Kabelens struktur virker enkel, faktisk har hver komponent sitt eget viktige formål, så hvert komponentmateriale må velges nøye når kabelen produseres, for å sikre påliteligheten til kabelen laget av disse materialene under drift.
1. Ledermateriale
Historisk sett var materialene som ble brukt til strømkabelledere kobber og aluminium. Natrium ble også kortvarig prøvd ut. Kobber og aluminium har bedre elektrisk ledningsevne, og mengden kobber er relativt mindre når den overfører den samme strømmen, så den ytre diameteren på kobberlederen er mindre enn den på aluminiumlederen. Prisen på aluminium er betydelig lavere enn kobber. I tillegg, fordi tettheten til kobber er større enn den for aluminium, selv om strømbæreevnen er den samme, er tverrsnittet til aluminiumlederen større enn kobberlederen, men aluminiumlederkabelen er fortsatt lettere enn kobberlederkabelen.
2. Isolasjonsmaterialer
Det finnes mange isolasjonsmaterialer som mellomstrømkabler kan bruke, inkludert teknologisk modne impregnerte papirisolasjonsmaterialer, som har blitt brukt med suksess i mer enn 100 år. I dag er ekstrudert polymerisolasjon allment akseptert. Ekstruderte polymerisolasjonsmaterialer inkluderer PE (LDPE og HDPE), XLPE, WTR-XLPE og EPR. Disse materialene er termoplastiske så vel som termoherdende. Termoplastiske materialer deformeres ved oppvarming, mens termoherdende materialer beholder formen ved driftstemperaturer.
2.1. Papirisolasjon
I starten av driften bærer papirisolerte kabler bare en liten belastning og er relativt godt vedlikeholdt. Imidlertid fortsetter storbrukere å bruke kabelen til å bære mer og mer høy belastning. De opprinnelige bruksforholdene er ikke lenger egnet for behovene til den nåværende kabelen. Da kan den opprinnelige gode erfaringen ikke representere kabelens fremtidige drift. De siste årene har papirisolerte kabler blitt sjelden brukt.
2.2.PVC
PVC brukes fortsatt som isolasjonsmateriale for lavspenningskabler på 1 kV og er også et mantelmateriale. Imidlertid blir PVC i kabelisolasjon raskt erstattet av XLPE, og mantelbruken blir raskt erstattet av lineær lavdensitetspolyetylen (LLDPE), mediumdensitetspolyetylen (MDPE) eller høydensitetspolyetylen (HDPE), og ikke-PVC-kabler har lavere livssykluskostnader.
2.3. Polyetylen (PE)
Lavdensitetspolyetylen (LDPE) ble utviklet på 1930-tallet og brukes nå som baseharpiks for tverrbundet polyetylen (XLPE) og vannavstøtende trebasert tverrbundet polyetylen (WTR-XLPE)-materialer. I termoplastisk tilstand er den maksimale driftstemperaturen for polyetylen 75 °C, som er lavere enn driftstemperaturen for papirisolerte kabler (80~90 °C). Dette problemet har blitt løst med fremveksten av tverrbundet polyetylen (XLPE), som kan møte eller overgå driftstemperaturen for papirisolerte kabler.
2.4.Tverrbundet polyetylen (XLPE)
XLPE er et termoherdende materiale laget ved å blande lavdensitetspolyetylen (LDPE) med et tverrbindingsmiddel (som peroksid).
Maksimal lederdriftstemperatur for den XLPE-isolerte kabelen er 90 °C, overbelastningstesten er opptil 140 °C, og kortslutningstemperaturen kan nå 250 °C. XLPE har utmerkede dielektriske egenskaper og kan brukes i spenningsområdet 600V til 500kV.
2.5. Vannbestandig tre Tverrbundet polyetylen (WTR-XLPE)
Vanntrefenomenet vil redusere levetiden til XLPE-kabel. Det finnes mange måter å redusere vanntrevekst på, men en av de mest aksepterte er å bruke spesialkonstruerte isolasjonsmaterialer som er utviklet for å hemme vanntrevekst, kalt vannbestandig trekryssbundet polyetylen WTR-XLPE.
2.6. Etylenpropylengummi (EPR)
EPR er et termoherdende materiale laget av etylen, propylen (noen ganger en tredje monomer), og kopolymeren av de tre monomerene kalles etylen-propylendiengummi (EPDM). Over et bredt temperaturområde forblir EPR alltid mykt og har god koronamotstand. Det dielektriske tapet til EPR-materiale er imidlertid betydelig høyere enn for XLPE og WTR-XLPE.
3. Isolasjonsvulkaniseringsprosess
Tverrbindingsprosessen er spesifikk for polymeren som brukes. Produksjonen av tverrbundne polymerer starter med en matrikspolymer, og deretter tilsettes stabilisatorer og tverrbindingsmidler for å danne en blanding. Tverrbindingsprosessen legger til flere forbindelsespunkter til den molekylære strukturen. Når den er tverrbundet, forblir polymermolekylkjeden elastisk, men kan ikke fullstendig skilles til en flytende smelte.
4. Lederskjerming og isolerende skjermingsmaterialer
Det halvledende skjermlaget er ekstrudert på den ytre overflaten av lederen og isolasjonen for å jevne ut det elektriske feltet og for å holde det inne i kabelens isolerte kjerne. Dette materialet inneholder et konstruksjonskvalitetsmateriale av karbonsvart materiale for å gjøre det mulig for kabelens skjermlag å oppnå en stabil konduktivitet innenfor det nødvendige området.
Publisert: 12. april 2024