Kabelio struktūra atrodo paprasta, iš tiesų kiekvienas jo komponentas turi savo svarbią paskirtį, todėl gaminant kabelį reikia kruopščiai parinkti kiekvieno komponento medžiagą, kad būtų užtikrintas iš šių medžiagų pagaminto kabelio patikimumas eksploatacijos metu.
1. Laidininko medžiaga
Istoriškai maitinimo kabelių laidininkams buvo naudojamos vario ir aliuminio medžiagos. Trumpai buvo išbandytas ir natris. Varis ir aliuminis pasižymi geresniu elektros laidumu, o perduodant tą pačią srovę vario kiekis yra santykinai mažesnis, todėl vario laidininko išorinis skersmuo yra mažesnis nei aliuminio laidininko. Aliuminio kaina yra žymiai mažesnė nei vario. Be to, kadangi vario tankis yra didesnis nei aliuminio, net jei srovės pralaidumas yra toks pat, aliuminio laidininko skerspjūvis yra didesnis nei vario laidininko, tačiau aliuminio laidininko kabelis vis tiek yra lengvesnis nei vario laidininko kabelis.
2. Izoliacinės medžiagos
Yra daug izoliacinių medžiagų, kurias galima naudoti MV galios kabeliams, įskaitant net technologiškai brandžias impregnuotas popierines izoliacines medžiagas, kurios sėkmingai naudojamos daugiau nei 100 metų. Šiandien plačiai pripažįstama ekstruduota polimerinė izoliacija. Ekstruduotos polimerinės izoliacinės medžiagos yra PE (LDPE ir HDPE), XLPE, WTR-XLPE ir EPR. Šios medžiagos yra termoplastinės ir termoreaktyvios. Termoplastinės medžiagos deformuojasi kaitinant, o termoreaktyvios medžiagos išlaiko savo formą darbinėje temperatūroje.
2.1. Popieriaus izoliacija
Pradžioje popieriumi izoliuoti kabeliai atlaiko nedidelę apkrovą ir yra gana gerai prižiūrimi. Tačiau elektros energijos vartotojai ir toliau naudoja kabelius vis didesnei apkrovai, pradinės naudojimo sąlygos nebeatitinka dabartinio kabelio poreikių, todėl pradinė gera patirtis nebegali atspindėti gero kabelio veikimo ateityje. Pastaraisiais metais popieriumi izoliuoti kabeliai naudojami retai.
2.2.PVC
PVC vis dar naudojamas kaip izoliacinė medžiaga žemos įtampos 1 kV kabeliams ir kaip apvalkalo medžiaga. Tačiau PVC naudojimą kabelių izoliacijoje sparčiai keičia XLPE, o apvalkalo naudojimą – linijinis mažo tankio polietilenas (LLDPE), vidutinio tankio polietilenas (MDPE) arba didelio tankio polietilenas (HDPE), o kabeliai be PVC pasižymi mažesnėmis gyvavimo ciklo sąnaudomis.
2.3. Polietilenas (PE)
Mažo tankio polietilenas (LDPE) buvo sukurtas XX a. 4-ajame dešimtmetyje ir dabar naudojamas kaip bazinė derva susiūtoms polietileno (XLPE) ir vandeniui atsparių medinių susiūtų polietileno (WTR-XLPE) medžiagoms. Termoplastinėje būsenoje polietileno maksimali darbinė temperatūra yra 75 °C, tai yra žemesnė nei popieriumi izoliuotų kabelių darbinė temperatūra (80–90 °C). Ši problema buvo išspręsta atsiradus susiūtam polietilenui (XLPE), kuris gali pasiekti arba viršyti popieriumi izoliuotų kabelių darbinę temperatūrą.
2.4.Susiūtas polietilenas (XLPE)
XLPE yra termoreaktinga medžiaga, gaminama sumaišant mažo tankio polietileną (LDPE) su skersiniais ryšiais sujungiančia medžiaga (pvz., peroksidu).
XLPE izoliuoto kabelio maksimali darbinė temperatūra yra 90 °C, perkrovos bandymo temperatūra – iki 140 °C, o trumpojo jungimo temperatūra gali siekti 250 °C. XLPE pasižymi puikiomis dielektrinėmis savybėmis ir gali būti naudojamas įtampos diapazone nuo 600 V iki 500 kV.
2.5. Vandeniui atsparus medis. Susiūtas polietilenas (WTR-XLPE)
Vandens medžio reiškinys sutrumpins XLPE kabelio tarnavimo laiką. Yra daug būdų, kaip sumažinti vandens medžio augimą, tačiau vienas iš labiausiai paplitusių yra naudoti specialiai suprojektuotas izoliacines medžiagas, skirtas slopinti vandens medžio augimą, vadinamas vandeniui atspariu medžių skersiniu ryšiu sujungtu polietilenu WTR-XLPE.
2.6. Etileno-propileno kaučiukas (EPR)
EPR yra termoreaktinga medžiaga, pagaminta iš etileno, propileno (kartais trečio monomero), o šių trijų monomerų kopolimeras vadinamas etileno-propileno dieno kaučiuku (EPDM). Plačiame temperatūrų diapazone EPR visada išlieka minkšta ir pasižymi geru atsparumu koronai. Tačiau EPR medžiagos dielektriniai nuostoliai yra žymiai didesni nei XLPE ir WTR-XLPE.
3. Izoliacijos vulkanizavimo procesas
Susiejimo procesas yra specifinis naudojamam polimerui. Susietų polimerų gamyba pradedama nuo matricinio polimero, o tada pridedami stabilizatoriai ir susiejančios medžiagos, kad susidarytų mišinys. Susiejimo procesas prideda daugiau jungties taškų prie molekulinės struktūros. Susijungus, polimero molekulinė grandinė išlieka elastinga, tačiau jos negalima visiškai nutraukti į skystą lydalą.
4. Laidininkų ekranavimo ir izoliacinės ekranavimo medžiagos
Puslaidininkinis ekranuojantis sluoksnis yra išspaustas ant laidininko ir izoliacijos išorinio paviršiaus, kad būtų vienodas elektrinis laukas ir jis būtų sulaikomas kabelio izoliuotoje šerdyje. Šioje medžiagoje yra inžinerinės kokybės juodosios anglies, kad kabelio ekranuojantis sluoksnis pasiektų stabilų laidumą reikiamame diapazone.
Įrašo laikas: 2024 m. balandžio 12 d.