ساختار کابل ساده به نظر می‌رسد، در واقع هر جزء آن هدف مهم خود را دارد، بنابراین هر ماده تشکیل دهنده باید هنگام ساخت کابل با دقت انتخاب شود تا از قابلیت اطمینان کابل ساخته شده از این مواد در حین کار اطمینان حاصل شود.
۱. جنس رسانا
از نظر تاریخی، مواد مورد استفاده برای هادی‌های کابل برق مس و آلومینیوم بودند. سدیم نیز به طور خلاصه مورد آزمایش قرار گرفت. مس و آلومینیوم رسانایی الکتریکی بهتری دارند و مقدار مس هنگام انتقال جریان یکسان نسبتاً کمتر است، بنابراین قطر بیرونی هادی مسی کوچکتر از هادی آلومینیومی است. قیمت آلومینیوم به طور قابل توجهی کمتر از مس است. علاوه بر این، از آنجا که چگالی مس بیشتر از آلومینیوم است، حتی اگر ظرفیت حمل جریان یکسان باشد، سطح مقطع هادی آلومینیومی بزرگتر از هادی مسی است، اما کابل هادی آلومینیومی هنوز از کابل هادی مسی سبک‌تر است.
۲. مواد عایق
کابل‌های برق فشار متوسط می‌توانند از مواد عایق زیادی استفاده کنند، حتی از جمله مواد عایق کاغذی آغشته به فناوری پیشرفته که بیش از ۱۰۰ سال با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته‌اند. امروزه، عایق پلیمری اکسترود شده به طور گسترده مورد استقبال قرار گرفته است. مواد عایق پلیمری اکسترود شده شامل PE (LDPE و HDPE)، XLPE، WTR-XLPE و EPR هستند. این مواد هم ترموپلاستیک و هم ترموست هستند. مواد ترموپلاستیک هنگام گرم شدن تغییر شکل می‌دهند، در حالی که مواد ترموست شکل خود را در دمای عملیاتی حفظ می‌کنند.
2.1 عایق کاغذی
در ابتدای بهره‌برداری، کابل‌های عایق کاغذی تنها بار کمی را تحمل می‌کنند و نسبتاً خوب نگهداری می‌شوند. با این حال، کاربران برق همچنان کابل را مجبور به تحمل بار بیشتر و بیشتر می‌کنند، شرایط اولیه استفاده دیگر برای نیازهای کابل فعلی مناسب نیست، بنابراین تجربه خوب اولیه نمی‌تواند نشان‌دهنده عملکرد آینده کابل باشد. در سال‌های اخیر، کابل‌های عایق کاغذی به ندرت مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
۲.۲.پی وی سی
PVC هنوز هم به عنوان ماده عایق برای کابل‌های ولتاژ پایین ۱ کیلوولت و همچنین به عنوان ماده غلاف استفاده می‌شود. با این حال، کاربرد PVC در عایق کابل به سرعت در حال جایگزینی با XLPE است و کاربرد آن در غلاف به سرعت در حال جایگزینی با پلی اتیلن خطی با چگالی کم (LLDPE)، پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE) یا پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) است و کابل‌های غیر PVC هزینه‌های چرخه عمر کمتری دارند.
۲.۳ پلی‌اتیلن (PE)
پلی‌اتیلن با چگالی کم (LDPE) در دهه 1930 توسعه یافت و اکنون به عنوان رزین پایه برای پلی‌اتیلن شبکه‌ای شده (XLPE) و پلی‌اتیلن شبکه‌ای شده مقاوم در برابر آب (WTR-XLPE) استفاده می‌شود. در حالت ترموپلاستیک، حداکثر دمای کارکرد پلی‌اتیلن 75 درجه سانتیگراد است که کمتر از دمای کارکرد کابل‌های عایق کاغذی (80 تا 90 درجه سانتیگراد) است. این مشکل با ظهور پلی‌اتیلن شبکه‌ای شده (XLPE) حل شده است که می‌تواند دمای کارکرد کابل‌های عایق کاغذی را برآورده کند یا از آن فراتر رود.
۲.۴.پلی اتیلن شبکه ای (XLPE)
XLPE یک ماده ترموست است که با مخلوط کردن پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) با یک عامل اتصال دهنده عرضی (مانند پراکسید) ساخته می‌شود.
حداکثر دمای کارکرد هادی کابل عایق XLPE 90 درجه سانتیگراد، تست اضافه بار تا 140 درجه سانتیگراد و دمای اتصال کوتاه می‌تواند به 250 درجه سانتیگراد برسد. XLPE دارای ویژگی‌های دی‌الکتریک عالی است و می‌تواند در محدوده ولتاژ 600 ولت تا 500 کیلوولت مورد استفاده قرار گیرد.
۲.۵ پلی اتیلن متقاطع درختی مقاوم در برابر آب (WTR-XLPE)
پدیده درخت آبی عمر مفید کابل XLPE را کاهش می‌دهد. روش‌های زیادی برای کاهش رشد درخت آبی وجود دارد، اما یکی از رایج‌ترین روش‌های پذیرفته‌شده، استفاده از مواد عایق مهندسی‌شده مخصوص است که برای جلوگیری از رشد درخت آبی طراحی شده‌اند، به نام پلی‌اتیلن متقاطع مقاوم در برابر آب WTR-XLPE.
۲.۶ لاستیک اتیلن پروپیلن (EPR)
EPR یک ماده ترموست است که از اتیلن، پروپیلن (گاهی اوقات یک مونومر سوم) ساخته شده و کوپلیمر این سه مونومر، لاستیک اتیلن پروپیلن دی ان (EPDM) نامیده می‌شود. در طیف وسیعی از دما، EPR همیشه نرم باقی می‌ماند و مقاومت خوبی در برابر کرونا دارد. با این حال، اتلاف دی الکتریک ماده EPR به طور قابل توجهی بیشتر از XLPE و WTR-XLPE است.
۳. فرآیند ولکانیزاسیون عایق
فرآیند اتصال عرضی مختص پلیمر مورد استفاده است. ساخت پلیمرهای اتصال عرضی با یک پلیمر ماتریسی شروع می‌شود و سپس تثبیت‌کننده‌ها و اتصال‌دهنده‌های عرضی برای تشکیل مخلوط اضافه می‌شوند. فرآیند اتصال عرضی نقاط اتصال بیشتری را به ساختار مولکولی اضافه می‌کند. پس از اتصال عرضی، زنجیره مولکولی پلیمر الاستیک باقی می‌ماند، اما نمی‌تواند به طور کامل به یک مذاب سیال تبدیل شود.
۴. مواد محافظ هادی و عایق
لایه محافظ نیمه رسانا بر روی سطح بیرونی هادی و عایق اکسترود می‌شود تا میدان الکتریکی را یکنواخت کرده و میدان الکتریکی را در هسته عایق کابل مهار کند. این ماده حاوی یک گرید مهندسی از ماده کربن سیاه است تا لایه محافظ کابل را قادر سازد تا به رسانایی پایدار در محدوده مورد نیاز دست یابد.
زمان ارسال: ۱۲ آوریل ۲۰۲۴