Solució d'Optimització de Selecció de Materials i Estructura

​I. Fons​
Els cables elèctrics, que serveixen com a mitjà central per transmetre energia elèctrica i senyals, tenen un rendiment que afecta directament l'eficiència del sistema, la seguretat operativa i la estabilitat a llarg termini. En condicions d'operació complexes, problemes com la insuficiència de les propietats elèctriques dels materials conductors, l'envejeciment/fal·la de les capes d'aïllament o una protecció mecànica feble poden conduir fàcilment a un augment de la pèrdua d'energia, un risc més elevat de circuits tancats i fins i tot riscos d'incendi. Per tant, seleccionar científicament els materials i optimitzar l'estructura per millorar el rendiment general del cable és crític per assegurar el funcionament fiable dels sistemes d'energia i comunicacions.

​II. Solució​
​1. Optimització del Material Conductor: Equilibrant la Conductivitat i l'Economia​

• ​Estratègia Central:​​ Prioritzeu l'ús de cobre sense oxigen (OFC) d'alta purezza. La seva conductivitat supera els 58 MS/m, molt més enllà de l'alumini (aprox. 35 MS/m), reduint significativament les pèrdues de calor Joule (I²R) durant la transmissió i millorant l'eficiència energètica.
• ​Segmentació dels Escenaris:​​
• ​Aplicacions de Mitjana/Curta Distància i Alta Corrent:​​ Insisteix en els conductors de cobre. El disseny de l'àrea de secció ha de complir els requisits d'ampacitat (p. ex., cables d'energia ≥70mm²), assegurant una impedància baixa i una generació de calor baixa.
• ​Transmissió Aerià de Llarga Distància:​​ Seleccioneu alliages conductors d'alumini (sèrie AA-8000). Per a una ampacitat equivalent, és aproximadament un 50% més lleuger que el cobre, reduint significativament les càrregues de les torres i els costos d'instal·lació. Nota: Els punts de connexió del conductor d'alumini requereixen un tractament especial (pasta antiòxid, bolts de torque) per prevenir contactes defectuosos i calentaments.
• ​Solució Innovadora:​​ Per a aplicacions sensibles al cost que requereixen una reducció de pes (p. ex., arneses de cablació de vehicles d'energia nova), es poden seleccionar conductors de Cobre Recobert d'Alumini (CCA), mantenint una alta conductivitat superficial mentre es redueix el pes en aproximadament un 30%.

​2. Reforç de la Capa d'Aïllament: Millorant la Resistència a Altes Temperatures i la Durabilitat​

• ​Material Preferit:​​ Polietilèn Reticulat (XLPE). Les seves avantatges clau inclouen:
• ​Rendiment Tèrmic:​​ La temperatura d'operació contínua arriba als 90°C (30°C més alt que el PE estàndard), amb una temperatura de resistència a curcuits tancats de 250°C, retardant significativament l'envejeciment tèrmic.
• ​Propietats Dielèctriques:​​ La resistivitat volumètrica > 10¹⁴ Ω·cm, la pèrdua dielèctrica de freqüència d'ona < 0,001, assegurant la fiabilitat de l'aïllament en entorns d'alta tensió (p. ex., cables d'energia de 35kV).
• ​Resistència Mecànica:​​ La estructura reticulada augmenta la resistència a la perforació i ofereix una excel·lent resistència a la fractura per tensions ambientals (ESCR).
• ​Resposta a Condicions Especials:​​
• ​Transmissió de Senyals d'Alta Frequència:​​ Utilitzeu aïllament de PE físicament/químicament espumat per reduir la constant dielèctrica (εr≈1,4), minimitzant l'atenuació del senyal.
• ​Entorns de Temperatures Extremes:​​ Utilitzeu aïllament de fluoroplàstic resistent a altes temperatures (p. ex., ETFE), amb una temperatura d'operació d'150°C.

​3. Optimització del Disseny Estructural: Protecció Mecànica i Millora de la Seguretat​

• ​Sistema de Protecció en Capes:​​
• ​Capa de Ompliment:​​ Ompliu els espais dins dels conductors estrangulats amb fils absorbents d'aigua (resina poliacrilàtica superabsorbent) o compostos aïllants d'aigua per aconseguir una barrera longitudinal contra l'aigua (compliant amb IEC 60502). Per a cables multicore, utilitzeu corda de ompliment de polipropil·lè per assegurar la integritat circular.
• ​Aïllament Intern:​​ Seleccioneu Polietilèn de Alta Densitat (HDPE) o Poliuretà Termoplàstic (TPU) per proporcionar resistència radial a l'aigua i resistència a la compressió lateral (resistència a la compressió ≥2000N/100mm).
• ​Blindatge (Opcional):​​
• Entorns de forta stress mecànica (p. ex., enterrament directe): Utilitzeu blindatge de cinta d'acer galvanitzat (gruix ≥ 0,2mm).
• Requereix resistència a la torsió (p. ex., cables mineros): Utilitzeu blindatge de filferro fin d'acer.
• ​Aïllament Extern:​​
• ​Protecció Bàsica:​​ Clorur de polivinil (PVC), econòmic amb bona resistència meteorològica (temperatura d'operació: -20°C ~ 70°C).
• ​Seguretat Millorada:​​ Compost Baix Fum Zero Halògens (LSZH), Índex d'Oxigen ≥32, densitat de fum Dₛ ≤60 (compliant amb GB/T 19666), reduint significativament l'emissió de gasos tàxics (HCl <5mg/g) i el risc d'obscuració visual durant incendis.
• ​Resistència a l'Abastament:​​ Aïllament de Nitril 12, Duresa Rockwell R120, adequat per a aplicacions de flexió dinàmica com cables de cadena de robots.
• ​Disseny de Compatibilitat Electromagnètica (EMC):​​ Afegiu una pantalla de filferro de cobre (cobertura ≥85%) per a cables de mitja/alta tensió. Per a cables de variador de freqüència (VFD), utilitzeu una pantalla doble de fita composta d'alumini-poliestèr + trença de cobre estaniat per suprimir la interferència d'alta freqüència (≥60dB d'atenuació en la banda de 30MHz~1GHz).

​III. Resum del Valor de l'Esquema​
A través de la selecció específica del conductor per escenari (cobre/alumini), s'aconsegueix un equilibri dinàmic entre l'eficiència de la conductivitat i el cost. L'aïllament XLPE assegura l'estabilitat dielèctrica en entorns de temperatures altes. L'estructura compost multilayer (Ompliment + Aïllament + Blindatge Opcional) construeix barreres mecàniques i contra incendis. Aquest esquema redueix les pèrdues de transmissió del cable en un 15%~20% (Cobre vs. Alumini), allarga la vida útil més enllà de 30 anys (XLPE vs. PVC), i redueix el risc d'incendi en un 70% (LSZH vs. PVC) gràcies a l'aïllament retardant de flames, complint de manera integral els requisits bàsics d'eficiència, seguretat i estabilitat.