A estrutura do cable semella sinxela; de feito, cada compoñente ten o seu propio propósito importante, polo que o material de cada compoñente debe seleccionarse coidadosamente ao fabricar o cable, para garantir a fiabilidade do cable feito con estes materiais durante o funcionamento.
1. Material condutor
Historicamente, os materiais empregados para os condutores dos cables de alimentación eran o cobre e o aluminio. Tamén se probou brevemente co sodio. O cobre e o aluminio teñen unha mellor condutividade eléctrica e a cantidade de cobre é relativamente menor cando se transmite a mesma corrente, polo que o diámetro exterior do condutor de cobre é menor que o do condutor de aluminio. O prezo do aluminio é significativamente menor que o do cobre. Ademais, debido a que a densidade do cobre é maior que a do aluminio, mesmo se a capacidade de carga de corrente é a mesma, a sección transversal do condutor de aluminio é maior que a do condutor de cobre, pero o cable condutor de aluminio segue sendo máis lixeiro que o cable condutor de cobre.
2. Materiais de illamento
Hai moitos materiais illantes que os cables de alimentación de media tensión poden empregar, mesmo materiais illantes de papel impregnado tecnoloxicamente maduros, que se levan utilizando con éxito durante máis de 100 anos. Hoxe en día, o illamento de polímero extruído ten unha ampla aceptación. Os materiais illantes de polímero extruído inclúen PE (LDPE e HDPE), XLPE, WTR-XLPE e EPR. Estes materiais son termoplásticos e termoestables. Os materiais termoplásticos deformábanse ao quentarse, mentres que os materiais termoestables manteñen a súa forma ás temperaturas de funcionamento.
2.1. Illamento de papel
Ao comezo do seu funcionamento, os cables illados con papel só soportan unha pequena carga e están relativamente ben mantidos. Non obstante, os usuarios máis avanzados seguen a facer que o cable soporte cargas cada vez máis elevadas, as condicións de uso orixinais xa non son axeitadas para as necesidades do cable actual, polo que a boa experiencia orixinal non pode representar un bo funcionamento futuro do cable. Nos últimos anos, os cables illados con papel utilizáronse raramente.
2.2.PVC
O PVC aínda se usa como material illante para cables de baixa tensión de 1 kV e tamén é un material de revestimento. Non obstante, a aplicación do PVC no illamento de cables está a ser substituída rapidamente polo XLPE, e a aplicación en revestimentos está a ser substituída rapidamente polo polietileno lineal de baixa densidade (LLDPE), o polietileno de media densidade (MDPE) ou o polietileno de alta densidade (HDPE), e os cables que non son de PVC teñen custos do ciclo de vida máis baixos.
2.3. Polietileno (PE)
O polietileno de baixa densidade (LDPE) desenvolveuse na década de 1930 e agora utilízase como resina base para materiais de polietileno reticulado (XLPE) e polietileno reticulado resistente á auga (WTR-XLPE). No estado termoplástico, a temperatura máxima de funcionamento do polietileno é de 75 °C, que é inferior á temperatura de funcionamento dos cables illados en papel (80~90 °C). Este problema resolveuse coa chegada do polietileno reticulado (XLPE), que pode igualar ou superar a temperatura de servizo dos cables illados en papel.
2.4.Polietileno reticulado (XLPE)
O XLPE é un material termoendurecible que se fabrica mesturando polietileno de baixa densidade (LDPE) cun axente reticulante (como o peróxido).
A temperatura máxima de funcionamento do condutor do cable illado con XLPE é de 90 °C, a proba de sobrecarga é de ata 140 °C e a temperatura de curtocircuíto pode alcanzar os 250 °C. O XLPE ten excelentes características dieléctricas e pódese usar no rango de tensión de 600 V a 500 kV.
2.5. Árbore resistente á auga Polietileno reticulado (WTR-XLPE)
O fenómeno da árbore acuática reduce a vida útil do cable XLPE. Hai moitas maneiras de reducir o crecemento das árbores acuáticas, pero unha das máis comúnmente aceptadas é usar materiais de illamento especialmente deseñados para inhibir o crecemento das árbores acuáticas, chamados WTR-XLPE de polietileno reticulado resistente á auga.
2.6. Caucho de etilenopropileno (EPR)
O EPR é un material termoendurecible feito de etileno, propileno (ás veces un terceiro monómero) e o copolímero dos tres monómeros chámase caucho de etileno propileno dieno (EPDM). Nun amplo rango de temperaturas, o EPR sempre permanece brando e ten unha boa resistencia á coroa. Non obstante, a perda dieléctrica do material EPR é significativamente maior que a do XLPE e o WTR-XLPE.
3. Proceso de vulcanización do illamento
O proceso de reticulación é específico do polímero empregado. A fabricación de polímeros reticulados comeza cun polímero matriz e, a continuación, engádense estabilizadores e reticulantes para formar unha mestura. O proceso de reticulación engade máis puntos de conexión á estrutura molecular. Unha vez reticulada, a cadea molecular do polímero permanece elástica, pero non se pode cortar completamente nunha masa fundida fluída.
4. Materiais de blindaxe de condutores e illantes
A capa de blindaxe semicondutora extrúese na superficie exterior do condutor e do illamento para uniformizar o campo eléctrico e conter o campo eléctrico no núcleo illado do cable. Este material contén un material de negro de carbono de grao de enxeñaría para permitir que a capa de blindaxe do cable alcance unha condutividade estable dentro do rango requirido.
Data de publicación: 12 de abril de 2024