โครงสร้างสายเคเบิลและวัสดุของกระบวนการผลิตสายเคเบิล

โครงสร้างของสายเคเบิลดูเหมือนง่ายในความเป็นจริงแต่ละส่วนประกอบของมันมีวัตถุประสงค์ที่สำคัญของตัวเองดังนั้นวัสดุส่วนประกอบแต่ละชิ้นจะต้องเลือกอย่างระมัดระวังเมื่อผลิตสายเคเบิลเพื่อให้แน่ใจว่าความน่าเชื่อถือของสายเคเบิลที่ทำจากวัสดุเหล่านี้ในระหว่างการใช้งาน

1. วัสดุตัวนำ
ในอดีตวัสดุที่ใช้สำหรับตัวนำสายไฟคือทองแดงและอลูมิเนียม โซเดียมก็ลองสั้น ๆ ทองแดงและอลูมิเนียมมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีขึ้นและปริมาณของทองแดงค่อนข้างน้อยเมื่อส่งกระแสไฟฟ้าเดียวกันดังนั้นเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของตัวนำทองแดงจึงมีขนาดเล็กกว่าตัวนำอลูมิเนียม ราคาอลูมิเนียมต่ำกว่าทองแดงอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้เนื่องจากความหนาแน่นของทองแดงมีขนาดใหญ่กว่าอลูมิเนียมแม้ว่าความสามารถในการพกพาในปัจจุบันจะเหมือนกัน แต่ส่วนของตัวนำอลูมิเนียมนั้นมีขนาดใหญ่กว่าตัวนำทองแดง แต่สายเคเบิลตัวนำอลูมิเนียมยังคงเบากว่าสายเคเบิลตัวนำทองแดง

2. วัสดุฉนวนกันความร้อน
มีวัสดุฉนวนหลายอย่างที่สายเคเบิลพลังงาน MV สามารถใช้งานได้แม้จะรวมถึงวัสดุฉนวนกระดาษที่มีความเป็นผู้ใหญ่ซึ่งมีการใช้งานทางเทคโนโลยีซึ่งประสบความสำเร็จในการใช้งานมานานกว่า 100 ปี วันนี้ฉนวนโพลีเมอร์ที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง วัสดุฉนวนพอลิเมอร์ที่อัดขึ้นมา ได้แก่ PE (LDPE และ HDPE), XLPE, WTR-XLPE และ EPR วัสดุเหล่านี้เป็นเทอร์โมพลาสติกเช่นเดียวกับเทอร์โมเซตติ้ง วัสดุเทอร์โมพลาสติกเปลี่ยนรูปเมื่อความร้อนในขณะที่วัสดุเทอร์โมเซตรักษารูปร่างของพวกเขาที่อุณหภูมิในการทำงาน

2.1. ฉนวนกระดาษ
ในตอนต้นของการทำงานสายเคเบิลหุ้มฉนวนกระดาษมีเพียงโหลดเล็ก ๆ และได้รับการดูแลค่อนข้างดี อย่างไรก็ตามผู้ใช้พลังงานยังคงสร้างสายเคเบิลที่มีภาระมากขึ้นเรื่อย ๆ เงื่อนไขการใช้งานดั้งเดิมไม่เหมาะสำหรับความต้องการของสายเคเบิลปัจจุบันอีกต่อไปประสบการณ์ที่ดีดั้งเดิมไม่สามารถแสดงถึงการทำงานในอนาคตของสายเคเบิลจะต้องดี ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาสายเคเบิลหุ้มฉนวนกระดาษไม่ค่อยได้ใช้
2.2.พีวีซี
พีวีซียังคงใช้เป็นวัสดุฉนวนสำหรับสายเคเบิล 1kV แรงดันต่ำและยังเป็นวัสดุที่มีฝัก อย่างไรก็ตามการประยุกต์ใช้ PVC ในฉนวนสายเคเบิลจะถูกแทนที่อย่างรวดเร็วด้วย XLPE และการใช้งานในฝักจะถูกแทนที่อย่างรวดเร็วด้วยโพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำเชิงเส้น (LLDPE), โพลีเอทิลีนความหนาแน่นปานกลาง (MDPE) หรือโพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE)
2.3. โพลีเอทิลีน (PE)
โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ (LDPE) ได้รับการพัฒนาในช่วงทศวรรษที่ 1930 และตอนนี้ใช้เป็นเรซินฐานสำหรับโพลีเอทิลีน (XLPE) และวัสดุที่กันน้ำได้ด้วยน้ำ (WTR-XLPE) ในสถานะเทอร์โมพลาสติกอุณหภูมิการทำงานสูงสุดของโพลีเอทิลีนคือ 75 ° C ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิการทำงานของสายเคเบิลฉนวนกระดาษ (80 ~ 90 ° C) ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขด้วยการถือกำเนิดของโพลีเอทิลีนเชื่อมโยงข้าม (XLPE) ซึ่งสามารถตอบสนองหรือสูงกว่าอุณหภูมิการบริการของสายเคเบิลฉนวนกระดาษ

