De structuur van de kabel lijkt eenvoudig, maar in werkelijkheid heeft elk onderdeel ervan zijn eigen belangrijke doel. Daarom moet elk componentmateriaal zorgvuldig worden geselecteerd bij de productie van de kabel, om de betrouwbaarheid van de kabel die van deze materialen is gemaakt tijdens gebruik te garanderen.
1. Geleidermateriaal
Historisch gezien werden koper en aluminium gebruikt als materialen voor stroomkabelgeleiders. Natrium werd ook kortstondig geprobeerd. Koper en aluminium hebben een betere elektrische geleidbaarheid en de hoeveelheid koper is relatief kleiner bij het geleiden van dezelfde stroom, waardoor de buitendiameter van de koperen geleider kleiner is dan die van de aluminium geleider. De prijs van aluminium is aanzienlijk lager dan die van koper. Bovendien is de dichtheid van koper groter dan die van aluminium, zelfs bij dezelfde stroombelastbaarheid, en is de doorsnede van aluminium geleiders groter dan die van koperen geleiders. Toch zijn aluminium geleiders nog steeds lichter dan koperen geleiders.
2. Isolatiematerialen
Er zijn veel isolatiematerialen die middenspanningskabels kunnen gebruiken, waaronder technologisch volwassen geïmpregneerde papierisolatiematerialen, die al meer dan 100 jaar succesvol worden gebruikt. Tegenwoordig is geëxtrudeerde polymeerisolatie breed geaccepteerd. Geëxtrudeerde polymeerisolatiematerialen omvatten PE (LDPE en HDPE), XLPE, WTR-XLPE en EPR. Deze materialen zijn zowel thermoplastisch als thermohardend. Thermoplastische materialen vervormen bij verhitting, terwijl thermohardende materialen hun vorm behouden bij bedrijfstemperaturen.
2.1. Papierisolatie
In het begin dragen papiergeïsoleerde kabels slechts een geringe belasting en worden ze relatief goed onderhouden. Stroomgebruikers blijven de kabel echter steeds zwaarder belasten. De oorspronkelijke gebruiksomstandigheden zijn dan niet langer geschikt voor de behoeften van de huidige kabel. De oorspronkelijke goede ervaring kan dan geen garantie bieden voor een goede toekomstige werking van de kabel. De laatste jaren worden papiergeïsoleerde kabels nog maar zelden gebruikt.
2.2.PVC
PVC wordt nog steeds gebruikt als isolatiemateriaal voor 1kV-laagspanningskabels en is tevens een mantelmateriaal. PVC in kabelisolatie wordt echter snel vervangen door XLPE, en de toepassing in mantels wordt snel vervangen door lineair lagedichtheidspolyethyleen (LLDPE), mediumdichtheidspolyethyleen (MDPE) of hogedichtheidspolyethyleen (HDPE). Bovendien hebben niet-pvc-kabels lagere levenscycluskosten.
2.3. Polyethyleen (PE)
Lagedichtheidspolyethyleen (LDPE) werd ontwikkeld in de jaren 30 en wordt nu gebruikt als basishars voor vernet polyethyleen (XLPE) en waterbestendige, met bomen vernet polyethyleen (WTR-XLPE). In thermoplastische toestand is de maximale bedrijfstemperatuur van polyethyleen 75 °C, wat lager is dan de bedrijfstemperatuur van met papier geïsoleerde kabels (80-90 °C). Dit probleem is opgelost met de komst van vernet polyethyleen (XLPE), dat de bedrijfstemperatuur van met papier geïsoleerde kabels kan evenaren of overtreffen.
2.4.Vernet polyethyleen (XLPE)
XLPE is een thermohardend materiaal dat wordt gemaakt door lagedichtheidspolyethyleen (LDPE) te mengen met een vernettingsmiddel (zoals peroxide).
De maximale geleidertemperatuur van de geïsoleerde XLPE-kabel is 90 °C, de overbelastingstest is maximaal 140 °C en de kortsluittemperatuur kan 250 °C bereiken. XLPE heeft uitstekende diëlektrische eigenschappen en kan worden gebruikt in het spanningsbereik van 600 V tot 500 kV.
2.5. Waterbestendige boom Vernet polyethyleen (WTR-XLPE)
Het fenomeen van waterbomen verkort de levensduur van XLPE-kabels. Er zijn veel manieren om waterbomengroei te verminderen, maar een van de meest gangbare is het gebruik van speciaal ontwikkelde isolatiematerialen die waterbomengroei remmen, genaamd waterbestendig, met bomen vernet polyethyleen WTR-XLPE.
2.6. Ethyleenpropyleenrubber (EPR)
EPR is een thermohardend materiaal, gemaakt van etheen, propeen (soms een derde monomeer), en het copolymeer van de drie monomeren heet etheen-propeen-dieenrubber (EPDM). Over een breed temperatuurbereik blijft EPR altijd zacht en heeft het een goede coronaweerstand. Het diëlektrische verlies van EPR-materiaal is echter aanzienlijk hoger dan dat van XLPE en WTR-XLPE.
3. Isolatievulkanisatieproces
Het crosslinkingproces is specifiek voor het gebruikte polymeer. De productie van gecrosslinkte polymeren begint met een matrixpolymeer, waarna stabilisatoren en crosslinkers worden toegevoegd om een mengsel te vormen. Het crosslinkingproces voegt meer verbindingspunten toe aan de moleculaire structuur. Eenmaal gecrosslinkt, blijft de moleculaire keten van het polymeer elastisch, maar kan niet volledig worden doorgesneden tot een vloeibare smelt.
4. Geleiderafscherming en isolerende afschermingsmaterialen
De halfgeleidende afschermingslaag wordt geëxtrudeerd op het buitenoppervlak van de geleider en isolatie om het elektrische veld te egaliseren en het elektrische veld in de geïsoleerde kabelkern te beheersen. Dit materiaal bevat een technisch hoogwaardige koolstofzwarte laag, waardoor de afschermingslaag van de kabel een stabiele geleidbaarheid binnen het vereiste bereik bereikt.
Plaatsingstijd: 12-04-2024