Struktura kabla se zdi preprosta, pravzaprav ima vsaka njegova komponenta svoj pomemben namen, zato je treba pri izdelavi kabla skrbno izbrati material vsake komponente, da se zagotovi zanesljivost kabla iz teh materialov med delovanjem.
1. Material prevodnika
Zgodovinsko gledano so bili materiali, ki so se uporabljali za vodnike električnih kablov, baker in aluminij. Na kratko so preizkusili tudi natrij. Baker in aluminij imata boljšo električno prevodnost, količina bakra pa je pri prenosu enakega toka relativno manjša, zato je zunanji premer bakrenega vodnika manjši od premera aluminijastega vodnika. Cena aluminija je bistveno nižja od cene bakra. Poleg tega je zaradi večje gostote bakra kot gostote aluminija presek aluminijastega vodnika večji od prereza bakrenega vodnika, tudi če je nosilnost toka enaka, vendar je aluminijast kabel še vedno lažji od bakrenega.
2. Izolacijski materiali
Za srednjenapetostne električne kable se lahko uporablja veliko izolacijskih materialov, vključno s tehnološko zrelimi impregniranimi papirnatimi izolacijskimi materiali, ki se uspešno uporabljajo že več kot 100 let. Danes je ekstrudirana polimerna izolacija široko sprejeta. Med ekstrudirane polimerne izolacijske materiale spadajo PE (LDPE in HDPE), XLPE, WTR-XLPE in EPR. Ti materiali so termoplastični in termoreaktivni. Termoplastični materiali se pri segrevanju deformirajo, medtem ko termoreaktivni materiali ohranijo svojo obliko pri obratovalnih temperaturah.
2.1 Papirna izolacija
Na začetku delovanja kabli s papirno izolacijo nosijo le majhno obremenitev in so relativno dobro vzdrževani. Vendar pa uporabniki električne energije še naprej prenašajo vedno večje obremenitve, zato prvotni pogoji uporabe niso več primerni za potrebe trenutnega kabla, zato prvotne dobre izkušnje ne morejo predstavljati, da mora biti kabel v prihodnje dobro delujoč. V zadnjih letih se kabli s papirno izolacijo redko uporabljajo.
2.2.PVC
PVC se še vedno uporablja kot izolacijski material za nizkonapetostne 1kV kable in je tudi material za plašč. Vendar pa uporabo PVC-ja v izolaciji kablov hitro nadomešča XLPE, uporabo v plašču pa hitro nadomešča linearni polietilen nizke gostote (LLDPE), polietilen srednje gostote (MDPE) ali polietilen visoke gostote (HDPE), kabli brez PVC-ja pa imajo nižje stroške življenjskega cikla.
2.3. Polietilen (PE)
Polietilen nizke gostote (LDPE) je bil razvit v tridesetih letih prejšnjega stoletja in se danes uporablja kot osnovna smola za zamrežene polietilene (XLPE) in vodoodporne materiale iz zamreženega polietilena z drevesno izolacijo (WTR-XLPE). V termoplastičnem stanju je najvišja delovna temperatura polietilena 75 °C, kar je nižje od delovne temperature kablov s papirno izolacijo (80–90 °C). Ta problem je bil rešen s pojavom zamreženega polietilena (XLPE), ki lahko doseže ali preseže delovno temperaturo kablov s papirno izolacijo.
2.4.Zamreženi polietilen (XLPE)
XLPE je termoreaktivni material, izdelan z mešanjem polietilena nizke gostote (LDPE) s sredstvom za zamreženje (kot je peroksid).
Najvišja delovna temperatura vodnika izoliranega kabla XLPE je 90 °C, preobremenitveni preizkus je do 140 °C, temperatura kratkega stika pa lahko doseže 250 °C. XLPE ima odlične dielektrične lastnosti in se lahko uporablja v napetostnem območju od 600 V do 500 kV.
2.5. Vodoodporno drevo Zamreženi polietilen (WTR-XLPE)
Pojav vodnega drevesa bo skrajšal življenjsko dobo kabla XLPE. Obstaja veliko načinov za zmanjšanje rasti vodnega drevesa, eden najpogosteje sprejetih pa je uporaba posebej zasnovanih izolacijskih materialov, zasnovanih za zaviranje rasti vodnega drevesa, imenovanih vodoodporni drevesni zamreženi polietilen WTR-XLPE.
2.6. Etilen propilenski kavčuk (EPR)
EPR je termoreaktivni material, izdelan iz etilena, propilena (včasih tretjega monomera), kopolimer treh monomerov pa se imenuje etilen propilen dienski kavčuk (EPDM). V širokem temperaturnem območju EPR vedno ostane mehak in ima dobro koronsko odpornost. Vendar pa so dielektrične izgube materiala EPR bistveno večje kot pri XLPE in WTR-XLPE.
3. Postopek vulkanizacije izolacije
Postopek zamreženja je specifičen za uporabljeni polimer. Proizvodnja zamreženih polimerov se začne z matričnim polimerom, nato pa se dodajo stabilizatorji in zamreževalci, da se tvori zmes. Postopek zamreženja doda več povezovalnih točk molekularni strukturi. Ko je polimer zamrežen, ostane molekularna veriga elastična, vendar je ni mogoče popolnoma prekiniti v tekočo talino.
4. Zaščitni in izolacijski materiali za vodnike
Polprevodniška zaščitna plast je ekstrudirana na zunanji površini vodnika in izolacije, da poenoti električno polje in zadrži električno polje v izoliranem jedru kabla. Ta material vsebuje inženirski ogljikov črni material, ki omogoča, da zaščitna plast kabla doseže stabilno prevodnost v zahtevanem območju.
Čas objave: 12. april 2024