Базова структура силового кабелю розроблена шарами, причому кожен шар виконує певні функції для забезпечення безпечної, ефективної та надійної передачі електричної енергії від джерела виробництва електроенергії до кінцевого користувача. Така модульна конструкція дозволяє кабелям адаптуватися до різних вимог, від розподілу низької напруги до передачі надвисокої напруги, а також витримувати механічні, хімічні та екологічні навантаження під час монтажу та тривалої експлуатації.
Детальна структура та функції такі:
1. Провідник (провідна жила)
Функція: Служить основним каналом для передачі електричної енергії, проведення струму та визначення струмопровідної здатності кабелю та його ефективності провідності.
Матеріали та процеси: Зазвичай виготовляються з високопровідної відпаленої міді (низький питомий опір, хороша гнучкість) або твердотягнутих алюмінієвих провідників. Щоб збалансувати гнучкість і міцність, провідники часто формуються шляхом регулярного скручення кількох тонких дротів. Форми їх поперечного перерізу оптимізовані для щільного заповнення ізоляційного простору та покращення тепловіддачі.
2. Захисні шари
Функція: Ця пара напівпровідникових шарів утворює «вирівнювальну систему», що має вирішальне значення для забезпечення рівномірного розподілу електричного поля в кабелях середньої та високої напруги.
Екран провідника: Щільно нанесений на поверхню провідника, він заповнює мікроскопічні нерівності та проміжки всередині багатожильного провідника, запобігаючи коронному розряду та локальному електричному деревцюванню.
Ізоляційний екран: Щільно прилягаючи до зовнішньої поверхні ізоляційного шару, він вирівнює електричне поле та забезпечує плавний перехід до зовнішнього металевого екрануючого шару.
Матеріал: Обидва є зшивними напівпровідниковими матеріалами, об'ємний опір яких зазвичай контролюється в діапазоні від 10² до 10⁵ Ом·см.
3. Ізоляційний шар
Функція: Забезпечує електричну ізоляцію, витримуючи робочу напругу та перенапругу для запобігання пробою або витоку.
Матеріали: Основний матеріал - цеЗшитий поліетилен (XLPE)Етиленпропіленовий каучук (EPR) використовується для середньої напруги та високої гнучкості. Полівінілхлорид (ПВХ) переважно використовується в низьковольтних розподільчих мережах.
4. Шар металевого екрану
Функція: Забезпечує шлях для струму короткого замикання, електромагнітне екранування та захист від заземлення.
Форми:Мідна стрічкаекранування, екранування мідним дротяним обплетенням або гофровані металеві оболонки (які також забезпечують функцію радіального водонепроникного бар'єру).
5. Шар заповнення
Функція: Заповнює порожнечі в багатожильних кабелях для підтримки структурної стабільності, а також забезпечує додаткову амортизацію та захист від вологи.
Матеріал: Негігроскопічні матеріали, такі як поліпропіленовий (ПП) шнур або водонепроникні мотузки.
6. Внутрішня оболонка
Функція: Захищає металевий захисний шар від корозії та забезпечує попередній радіальний водо- та вологозахисний бар'єр.
Матеріали: Оболонки з екструдованого поліетилену (ПЕ) або полівінілхлориду (ПВХ). Для застосувань, що вимагають хорошої водонепроникності, часто використовуються ламіновані оболонки з алюмінію та поліетилену.
7. Броня
Функція: Забезпечує механічний захист від зминання під час безпосереднього закопування, розтягування під час встановлення та розтягування під час укладання підводних човнів.
Типи: сталева стрічкова броня (головним чином для опору стиску) або сталева дротяна броня (для міцності на розтяг).
8. Зовнішня оболонка
Функція: Зовнішній шар захисту, стійкий до корозії навколишнього середовища.
Матеріал: ПВХ або ПЕ оболонка, з можливістю розробки спеціальних вогнестійких, безгалогенних та низькодимних матеріалів оболонки.
9. Спеціальні конструкції
Гідроізоляційна конструкція: гофровані металеві оболонки або водоблокувальний порошок/стрічки/гелі.
Вогнезахисна конструкція: керамічно піддається силіконовій гумі, слюдяні стрічки або матеріали з низьким вмістом диму та нульовим вмістом галогенів (LSZH).
Розумна інтеграція: Деякі кабелі інтегрують волоконно-оптичні блоки для вимірювання температури або зв'язку.
10. Приклад структури (високовольтний одножильний кабель)
Мідний провідник → Екран провідника → Ізоляція з XLPE → Екран ізоляції → Гофрований металевий екран → Внутрішня оболонка з PE → Броня зі сталевого дроту → Зовнішня оболонка.
11. Підсумок
Силовий кабель – це точно спроектований системний продукт. Вибір матеріалів та реалізація процесів для кожного шару суттєво впливають на ефективність передачі кабелю, термін служби та рівень безпеки. Сучасні кабельні технології розвиваються в напрямку вищих рівнів напруги, більшої ємності, вищої надійності, підвищеного інтелекту та покращеної екологічної стійкості.
Час публікації: 18 грудня 2025 р.