Kablo yapısı basit görünse de, aslında her bir bileşeninin kendine özgü önemli bir amacı vardır; bu nedenle, kablonun üretim aşamasında her bir bileşen malzemesi dikkatlice seçilmelidir ki, bu malzemelerden yapılan kablonun çalışma sırasında güvenilirliği sağlanabilsin.
1. İletken malzeme
Tarihsel olarak, elektrik kablosu iletkenlerinde kullanılan malzemeler bakır ve alüminyumdu. Sodyum da kısa bir süre denendi. Bakır ve alüminyum daha iyi elektrik iletkenliğine sahiptir ve aynı akımı iletirken bakır miktarı nispeten daha azdır, bu nedenle bakır iletkenin dış çapı alüminyum iletkeninkinden daha küçüktür. Alüminyumun fiyatı bakırdan önemli ölçüde daha düşüktür. Ek olarak, bakırın yoğunluğu alüminyumdan daha yüksek olduğundan, akım taşıma kapasitesi aynı olsa bile, alüminyum iletkenin kesiti bakır iletkeninkinden daha büyüktür, ancak alüminyum iletkenli kablo yine de bakır iletkenli kablodan daha hafiftir.
2. Yalıtım malzemeleri
Orta gerilim güç kablolarında kullanılabilecek birçok yalıtım malzemesi vardır; bunlar arasında 100 yılı aşkın süredir başarıyla kullanılan, teknolojik olarak olgunlaşmış emprenye edilmiş kağıt yalıtım malzemeleri de bulunmaktadır. Günümüzde ekstrüde polimer yalıtım yaygın olarak kabul görmektedir. Ekstrüde polimer yalıtım malzemeleri arasında PE (LDPE ve HDPE), XLPE, WTR-XLPE ve EPR yer almaktadır. Bu malzemeler hem termoplastik hem de termoset özelliktedir. Termoplastik malzemeler ısıtıldığında deforme olurken, termoset malzemeler çalışma sıcaklıklarında şekillerini korurlar.
2.1. Kağıt izolasyon
Çalışmalarının başlangıcında, kağıt yalıtımlı kablolar yalnızca küçük bir yük taşır ve nispeten iyi bakıma ihtiyaç duyarlar. Ancak, elektrik kullanıcıları kabloların taşıdığı yükü giderek artırmaya devam ettikçe, orijinal kullanım koşulları artık mevcut kablonun ihtiyaçlarına uygun olmaktan çıkar; bu nedenle, ilk olumlu deneyim, kablonun gelecekteki çalışmasının iyi olacağını garanti edemez. Son yıllarda, kağıt yalıtımlı kablolar nadiren kullanılmaktadır.
2.2.PVC
PVC, düşük voltajlı 1 kV kablolar için yalıtım malzemesi olarak ve aynı zamanda kılıf malzemesi olarak hala kullanılmaktadır. Bununla birlikte, PVC'nin kablo yalıtımındaki kullanımı hızla XLPE ile, kılıftaki kullanımı ise hızla lineer düşük yoğunluklu polietilen (LLDPE), orta yoğunluklu polietilen (MDPE) veya yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) ile değiştirilmektedir ve PVC içermeyen kabloların yaşam döngüsü maliyetleri daha düşüktür.
2.3. Polietilen (PE)
Düşük yoğunluklu polietilen (LDPE), 1930'larda geliştirilmiş olup günümüzde çapraz bağlı polietilen (XLPE) ve suya dayanıklı üç çapraz bağlı polietilen (WTR-XLPE) malzemeleri için temel reçine olarak kullanılmaktadır. Termoplastik haldeyken polietilenin maksimum çalışma sıcaklığı 75 °C'dir; bu da kağıt yalıtımlı kabloların çalışma sıcaklığından (80~90 °C) daha düşüktür. Çapraz bağlı polietilenin (XLPE) ortaya çıkmasıyla bu sorun çözülmüş ve XLPE, kağıt yalıtımlı kabloların çalışma sıcaklığına ulaşabilmekte veya bu sıcaklığı aşabilmektedir.
2.4.Çapraz bağlı polietilen (XLPE)
XLPE, düşük yoğunluklu polietilenin (LDPE) bir çapraz bağlayıcı madde (örneğin peroksit) ile karıştırılmasıyla elde edilen, ısıyla sertleşen bir malzemedir.
XLPE yalıtımlı kablonun maksimum iletken çalışma sıcaklığı 90 °C, aşırı yük testi 140 °C'ye kadar, kısa devre sıcaklığı ise 250 °C'ye ulaşabilir. XLPE mükemmel dielektrik özelliklere sahiptir ve 600V ile 500kV arasındaki voltaj aralığında kullanılabilir.
2.5. Suya dayanıklı ağaç Çapraz bağlı polietilen (WTR-XLPE)
Su ağacı fenomeni, XLPE kabloların kullanım ömrünü kısaltır. Su ağacı oluşumunu azaltmanın birçok yolu vardır, ancak en yaygın kabul görenlerden biri, su ağacı oluşumunu engellemek için özel olarak tasarlanmış yalıtım malzemeleri kullanmaktır; bu malzemelere su geçirmez ağaç çapraz bağlı polietilen (WTR-XLPE) denir.
2.6. Etilen propilen kauçuk (EPR)
EPR, etilen, propilen (bazen üçüncü bir monomer) ve bu üç monomerin kopolimeri olan etilen propilen dien kauçuk (EPDM)'dan yapılan termoset bir malzemedir. Geniş bir sıcaklık aralığında EPR her zaman yumuşak kalır ve iyi korona direncine sahiptir. Bununla birlikte, EPR malzemesinin dielektrik kaybı, XLPE ve WTR-XLPE'ye göre önemli ölçüde daha yüksektir.
3. Yalıtım vulkanizasyon işlemi
Çapraz bağlama işlemi, kullanılan polimere özgüdür. Çapraz bağlı polimerlerin üretimi, bir matris polimeriyle başlar ve daha sonra stabilizatörler ve çapraz bağlayıcılar eklenerek bir karışım oluşturulur. Çapraz bağlama işlemi, moleküler yapıya daha fazla bağlantı noktası ekler. Çapraz bağlandıktan sonra, polimer moleküler zinciri elastik kalır, ancak tamamen sıvı bir eriyik haline gelemez.
4. İletken koruma ve yalıtım koruma malzemeleri
Yarı iletken koruyucu tabaka, elektrik alanını homojen hale getirmek ve elektrik alanını kablo yalıtımlı çekirdeğinde tutmak için iletkenin ve yalıtımın dış yüzeyine ekstrüzyon yöntemiyle uygulanır. Bu malzeme, kablonun koruyucu tabakasının gerekli aralıkta istikrarlı bir iletkenlik elde etmesini sağlamak için mühendislik sınıfı karbon siyahı malzeme içerir.
Yayın tarihi: 12 Nisan 2024