2.4.โพลีเอทิลีนเชื่อมโยงข้าม (XLPE)
XLPE เป็นวัสดุ thermosetting ที่ทำโดยการผสมโพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ (LDPE) กับสารเชื่อมขวาง (เช่นเปอร์ออกไซด์)
อุณหภูมิการทำงานของตัวนำสูงสุดของสายเคเบิลฉนวน XLPE คือ 90 ° C การทดสอบโอเวอร์โหลดสูงถึง 140 ° C และอุณหภูมิลัดวงจรสามารถเข้าถึง 250 ° C XLPE มีลักษณะอิเล็กทริกที่ยอดเยี่ยมและสามารถใช้ในช่วงแรงดันไฟฟ้า 600V ถึง 500kV

2.5. ต้นไม้กันน้ำโพลีเอทิลีนเชื่อมโยงข้าม (WTR-XLPE)
ปรากฏการณ์ต้นไม้น้ำจะลดอายุการใช้งานของสายเคเบิล XLPE มีหลายวิธีในการลดการเจริญเติบโตของต้นไม้น้ำ แต่หนึ่งในที่ยอมรับกันมากที่สุดคือการใช้วัสดุฉนวนกันความร้อนที่ออกแบบมาเป็นพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของต้นไม้น้ำเรียกว่าต้นไม้ที่กันน้ำได้

2.6. ยางเอทิลีนโพรพิลีน (EPR)
EPR เป็นวัสดุเทอร์โมเซ็ตที่ทำจากเอทิลีนโพรพิลีน (บางครั้งโมโนเมอร์ที่สาม) และโคพอลิเมอร์ของโมโนเมอร์ทั้งสามเรียกว่ายางเอทิลีนโพรพิลีนไดเมียน (EPDM) ในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง EPR ยังคงนุ่มและมีความต้านทานต่อโคโรนาที่ดี อย่างไรก็ตามการสูญเสียอิเล็กทริกของวัสดุ EPR นั้นสูงกว่า XLPE และ WTR-XLPE อย่างมีนัยสำคัญ

3. กระบวนการฉนวนกันความร้อน
กระบวนการเชื่อมขวางมีความเฉพาะเจาะจงกับพอลิเมอร์ที่ใช้ การผลิตโพลีเมอร์ crosslinked เริ่มต้นด้วยเมทริกซ์พอลิเมอร์จากนั้นเพิ่มความคงตัวและ crosslinkers เพื่อสร้างส่วนผสม กระบวนการเชื่อมขวางเพิ่มจุดเชื่อมต่อมากขึ้นไปยังโครงสร้างโมเลกุล เมื่อเชื่อมโยงข้ามสายโซ่โมเลกุลพอลิเมอร์ยังคงยืดหยุ่น แต่ไม่สามารถถูกตัดเข้าไปในของเหลวได้อย่างสมบูรณ์

4. วัสดุป้องกันตัวนำและวัสดุป้องกันฉนวน
ชั้นป้องกันกึ่งนำไฟฟ้าจะถูกอัดอยู่บนพื้นผิวด้านนอกของตัวนำและฉนวนกันความร้อนเพื่อให้สม่ำเสมอในสนามไฟฟ้าและมีสนามไฟฟ้าในแกนฉนวนสายเคเบิล วัสดุนี้มีเกรดวิศวกรรมของวัสดุคาร์บอนแบล็กเพื่อเปิดใช้งานชั้นป้องกันของสายเคเบิลเพื่อให้ได้ค่าการนำไฟฟ้าที่มั่นคงภายในช่วงที่ต้องการ