Η δομή του καλωδίου φαίνεται απλή, στην πραγματικότητα, κάθε εξάρτημα του έχει τον δικό του σημαντικό σκοπό, επομένως το υλικό κάθε εξαρτήματος πρέπει να επιλέγεται προσεκτικά κατά την κατασκευή του καλωδίου, έτσι ώστε να διασφαλίζεται η αξιοπιστία του καλωδίου που κατασκευάζεται από αυτά τα υλικά κατά τη λειτουργία.
1. Υλικό αγωγού
Ιστορικά, τα υλικά που χρησιμοποιούνταν για τους αγωγούς καλωδίων ισχύος ήταν ο χαλκός και το αλουμίνιο. Το νάτριο δοκιμάστηκε επίσης για λίγο. Ο χαλκός και το αλουμίνιο έχουν καλύτερη ηλεκτρική αγωγιμότητα και η ποσότητα χαλκού είναι σχετικά μικρότερη κατά τη μετάδοση του ίδιου ρεύματος, επομένως η εξωτερική διάμετρος του χάλκινου αγωγού είναι μικρότερη από αυτή του αλουμινένιου αγωγού. Η τιμή του αλουμινίου είναι σημαντικά χαμηλότερη από του χαλκού. Επιπλέον, επειδή η πυκνότητα του χαλκού είναι μεγαλύτερη από αυτή του αλουμινίου, ακόμη και αν η ικανότητα μεταφοράς ρεύματος είναι η ίδια, η διατομή του αλουμινένιου αγωγού είναι μεγαλύτερη από αυτή του χάλκινου αγωγού, αλλά το αλουμινένιο καλώδιο αγωγού εξακολουθεί να είναι ελαφρύτερο από το χάλκινο καλώδιο αγωγού.
2. Μονωτικά υλικά
Υπάρχουν πολλά μονωτικά υλικά που μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα καλώδια μέσης τάσης, συμπεριλαμβανομένων ακόμη και τεχνολογικά ώριμων μονωτικών υλικών από εμποτισμένο χαρτί, τα οποία χρησιμοποιούνται με επιτυχία για περισσότερα από 100 χρόνια. Σήμερα, η μόνωση από εξωθημένο πολυμερές είναι ευρέως αποδεκτή. Τα μονωτικά υλικά από εξωθημένο πολυμερές περιλαμβάνουν το PE (LDPE και HDPE), το XLPE, το WTR-XLPE και το EPR. Αυτά τα υλικά είναι θερμοπλαστικά καθώς και θερμοσκληρυνόμενα. Τα θερμοπλαστικά υλικά παραμορφώνονται όταν θερμαίνονται, ενώ τα θερμοσκληρυνόμενα υλικά διατηρούν το σχήμα τους σε θερμοκρασίες λειτουργίας.
2.1. Μόνωση χαρτιού
Στην αρχή της λειτουργίας τους, τα καλώδια με μόνωση χαρτιού φέρουν μόνο ένα μικρό φορτίο και συντηρούνται σχετικά καλά. Ωστόσο, οι χρήστες ηλεκτρικής ενέργειας συνεχίζουν να κάνουν τα καλώδια να φέρουν όλο και περισσότερα υψηλά φορτία, οι αρχικές συνθήκες χρήσης δεν είναι πλέον κατάλληλες για τις ανάγκες του τρέχοντος καλωδίου, οπότε η αρχική καλή εμπειρία δεν μπορεί να αντιπροσωπεύει τη μελλοντική λειτουργία του καλωδίου. Τα τελευταία χρόνια, τα καλώδια με μόνωση χαρτιού χρησιμοποιούνται σπάνια.
2.2.PVC
Το PVC εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ως μονωτικό υλικό για καλώδια χαμηλής τάσης 1kV και είναι επίσης υλικό επένδυσης. Ωστόσο, η εφαρμογή του PVC στη μόνωση καλωδίων αντικαθίσταται γρήγορα από το XLPE και η εφαρμογή σε μανδύα αντικαθίσταται γρήγορα από το γραμμικό πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας (LLDPE), το πολυαιθυλένιο μέσης πυκνότητας (MDPE) ή το πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE), ενώ τα καλώδια που δεν είναι από PVC έχουν χαμηλότερο κόστος κύκλου ζωής.
