Cấu trúc của cáp có vẻ đơn giản, trên thực tế, mỗi thành phần của nó đều có mục đích quan trọng riêng, do đó, mỗi vật liệu thành phần phải được lựa chọn cẩn thận khi sản xuất cáp, để đảm bảo độ tin cậy của cáp được làm từ những vật liệu này trong quá trình vận hành.
1. Vật liệu dẫn điện
Trước đây, vật liệu được sử dụng làm dây dẫn cáp điện là đồng và nhôm. Natri cũng đã được thử nghiệm trong thời gian ngắn. Đồng và nhôm có độ dẫn điện tốt hơn, và lượng đồng tương đối ít hơn khi truyền cùng một dòng điện, do đó đường kính ngoài của dây dẫn đồng nhỏ hơn dây dẫn nhôm. Giá thành của nhôm thấp hơn đáng kể so với đồng. Ngoài ra, do mật độ của đồng lớn hơn nhôm, ngay cả khi khả năng dẫn điện là như nhau, tiết diện của dây dẫn nhôm cũng lớn hơn dây dẫn đồng, nhưng cáp nhôm vẫn nhẹ hơn cáp đồng.
2. Vật liệu cách nhiệt
Có nhiều loại vật liệu cách điện mà cáp điện trung thế có thể sử dụng, bao gồm cả vật liệu cách điện giấy tẩm công nghệ cao, đã được sử dụng thành công trong hơn 100 năm qua. Ngày nay, vật liệu cách điện polymer đùn đã được chấp nhận rộng rãi. Vật liệu cách điện polymer đùn bao gồm PE (LDPE và HDPE), XLPE, WTR-XLPE và EPR. Các vật liệu này vừa là vật liệu nhiệt dẻo vừa là vật liệu nhiệt rắn. Vật liệu nhiệt dẻo biến dạng khi bị nung nóng, trong khi vật liệu nhiệt rắn vẫn giữ nguyên hình dạng ở nhiệt độ vận hành.
2.1. Cách điện bằng giấy
Ban đầu, cáp cách điện giấy chỉ chịu tải trọng nhỏ và được bảo dưỡng tương đối tốt. Tuy nhiên, người sử dụng điện liên tục tăng tải trọng của cáp, khiến điều kiện sử dụng ban đầu không còn phù hợp với nhu cầu của cáp hiện tại, nên kinh nghiệm sử dụng tốt ban đầu không thể đảm bảo cáp hoạt động tốt trong tương lai. Trong những năm gần đây, cáp cách điện giấy ít được sử dụng.
2.2.PVC
PVC vẫn được sử dụng làm vật liệu cách điện cho cáp điện áp thấp 1kV và cũng là vật liệu vỏ bọc. Tuy nhiên, việc sử dụng PVC trong cách điện cáp đang nhanh chóng được thay thế bằng XLPE, và việc sử dụng vỏ bọc cũng đang nhanh chóng được thay thế bằng polyethylene tuyến tính mật độ thấp (LLDPE), polyethylene mật độ trung bình (MDPE) hoặc polyethylene mật độ cao (HDPE), và cáp không phải PVC có chi phí vòng đời thấp hơn.
2.3. Polyetylen (PE)
Polyethylene mật độ thấp (LDPE) được phát triển vào những năm 1930 và hiện được sử dụng làm nhựa nền cho vật liệu polyethylene liên kết ngang (XLPE) và polyethylene liên kết ngang cây chống thấm nước (WTR-XLPE). Ở trạng thái nhiệt dẻo, nhiệt độ hoạt động tối đa của polyethylene là 75°C, thấp hơn nhiệt độ hoạt động của cáp cách điện bằng giấy (80~90°C). Vấn đề này đã được giải quyết với sự ra đời của polyethylene liên kết ngang (XLPE), có thể đạt hoặc vượt quá nhiệt độ hoạt động của cáp cách điện bằng giấy.
2.4.Polyetylen liên kết ngang (XLPE)
XLPE là vật liệu nhiệt rắn được tạo ra bằng cách trộn polyethylene mật độ thấp (LDPE) với chất tạo liên kết ngang (như peroxide).
Nhiệt độ làm việc tối đa của ruột dẫn của cáp cách điện XLPE là 90°C, thử nghiệm quá tải lên tới 140°C và nhiệt độ ngắn mạch có thể đạt tới 250°C. XLPE có đặc tính điện môi tuyệt vời và có thể được sử dụng trong dải điện áp từ 600V đến 500kV.
2.5. Cây chống thấm nước Polyetylen liên kết ngang (WTR-XLPE)
Hiện tượng cây ngập nước sẽ làm giảm tuổi thọ của cáp XLPE. Có nhiều cách để hạn chế sự phát triển của cây ngập nước, nhưng một trong những cách được chấp nhận phổ biến nhất là sử dụng vật liệu cách điện được thiết kế đặc biệt để ức chế sự phát triển của cây ngập nước, được gọi là polyethylene liên kết ngang chống nước WTR-XLPE.
2.6. Cao su etylen propylen (EPR)
EPR là vật liệu nhiệt rắn được tạo thành từ etylen và propylen (đôi khi là monome thứ ba), và đồng trùng hợp của ba monome này được gọi là cao su etylen propylen dien (EPDM). Trong phạm vi nhiệt độ rộng, EPR luôn mềm mại và có khả năng chống corona tốt. Tuy nhiên, tổn thất điện môi của vật liệu EPR cao hơn đáng kể so với XLPE và WTR-XLPE.
3. Quá trình lưu hóa cách điện
Quá trình liên kết chéo phụ thuộc vào loại polymer được sử dụng. Việc sản xuất polymer liên kết chéo bắt đầu bằng một polymer nền, sau đó thêm chất ổn định và chất liên kết chéo để tạo thành hỗn hợp. Quá trình liên kết chéo bổ sung thêm nhiều điểm kết nối vào cấu trúc phân tử. Sau khi liên kết chéo, chuỗi phân tử polymer vẫn giữ được tính đàn hồi, nhưng không thể bị cắt đứt hoàn toàn thành dạng lỏng.
4. Vật liệu che chắn dây dẫn và vật liệu che chắn cách điện
Lớp chắn bán dẫn được đùn trên bề mặt ngoài của lõi dẫn và lớp cách điện để đồng đều điện trường và giữ điện trường trong lõi cách điện của cáp. Vật liệu này chứa vật liệu cacbon đen đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, cho phép lớp chắn của cáp đạt được độ dẫn điện ổn định trong phạm vi yêu cầu.
Thời gian đăng: 12-04-2024