ساختار اولیه کابل برق به صورت لایه لایه طراحی شده است که هر لایه وظایف خاصی را برای اطمینان از انتقال ایمن، کارآمد و قابل اعتماد انرژی الکتریکی از منبع تولید برق به کاربر نهایی انجام میدهد. این طراحی ماژولار به کابلها اجازه میدهد تا با الزامات مختلف، از توزیع ولتاژ پایین گرفته تا انتقال ولتاژ فوق بالا، سازگار شوند و در طول نصب و بهرهبرداری طولانی مدت، در برابر فشارهای مکانیکی، شیمیایی و محیطی مقاومت کنند.
ساختار و توابع دقیق به شرح زیر است:
۱. هادی (هسته رسانا)
عملکرد: به عنوان کانال اصلی برای انتقال انرژی الکتریکی، حمل جریان و تعیین ظرفیت حمل جریان کابل و راندمان رسانایی آن عمل میکند.
مواد و فرآیندها: معمولاً از مس آنیل شده با رسانایی بالا (مقاومت ویژه کم، انعطافپذیری خوب) یا هادیهای آلومینیومی سختکاری شده ساخته میشوند. برای ایجاد تعادل بین انعطافپذیری و استحکام، هادیها اغلب با تابیدن منظم چندین سیم نازک تشکیل میشوند. شکل سطح مقطع آنها به گونهای بهینه شده است که فضای عایق را به طور کامل پر کرده و اتلاف گرما را بهبود بخشد.
۲. لایههای محافظ
عملکرد: این جفت لایه نیمهرسانا یک «سیستم متعادلکننده» تشکیل میدهند که برای تضمین توزیع یکنواخت میدان الکتریکی در کابلهای ولتاژ متوسط و بالا بسیار مهم است.
شیلد هادی: این شیلد که محکم روی سطح هادی قرار میگیرد، ناهمواریها و شکافهای میکروسکوپی درون هادی رشتهای را پر میکند و از تخلیه کرونا و پدیده درختی شدن الکتریکی موضعی جلوگیری میکند.
سپر عایق: این سپر که محکم روی سطح بیرونی لایه عایق نصب میشود، میدان الکتریکی را یکنواخت کرده و انتقالی روان به لایه محافظ فلزی بیرونی را فراهم میکند.
جنس: هر دو مواد نیمهرسانای شبکهایشونده هستند که مقاومت حجمی آنها معمولاً در محدوده 10² تا 10⁵ Ω·cm کنترل میشود.
۳. لایه عایق
عملکرد: ایزولاسیون الکتریکی را فراهم میکند، ولتاژ عملیاتی و اضافه ولتاژها را تحمل میکند تا از خرابی یا نشتی جلوگیری شود.
مواد: مواد اصلی عبارتند ازپلی اتیلن شبکه ای (XLPE)لاستیک اتیلن پروپیلن (EPR) برای کاربردهای ولتاژ متوسط و با انعطافپذیری بالا استفاده میشود. پلی وینیل کلراید (PVC) عمدتاً در شبکههای توزیع ولتاژ پایین استفاده میشود.
۴. لایه محافظ فلزی
عملکرد: مسیری برای جریان خطا، محافظ الکترومغناطیسی و حفاظت از اتصال زمین فراهم میکند.
فرمها:نوار مسیمحافظ، محافظ بافته شده از سیم مسی، یا غلافهای فلزی موجدار (که عملکرد مانع شعاعی در برابر آب را نیز فراهم میکنند).
۵. لایه پرکننده
عملکرد: فضاهای خالی کابلهای چند رشتهای را پر میکند تا پایداری ساختاری را حفظ کند و ضربهگیری کمکی و محافظت در برابر رطوبت را فراهم میکند.
جنس: مواد غیر جاذب رطوبت مانند طنابهای پلیپروپیلن (PP) یا طنابهای مسدودکننده آب.
۶. غلاف داخلی
عملکرد: از لایه محافظ فلزی در برابر خوردگی محافظت میکند و یک مانع شعاعی اولیه در برابر آب و رطوبت ایجاد میکند.
مواد: غلافهای پلیاتیلن اکسترود شده (PE) یا پلیوینیل کلراید (PVC). برای کاربردهایی که نیاز به عملکرد خوب در مسدود کردن آب دارند، اغلب از غلافهای چندلایه آلومینیوم-پلیاتیلن استفاده میشود.
۷. لایه زره
عملکرد: محافظت مکانیکی در برابر خرد شدن هنگام دفن مستقیم، کشش هنگام نصب و تنش هنگام قرار دادن در زیر آب را فراهم میکند.
انواع: زره نواری فولادی (عمدتاً برای مقاومت فشاری) یا زره سیمی فولادی (برای مقاومت کششی).
۸. غلاف بیرونی
عملکرد: خارجیترین لایه محافظ، مقاوم در برابر خوردگی محیطی.
جنس: جنس غلاف PVC یا PE، با امکان توسعه مواد غلاف مخصوص ضد شعله، بدون هالوژن و کم دود.
۹. سازههای ویژه
ساختار ضد آب: غلافهای فلزی موجدار یا پودر/نوار/ژلهای مسدودکننده آب.
ساختار محافظت در برابر آتش: لاستیک سیلیکونی سرامیکی، نوارهای میکا یا مواد بدون هالوژن کم دود (LSZH).
ادغام هوشمند: برخی از کابلها واحدهای فیبر نوری را برای اندازهگیری دما یا ارتباط ادغام میکنند.
۱۰. مثال ساختار (کابل تک رشتهای ولتاژ بالا)
هادی مسی → شیلد هادی → عایق XLPE → شیلد عایق → شیلد فلزی موجدار → غلاف داخلی PE → زره فولادی → غلاف خارجی.
۱۱. خلاصه
کابل برق یک محصول سیستمی با مهندسی دقیق است. انتخاب مواد و اجرای فرآیندها برای هر لایه، تأثیر عمیقی بر راندمان انتقال کابل، طول عمر و سطح ایمنی آن دارد. فناوری مدرن کابل در حال توسعه به سمت سطوح ولتاژ بالاتر، ظرفیت بیشتر، قابلیت اطمینان بالاتر، هوشمندی بیشتر و پایداری زیستمحیطی بیشتر است.
زمان ارسال: ۱۸ دسامبر ۲۰۲۵