2.3. Πολυαιθυλένιο (PE)
Το πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας (LDPE) αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1930 και τώρα χρησιμοποιείται ως βασική ρητίνη για υλικά από διασταυρωμένο πολυαιθυλένιο (XLPE) και αδιάβροχο πολυαιθυλένιο από διασταυρωμένο πολυαιθυλένιο (WTR-XLPE). Στην θερμοπλαστική κατάσταση, η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας του πολυαιθυλενίου είναι 75 °C, η οποία είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία λειτουργίας των καλωδίων με μόνωση χαρτιού (80~90 °C). Αυτό το πρόβλημα έχει λυθεί με την εμφάνιση του διασταυρωμένου πολυαιθυλενίου (XLPE), το οποίο μπορεί να φτάσει ή να υπερβεί τη θερμοκρασία λειτουργίας των καλωδίων με μόνωση χαρτιού.
2.4.Διασταυρωμένο πολυαιθυλένιο (XLPE)
Το XLPE είναι ένα θερμοσκληρυνόμενο υλικό που κατασκευάζεται με ανάμειξη πολυαιθυλενίου χαμηλής πυκνότητας (LDPE) με έναν παράγοντα διασύνδεσης (όπως υπεροξείδιο).
Η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας του αγωγού του μονωμένου καλωδίου XLPE είναι 90 ° C, η δοκιμή υπερφόρτωσης είναι έως 140 ° C και η θερμοκρασία βραχυκυκλώματος μπορεί να φτάσει τους 250 ° C. Το XLPE έχει εξαιρετικά διηλεκτρικά χαρακτηριστικά και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην περιοχή τάσης από 600V έως 500kV.
2.5. Αδιάβροχο δέντρο Διασταυρωμένο πολυαιθυλένιο (WTR-XLPE)
Το φαινόμενο του υδάτινου δέντρου θα μειώσει τη διάρκεια ζωής του καλωδίου XLPE. Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να μειωθεί η ανάπτυξη των υδάτινων δέντρων, αλλά ένας από τους πιο κοινά αποδεκτούς είναι η χρήση ειδικά κατασκευασμένων μονωτικών υλικών που έχουν σχεδιαστεί για να αναστέλλουν την ανάπτυξη των υδάτινων δέντρων, τα οποία ονομάζονται αδιάβροχο διασυνδεδεμένο πολυαιθυλένιο WTR-XLPE.
2.6. Καουτσούκ αιθυλενίου-προπυλενίου (EPR)
Το EPR είναι ένα θερμοσκληρυνόμενο υλικό κατασκευασμένο από αιθυλένιο, προπυλένιο (μερικές φορές ένα τρίτο μονομερές) και το συμπολυμερές των τριών μονομερών ονομάζεται καουτσούκ αιθυλενίου-προπυλενίου-διενίου (EPDM). Σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών, το EPR παραμένει πάντα μαλακό και έχει καλή αντοχή στην κορώνα. Ωστόσο, η διηλεκτρική απώλεια του υλικού EPR είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή του XLPE και του WTR-XLPE.
3. Διαδικασία βουλκανισμού μόνωσης
Η διαδικασία διασύνδεσης είναι συγκεκριμένη για το πολυμερές που χρησιμοποιείται. Η κατασκευή διασυνδεδεμένων πολυμερών ξεκινά με ένα πολυμερές μήτρας και στη συνέχεια προστίθενται σταθεροποιητές και παράγοντες διασύνδεσης για να σχηματίσουν ένα μείγμα. Η διαδικασία διασύνδεσης προσθέτει περισσότερα σημεία σύνδεσης στη μοριακή δομή. Μόλις διασυνδεθεί, η μοριακή αλυσίδα του πολυμερούς παραμένει ελαστική, αλλά δεν μπορεί να αποκοπεί πλήρως σε ένα ρευστό τήγμα.
4. Υλικά θωράκισης αγωγών και μονωτικά προστατευτικά υλικά
Το ημιαγώγιμο στρώμα θωράκισης εξωθείται στην εξωτερική επιφάνεια του αγωγού και της μόνωσης για να ομογενοποιήσει το ηλεκτρικό πεδίο και να περιορίσει το ηλεκτρικό πεδίο στον μονωμένο πυρήνα του καλωδίου. Αυτό το υλικό περιέχει υλικό μαύρου άνθρακα μηχανικής ποιότητας για να επιτρέψει στο στρώμα θωράκισης του καλωδίου να επιτύχει σταθερή αγωγιμότητα εντός του απαιτούμενου εύρους.
Ώρα δημοσίευσης: 12 Απριλίου 2024