az ezekből az anyagokból készült kábel megbízhatóságát működés közben.
1. Vezető anyaga
Történelmileg a tápkábelek vezetőinek anyaga réz és alumínium volt. Röviden nátriummal is próbálkoztak. A réz és az alumínium jobb elektromos vezetőképességgel rendelkezik, és a réz mennyisége viszonylag kisebb azonos áram átvitelekor, így a rézvezető külső átmérője kisebb, mint az alumíniumvezetőé. Az alumínium ára jelentősen alacsonyabb, mint a rézéké. Ezenkívül, mivel a réz sűrűsége nagyobb, mint az alumíniumé, még azonos áramterhelhetőség esetén is az alumíniumvezető keresztmetszete nagyobb, mint a rézvezetőé, de az alumíniumvezetős kábel még mindig könnyebb, mint a rézvezetős kábel.
2. Szigetelőanyagok
Számos szigetelőanyag használható a középfeszültségű erősáramú kábelekhez, beleértve a technológiailag érett impregnált papír szigetelőanyagokat is, amelyeket több mint 100 éve sikeresen használnak. Napjainkban az extrudált polimer szigetelés széles körben elfogadott. Az extrudált polimer szigetelőanyagok közé tartozik a PE (LDPE és HDPE), az XLPE, a WTR-XLPE és az EPR. Ezek az anyagok hőre lágyuló és hőre keményedő is lehetnek. A hőre lágyuló anyagok hő hatására deformálódnak, míg a hőre keményedő anyagok üzemi hőmérsékleten megtartják alakjukat.
2.1. Papírszigetelés
Működésük kezdetén a papírszigetelésű kábelek csak kis terhelést hordoznak, és viszonylag jól karbantartottak. Azonban a nagy teljesítményű felhasználók egyre nagyobb terhelést hordoznak a kábelen, az eredeti használati körülmények már nem felelnek meg a jelenlegi kábel igényeinek, így az eredeti jó tapasztalat nem jelentheti a kábel jövőbeni jó működését. Az utóbbi években a papírszigetelésű kábeleket ritkán használják.
2.2.PVC
A PVC-t továbbra is használják szigetelőanyagként alacsony feszültségű 1 kV-os kábelekhez, és egyben köpenyanyagként is. A PVC kábelszigetelésben való alkalmazását azonban gyorsan felváltja az XLPE, a köpenyben való alkalmazását pedig gyorsan felváltja a lineáris kis sűrűségű polietilén (LLDPE), a közepes sűrűségű polietilén (MDPE) vagy a nagy sűrűségű polietilén (HDPE), és a nem PVC-ből készült kábelek alacsonyabb életciklus-költségekkel rendelkeznek.
2.3. Polietilén (PE)
Az alacsony sűrűségű polietilént (LDPE) az 1930-as években fejlesztették ki, és ma már térhálósított polietilén (XLPE) és vízálló, fából készült térhálósított polietilén (WTR-XLPE) anyagok alapgyantaként használják. Hőre lágyuló állapotban a polietilén maximális üzemi hőmérséklete 75 °C, ami alacsonyabb, mint a papírszigetelésű kábelek üzemi hőmérséklete (80~90 °C). Ezt a problémát a térhálósított polietilén (XLPE) megjelenése oldotta meg, amely eléri vagy meghaladja a papírszigetelésű kábelek üzemi hőmérsékletét.
2.4.Térhálós polietilén (XLPE)
Az XLPE egy hőre keményedő anyag, amelyet kis sűrűségű polietilén (LDPE) és térhálósítószer (például peroxid) összekeverésével állítanak elő.
Az XLPE szigetelésű kábel maximális üzemi hőmérséklete 90 °C, a túlterhelési teszt akár 140 °C is lehet, a rövidzárlati hőmérséklet pedig elérheti a 250 °C-ot. Az XLPE kiváló dielektromos tulajdonságokkal rendelkezik, és 600 V és 500 kV közötti feszültségtartományban használható.
2.5. Vízálló fa Térhálós polietilén (WTR-XLPE)
A vízfa jelensége csökkenti az XLPE kábel élettartamát. Számos módszer létezik a vízfa növekedésének csökkentésére, de az egyik legelterjedtebb módszer a speciálisan tervezett szigetelőanyagok, az úgynevezett vízálló, keresztkötéses polietilén (WTR-XLPE) használata, amelyek célja a vízfa növekedésének gátlása.
2.6. Etilén-propilén kaucsuk (EPR)
Az EPR egy hőre keményedő anyag, amely etilénből, propilénből (néha egy harmadik monomerből) készül, és a három monomer kopolimerjét etilén-propilén-dién kaucsuknak (EPDM) nevezik. Széles hőmérséklet-tartományban az EPR mindig lágy marad, és jó koronakisülés-állósággal rendelkezik. Az EPR anyag dielektromos vesztesége azonban lényegesen nagyobb, mint az XLPE és a WTR-XLPE esetében.
3. Szigetelés vulkanizálási folyamata
A térhálósítási folyamat az alkalmazott polimertől függ. A térhálósított polimerek gyártása egy mátrixpolimerrel kezdődik, majd stabilizátorokat és térhálósítókat adnak hozzá a keverék előállításához. A térhálósítási folyamat további kapcsolódási pontokat ad a molekulaszerkezethez. A térhálósítás után a polimer molekuláris lánc rugalmas marad, de nem szakadhat el teljesen folyékony olvadékká.
4. Vezető árnyékolás és szigetelő árnyékoló anyagok
A félvezető árnyékoló réteget a vezető és a szigetelés külső felületére extrudálják, hogy egyenletessé tegye az elektromos mezőt, és a kábel szigetelt magjában tartsa az elektromos mezőt. Ez az anyag műszaki minőségű koromanyagot tartalmaz, amely lehetővé teszi a kábel árnyékoló rétegének, hogy stabil vezetőképességet érjen el a kívánt tartományon belül.
Közzététel ideje: 2024. április 12.