Struktura kabela čini se jednostavnom, zapravo svaka njegova komponenta ima svoju važnu svrhu, pa se svaki materijal komponente mora pažljivo odabrati prilikom proizvodnje kabela, kako bi se osigurala pouzdanost kabela izrađenog od tih materijala tijekom rada.
1. Materijal vodiča
Povijesno gledano, materijali korišteni za vodiče energetskih kabela bili su bakar i aluminij. Natrij je također kratko isproban. Bakar i aluminij imaju bolju električnu vodljivost, a količina bakra je relativno manja pri prijenosu iste struje, pa je vanjski promjer bakrenog vodiča manji od promjera aluminijskog vodiča. Cijena aluminija je znatno niža od cijene bakra. Osim toga, budući da je gustoća bakra veća od gustoće aluminija, čak i ako je nosivost struje ista, presjek aluminijskog vodiča je veći od presjeka bakrenog vodiča, ali aluminijski kabel je i dalje lakši od bakrenog kabela.
2. Izolacijski materijali
Postoji mnogo izolacijskih materijala koje SN energetski kabeli mogu koristiti, čak uključujući tehnološki zrele impregnirane papirnate izolacijske materijale, koji se uspješno koriste više od 100 godina. Danas je ekstrudirana polimerna izolacija široko prihvaćena. Ekstrudirani polimerni izolacijski materijali uključuju PE (LDPE i HDPE), XLPE, WTR-XLPE i EPR. Ovi materijali su termoplastični, kao i termoreaktivni. Termoplastični materijali se deformiraju zagrijavanjem, dok termoreaktivni materijali zadržavaju svoj oblik na radnim temperaturama.
2.1. Papirna izolacija
Na početku rada, kabeli s papirnom izolacijom nose samo malo opterećenje i relativno su dobro održavani. Međutim, kako potrošači energije nastavljaju podnositi sve veća opterećenja, izvorni uvjeti korištenja više nisu prikladni za potrebe trenutnog kabela, a izvorno dobro iskustvo ne može predstavljati budući rad kabela. Posljednjih godina, kabeli s papirnom izolacijom rijetko se koriste.
2.2.PVC
PVC se još uvijek koristi kao izolacijski materijal za niskonaponske 1kV kabele, a također je i materijal za plašt. Međutim, primjenu PVC-a u izolaciji kabela brzo zamjenjuje XLPE, a primjenu u plaštu brzo zamjenjuje linearni polietilen niske gustoće (LLDPE), polietilen srednje gustoće (MDPE) ili polietilen visoke gustoće (HDPE), a kabeli koji nisu od PVC-a imaju niže troškove životnog ciklusa.
2.3. Polietilen (PE)
Polietilen niske gustoće (LDPE) razvijen je 1930-ih i sada se koristi kao osnovna smola za umreženi polietilen (XLPE) i vodootporne drvenaste umrežene polietilene (WTR-XLPE). U termoplastičnom stanju, maksimalna radna temperatura polietilena je 75 °C, što je niže od radne temperature kabela izoliranih papirom (80~90 °C). Ovaj problem je riješen pojavom umreženog polietilena (XLPE), koji može dostići ili premašiti radnu temperaturu kabela izoliranih papirom.
2.4.Umreženi polietilen (XLPE)
XLPE je termoreaktivni materijal napravljen miješanjem polietilena niske gustoće (LDPE) sa sredstvom za umrežavanje (kao što je peroksid).
Maksimalna radna temperatura vodiča XLPE izoliranog kabela je 90 °C, ispitivanje preopterećenja je do 140 °C, a temperatura kratkog spoja može doseći 250 °C. XLPE ima izvrsna dielektrična svojstva i može se koristiti u naponskom rasponu od 600 V do 500 kV.
2.5. Vodootporno drvo Umreženi polietilen (WTR-XLPE)
Fenomen vodenog stabla smanjit će vijek trajanja XLPE kabela. Postoji mnogo načina za smanjenje rasta vodenog stabla, ali jedan od najčešće prihvaćenih je korištenje posebno konstruiranih izolacijskih materijala dizajniranih za sprječavanje rasta vodenog stabla, nazvanih vodootporni umreženi polietilen za stabla WTR-XLPE.
2.6. Etilen propilenska guma (EPR)
EPR je termoreaktivni materijal napravljen od etilena, propilena (ponekad i trećeg monomera), a kopolimer tri monomera naziva se etilen propilen dienska guma (EPDM). U širokom temperaturnom rasponu, EPR uvijek ostaje mekan i ima dobru otpornost na koronu. Međutim, dielektrični gubitak EPR materijala znatno je veći nego kod XLPE-a i WTR-XLPE-a.
3. Postupak vulkanizacije izolacije
Proces umrežavanja specifičan je za korišteni polimer. Proizvodnja umreženih polimera započinje s matričnim polimerom, a zatim se dodaju stabilizatori i umreživači kako bi se formirala smjesa. Proces umrežavanja dodaje više točaka povezivanja molekularnoj strukturi. Nakon umrežavanja, molekularni lanac polimera ostaje elastičan, ali se ne može potpuno prekinuti u tekuću talinu.
4. Materijali za zaštitu vodiča i izolaciju
Poluvodljivi zaštitni sloj ekstrudira se na vanjsku površinu vodiča i izolacije kako bi se ujednačilo električno polje i zadržalo električno polje u izoliranoj jezgri kabela. Ovaj materijal sadrži inženjersku vrstu ugljičnog crnila kako bi zaštitni sloj kabela postigao stabilnu vodljivost unutar potrebnog raspona.
Vrijeme objave: 12. travnja 2024.