Mogelijke Materiaalkeuzeoplossing en Structuur optimalisatieschema

​I. Achtergrond​
Elektrische kabels, die dienen als kernmedium voor het overbrengen van elektrische energie en signalen, hebben een prestatie die direct invloed heeft op systeemefficiëntie, bedrijfss veiligheid en langetermijnstabiliteit. Onder complexe werkomstandigheden kunnen problemen zoals onvoldoende elektrische eigenschappen van geleidingsmaterialen, veroudering/fouten in isolatielaagjes of zwakke mechanische bescherming gemakkelijk leiden tot toegenomen energieverlies, verhoogd risico op kortsluitingen en zelfs brandgevaar. Daarom is het wetenschappelijk selecteren van materialen en optimaliseren van de structuur om de algemene kabelprestaties te verbeteren cruciaal voor het waarborgen van de betrouwbare werking van elektriciteits- en communicatiesystemen.

​II. Oplossing​
​1. Optimalisatie van geleidermateriaal: balanceren tussen geleidbaarheid en economie​

• ​Kernstrategie:​​ Geef de voorkeur aan het gebruik van zuurstofvrij koper (OFC) met hoge zuiverheid. Zijn geleidbaarheid is meer dan 58 MS/m, ver overtreffend aluminium (ongeveer 35 MS/m), wat aanzienlijk bijdraagt aan de vermindering van Joule-verwarmingsverliezen (I²R-verliezen) tijdens transmissie en de verbetering van energie-efficiëntie.
• ​Scenario-segmentatie:​​
• ​Middellange/korte afstanden & hoge stroomtoepassingen:​​ Houd vol op koper geleiders. Het ontwerp van de doorsnede moet voldoen aan de ampèrage-eisen (bijvoorbeeld kracht kabels ≥70mm²), zodat er lage impedantie en weinig warmte-ontwikkeling zijn.
• ​Langeafstands bovengrondse transmissie:​​ Kies gelegenheidsgeleidend aluminiumlegering (AA-8000 serie). Voor gelijke ampèrage is het ongeveer 50% lichter dan koper, wat aanzienlijk bijdraagt aan de vermindering van torenbelastingen en installatiekosten. Let op: Aluminium geleideraansluitpunten vereisen speciale behandeling (anti-oxidatie pasta, koppelbouten) om slechte contacten en verwarming te voorkomen.
• ​Innovatieve oplossing:​​ Voor kostengevoelige toepassingen die gewichtsreductie vereisen (bijvoorbeeld bedrading voor nieuwe energievoertuigen), kan men kopergeklede aluminium (CCA) geleiders selecteren, waarmee hoge oppervlakte geleidbaarheid wordt behouden terwijl het gewicht met ongeveer 30% wordt verminderd.

​2. Versterking van isolatielaag: verhoging van hittebestendigheid en duurzaamheid​

• ​Voorkeursmateriaal:​​ Gekruiste polyetheen (XLPE). De belangrijkste voordelen zijn:
• ​Thermische eigenschappen:​​ Continue werktijdtemperatuur bereikt 90°C (30°C hoger dan standaard PE), kortsluiting-bestendigheidstemperatuur van 250°C, wat aanzienlijk bijdraagt aan de vertraging van thermisch verouderen.
• ​Dielectrische eigenschappen:​​ Volumetrische weerstand > 10¹⁴ Ω·cm, netfrequentie dielectrisch verlies < 0,001, waardoor de isolatiebetrouwbaarheid in hoogspanningsomgevingen (bijvoorbeeld 35kV kracht kabels) wordt gegarandeerd.
• ​Mechanische sterkte:​​ De gekruiste structuur verhoogt de doorboringbestendigheid en biedt uitstekende bestendigheid tegen milieu stress scheuren (ESCR).
• ​Reactie op speciale omstandigheden:​​
• ​Hoogfrequente signaaltransmissie:​​ Gebruik fysiek/chemisch gegaasd PE-isolatie om de dielektrische constante (εr≈1,4) te verlagen, wat de signaalverzwakking minimaliseert.
• ​Extreme temperatuuromgevingen:​​ Gebruik hittebestendige fluoroplastische isolatie (bijvoorbeeld ETFE), met een werktemperatuur tot 150°C.

​3. Optimalisatie van structuurontwerp: mechanische bescherming en veiligheidsverbetering​

• ​Gelaagd beschermingssysteem:​​
• ​Vullingslaag:​​ Vullingsgaten binnen gevlochten geleiders met waterafstotende garen (super absorberend polyacrylaat resin) of waterafstotende stoffen om longitudinale waterafstoting te bereiken (overeenkomstig IEC 60502). Voor meerkernkabels, gebruik polypropyleen vullingskoord om cirkelvormige integriteit te garanderen.
• ​Binnenzijde:​​ Selecteer hoog-dichtheid polyetheen (HDPE) of thermoplastische polyurethaan (TPU) om radiale waterafstoting en weerstand tegen laterale compressie (crushresistentie ≥2000N/100mm) te bieden.
• ​Pantser (optioneel):​​
• Zware mechanische belasting omstandigheden (bijvoorbeeld rechtstreekse begraaf): Gebruik geprepareerde staalband pantser (dikte ≥ 0,2mm).
• Torsiedraaiweerstand vereist (bijvoorbeeld mijnkabels): Gebruik fijn staaldraad gebreide pantser.
• ​Buitenzijde:​​
• ​Basisbescherming:​​ Polyvinylchloride (PVC), kosteneffectief met goede weerbestendigheid (werktemperatuur: -20°C ~ 70°C).
• ​Verhoogde veiligheid:​​ Laag rook nul halogeen (LSZH) mengsel, zuurstofindex ≥32, rookdichtheid Dₛ ≤60 (overeenkomstig GB/T 19666), wat aanzienlijk bijdraagt aan de vermindering van giftige gasuitstoot (HCl <5mg/g) en visuele belemmeringsrisico's tijdens branden.
• ​Slijtagebestendigheid:​​ Nylon 12 buitenzijde, Rockwell hardheid R120, geschikt voor dynamische buigtoepassingen zoals robot sleepketel kabels.
• ​Elektromagnetische compatibiliteit (EMC) ontwerp:​​ Voeg een koperdraadscherm toe (dekking ≥85%) voor middel-hoge spanning kabels. Voor variabele frequentie-aandrijving (VFD) kabels, gebruik een aluminium-polyester composiet tape + tinne koper vlecht dubbele scherm om hoge-frequentie storingen te onderdrukken (≥60dB demping in de 30MHz~1GHz band).

​III. Samenvatting van schema-waarde​
Door scenario-specifieke geleiderselectie (koper/aluminium) wordt een dynamisch evenwicht bereikt tussen geleidbarefficiëntie en kosten. De XLPE-isolatie garandeert dielectrische stabiliteit in hoge temperatuuromgevingen. De meerkern-compositestructuur (Vulling + Buitenmantel + Optioneel Pantser) bouwt mechanische en brandbarrières op. Dit schema vermindert kabeltransmissieverlies met 15%~20% (Koper vs. Aluminium), verlengt de levensduur tot meer dan 30 jaar (XLPE vs. PVC), en vermindert brandrisico met 70% (LSZH vs. PVC) door de vlamwerende buitenmantel, wat de kernvereisten van efficiëntie, veiligheid en stabiliteit volledig voldoet.