Kaabli struktuur tundub lihtne, tegelikult on igal selle komponendil oma oluline eesmärk, seega tuleb kaabli valmistamisel iga komponendi materjal hoolikalt valida, et tagada nendest materjalidest kaabli töökindlus töötamise ajal.
1. Juhi materjal
Ajalooliselt olid toitekaablite juhtide materjalideks vask ja alumiinium. Lühidalt prooviti ka naatriumi. Vasel ja alumiiniumil on parem elektrijuhtivus ning sama voolu edastamisel on vase hulk suhteliselt väiksem, seega on vaskjuhi välisläbimõõt väiksem kui alumiiniumjuhil. Alumiiniumi hind on oluliselt madalam kui vasel. Lisaks, kuna vase tihedus on suurem kui alumiiniumil, on alumiiniumjuhi ristlõige isegi sama voolukandevõime korral suurem kui vaskjuhil, kuid alumiiniumjuhtmega kaabel on siiski vaskjuhtmega kaablist kergem.
2. Isolatsioonimaterjalid
Keskpingekaablite jaoks on saadaval palju isoleermaterjale, sealhulgas isegi tehnoloogiliselt küpsed immutatud paberist isolatsioonimaterjalid, mida on edukalt kasutatud enam kui 100 aastat. Tänapäeval on laialdaselt aktsepteeritud ekstrudeeritud polümeerisolatsioon. Ekstrudeeritud polümeerisolatsioonimaterjalide hulka kuuluvad PE (LDPE ja HDPE), XLPE, WTR-XLPE ja EPR. Need materjalid on nii termoplastilised kui ka termoreaktiivsed. Termoplastsed materjalid deformeeruvad kuumutamisel, samas kui termoreaktiivsed materjalid säilitavad oma kuju töötemperatuuridel.
2.1. Paberisolatsioon
Alguses kannavad paberisolatsiooniga kaablid väikest koormust ja on suhteliselt hästi hooldatud. Kuid energiatarbijad panevad kaablid üha suurema koormuse alla ja algsed kasutustingimused ei vasta enam praeguse kaabli vajadustele. Seega ei saa algne hea kogemus garanteerida kaabli head toimimist tulevikus. Viimastel aastatel on paberisolatsiooniga kaableid harva kasutatud.
2.2.PVC
PVC-d kasutatakse endiselt isoleermaterjalina madalpinge 1kV kaablites ja see on ka mantlimaterjal. Kuid PVC kasutamine kaabliisolatsioonis asendub kiiresti XLPE-ga ja mantli kasutamine asendub kiiresti lineaarse madaltihedusega polüetüleeniga (LLDPE), keskmise tihedusega polüetüleeniga (MDPE) või suure tihedusega polüetüleeniga (HDPE) ning PVC-vabadel kaablitel on madalamad elutsükli kulud.
2.3. Polüetüleen (PE)
Madala tihedusega polüetüleen (LDPE) töötati välja 1930. aastatel ja seda kasutatakse nüüd alusvaiguna ristseotud polüetüleeni (XLPE) ja veekindlate puupõhiste ristseotud polüetüleeni (WTR-XLPE) materjalide jaoks. Termoplastses olekus on polüetüleeni maksimaalne töötemperatuur 75 °C, mis on madalam kui paberisolatsiooniga kaablite töötemperatuur (80–90 °C). See probleem on lahendatud ristseotud polüetüleeni (XLPE) tulekuga, mis võib vastata või ületada paberisolatsiooniga kaablite töötemperatuuri.
2.4.Ristseotud polüetüleen (XLPE)
XLPE on termoreaktiivne materjal, mis on valmistatud madala tihedusega polüetüleeni (LDPE) segamisel ristsiduva ainega (näiteks peroksiidiga).
XLPE-isolatsiooniga kaabli maksimaalne juhi töötemperatuur on 90 °C, ülekoormuskatse on kuni 140 °C ja lühise temperatuur võib ulatuda 250 °C-ni. XLPE-l on suurepärased dielektrilised omadused ja seda saab kasutada pingevahemikus 600 V kuni 500 kV.
2.5. Veekindel puust ristseotud polüetüleen (WTR-XLPE)
Veepuu nähtus vähendab XLPE-kaabli kasutusiga. Veepuu kasvu vähendamiseks on palju viise, kuid üks levinumaid on spetsiaalselt veepuu kasvu pärssimiseks loodud isolatsioonimaterjalide, mida nimetatakse veekindlaks puuga ristseotud polüetüleeniks WTR-XLPE, kasutamine.
2.6. Etüleenpropüleenkummi (EPR)
EPR on termoreaktiivne materjal, mis on valmistatud etüleenist, propüleenist (mõnikord ka kolmandast monomeerist) ning nende kolme monomeeri kopolümeeri nimetatakse etüleenpropüleendieenkummiks (EPDM). Laias temperatuurivahemikus jääb EPR alati pehmeks ja omab head koroonakindlust. EPR-materjali dielektriline kadu on aga oluliselt suurem kui XLPE-l ja WTR-XLPE-l.
3. Isolatsiooni vulkaniseerimisprotsess
Ristsidumisprotsess on kasutatava polümeeri spetsiifiline. Ristseotud polümeeride tootmine algab maatrikspolümeerist, millele lisatakse stabilisaatorid ja ristseotud ained, et moodustada segu. Ristsidumisprotsess lisab molekulaarstruktuurile rohkem ühenduspunkte. Pärast ristseotust jääb polümeeri molekulaarne ahel elastseks, kuid seda ei saa täielikult sulaks sulaks eraldada.
4. Juhi varjestus- ja isoleerivad varjestusmaterjalid
Pooljuhtiv varjestuskiht pressitakse juhi ja isolatsiooni välispinnale, et ühtlustada elektrivälja ja hoida elektrivälja kaabli isoleeritud südamikus. See materjal sisaldab tehnilise kvaliteediga süsinikmusta materjali, mis võimaldab kaabli varjestuskihil saavutada stabiilse juhtivuse nõutavas vahemikus.
Postituse aeg: 12. aprill 2024