Penyelesaian Pilihan Bahan yang Mampu dan Skim Pengoptimuman Struktur

​I. Latar Belakang​
Kabel elektrik, sebagai medium utama untuk menghantar tenaga dan isyarat elektrik, mempunyai prestasi yang secara langsung mempengaruhi kecekapan sistem, keselamatan operasi, dan kestabilan jangka panjang. Dalam keadaan operasi yang kompleks, masalah seperti sifat elektrik bahan konduktor yang tidak mencukupi, penuaan/gagal lapisan isolasi, atau perlindungan mekanikal yang lemah boleh dengan mudah menyebabkan peningkatan kehilangan tenaga, risiko korsleting yang lebih tinggi, dan bahkan risiko kebakaran. Oleh itu, pemilihan bahan secara saintifik dan pengoptimuman struktur untuk meningkatkan prestasi keseluruhan kabel adalah penting untuk memastikan operasi yang dapat dipercayai bagi sistem kuasa dan komunikasi.

​II. Penyelesaian​
​1. Pengoptimuman Bahan Konduktor: Mencapai Keseimbangan Antara Kebolehkonduksian dan Ekonomi​

• ​Strategi Utama:​​ Berikan keutamaan kepada penggunaan tembaga bebas oksigen (OFC) berkepekatan tinggi. Kebolehkonduksiannya melebihi 58 MS/m, jauh melampau dari aluminium (sekitar 35 MS/m), mengurangkan kehilangan haba Joule (I²R losses) semasa penghantaran dan meningkatkan kecekapan tenaga.
• ​Pengelasan Skenario:​​
• ​Aplikasi Jarak Sederhana/Pendek & Arus Tinggi:​​ Tetapkan penggunaan konduktor tembaga. Reka bentuk luas keratan rentas mesti memenuhi keperluan kapasiti arus (contohnya, kabel kuasa ≥70mm²), memastikan rintangan rendah dan pembentukan haba yang rendah.
• ​Penghantaran Udara Jarak Jauh:​​ Pilih aloi aluminium konduktif (siri AA-8000). Untuk kapasiti arus yang setara, ia kira-kira 50% lebih ringan daripada tembaga, mengurangkan beban menara dan kos pemasangan. Catatan: Titik sambungan konduktor aluminium memerlukan rawatan khas (pasta antioksidan, mur tork) untuk mencegah hubungan yang buruk dan pemanasan.
• ​Penyelesaian Inovatif:​​ Untuk aplikasi yang peka terhadap kos dan memerlukan pengurangan berat (contohnya, harnes kabel kenderaan tenaga baru), konduktor Tembaga-Timbal Aluminium (CCA) boleh dipilih, mengekalkan kebolehkonduksian permukaan yang tinggi sambil mengurangkan berat sekitar 30%.

​2. Penguatan Lapisan Isolasi: Meningkatkan Ketahanan Suhu Tinggi dan Ketahanan​

• ​Bahan Pilihan:​​ Polietilena Silang (XLPE). Kelebihan utamanya termasuk:
• ​Kinerja Termal:​​ Suhu operasi berterusan mencapai 90°C (30°C lebih tinggi daripada PE standard), suhu tahan korsleting 250°C, secara signifikan mengurangkan penuaan termal.
• ​Sifat Dielektrik:​​ Rintangan isi padu > 10¹⁴ Ω·cm, kehilangan dielektrik frekuensi kuasa < 0.001, memastikan kebolehpercayaan isolasi dalam persekitaran tegangan tinggi (contohnya, kabel kuasa 35kV).
• ​Kekuatan Mekanikal:​​ Struktur silang meningkatkan ketahanan terhadap potongan dan memberikan ketahanan ESCR yang luar biasa.
• ​Tanggapan Kepada Kondisi Khas:​​
• ​Penghantaran Isyarat Frekuensi Tinggi:​​ Gunakan isolasi PE berbusa fizikal/kimia untuk mengurangkan pemalar dielektrik (εr≈1.4), mengurangkan pengurangan isyarat.
• ​Persekitaran Suhu Ekstrem:​​ Gunakan isolasi fluoplastik tahan suhu tinggi (contohnya, ETFE), dengan suhu operasi hingga 150°C.

​3. Pengoptimuman Reka Bentuk Struktur: Perlindungan Mekanikal dan Peningkatan Keselamatan​

• ​Sistem Perlindungan Bertingkat:​​
• ​Lapisan Isi:​​ Isikan jurang di antara konduktor stranded dengan benang serap air (resin poliakrilat super serap) atau bahan serap air untuk mencapai penghalang air longitudinal (mematuhi IEC 60502). Untuk kabel multi-inti, gunakan tali pengisi polipropilena untuk memastikan integriti bulat.
• ​Sheath Dalaman:​​ Pilih Polietilena Berketumpatan Tinggi (HDPE) atau Poliuretan Termoda (TPU) untuk memberikan ketahanan air radial dan ketahanan terhadap tekanan lateral (ketahanan hancur ≥2000N/100mm).
• ​Armoring (Pilihan):​​
• Persekitaran stres mekanikal berat (contohnya, pengebumian langsung): Gunakan armor pita besi tergalvanis (ketebalan ≥ 0.2mm).
• Diperlukan ketahanan terhadap putaran (contohnya, kabel tambang): Gunakan armor anyaman dawai halus baja.
• ​Sheath Luar:​​
• ​Perlindungan Asas:​​ Polivinil Klorida (PVC), ekonomis dengan ketahanan cuaca yang baik (suhu operasi: -20°C ~ 70°C).
• ​Peningkatan Keselamatan:​​ Komposit Asap Rendah Tanpa Halogen (LSZH), Indeks Oksigen ≥32, ketumpatan asap Dₛ ≤60 (mematuhi GB/T 19666), secara signifikan mengurangkan pelepasan gas toksik (HCl <5mg/g) dan risiko pengaburan visual semasa kebakaran.
• ​Ketahanan Aus:​​ Sheath Nylon 12, Keras Rockwell R120, sesuai untuk aplikasi lentur dinamik seperti kabel drag chain robot.
• ​Reka Bentuk Kecocokan Elektromagnetik (EMC):​​ Tambah skrin wayar tembaga (cakupan ≥85%) untuk kabel tegangan sederhana/tinggi. Untuk kabel pemandu frekuensi berubah (VFD), gunakan tapis komposit aluminium-polyster + rajutan tembaga timbal ganda untuk menekan gangguan frekuensi tinggi (≥60dB pengurangan dalam band 30MHz~1GHz).

​III. Ringkasan Nilai Skema​
Melalui pemilihan konduktor spesifik kepada skenario (tembaga/aluminium), keseimbangan dinamik antara kecekapan kebolehkonduksian dan kos dicapai. Insulasi XLPE memastikan kestabilan dielektrik dalam persekitaran suhu tinggi. Struktur komposit bertingkat (Isi + Sheath + Armoring Pilihan) membina penghalang mekanikal dan api. Skema ini mengurangkan kehilangan penghantaran kabel sebanyak 15%~20% (Tembaga vs. Aluminium), memanjangkan tempoh hidup melebihi 30 tahun (XLPE vs. PVC), dan mengurangkan risiko kebakaran sebanyak 70% (LSZH vs. PVC) melalui sheath tahan api, memenuhi secara menyeluruh keperluan inti kecekapan, keselamatan, dan kestabilan.