Förmåga för materialval lösning och strukturoptimeringsschema

​I. Bakgrund​
Elektriska kabler, som fungerar som det centrala mediet för överföring av elektrisk energi och signaler, har en prestanda som direkt påverkar systemets effektivitet, driftsäkerhet och långsiktig stabilitet. Under komplexa driftförhållanden kan problem såsom otillräckliga elektriska egenskaper hos ledmaterial, åldring/fel i isoleringslager eller svag mekanisk skydd kunna lätt leda till ökad energiförlust, högre risk för kortslutning och till och med brandrisk. Därför är det viktigt att vetenskapligt välja material och optimera strukturen för att förbättra kablageprestandan i sin helhet, vilket är avgörande för att säkerställa den tillförlitliga drift av elkraft- och kommunikationssystem.

​II. Lösning​
​1. Optimering av ledmaterialet: Balans mellan ledningsförmåga och ekonomi​

• ​Kärnstrategi:​​ Prioritera användningen av högpurifierat syrefritt koppar (OFC). Dess ledningsförmåga överstiger 58 MS/m, vilket är betydligt mer än aluminium (ca 35 MS/m), vilket drastiskt minskar Joules uppvärmningsförluster (I²R-förluster) under överföring och förbättrar energieffektiviteten.
• ​Scenarieindelning:​​
• ​Mellan/Short Distance & Hög Ström Användningar:​​ Insistera på kopparledare. Tvärsnittsdesign måste uppfylla strömförmågekrav (t.ex., elkablar ≥70mm²), för att säkerställa låg impedans och låg uppvärmning.
• ​Långdistans Överföring:​​ Välj ledande aluminiumlegering (AA-8000 serie). För likvärdig strömförmåga är det ca 50% lättare än koppar, vilket drastiskt minskar tornbelastning och installationskostnader. Notera: Aluminiumledarkopplingar kräver särbehandling (antioksidant pasta, momentbolag) för att förhindra dålig kontakt och uppvärmning.
• ​Innovativ lösning:​​ För kostnadskänsliga applikationer som kräver viktnedgång (t.ex., kablar för nya energibilmodeller) kan man välja Aluminierade koppar (CCA)-ledare, vilket bibehåller hög ytaledningsförmåga samtidigt som vikten minskas med ca 30%.

​2. Förstärkning av isoleringslagret: Förbättring av högtemperaturmotstånd och livslängd​

• ​Föredraget material:​​ Korslänkat polyeten (XLPE). Dess viktigaste fördelar inkluderar:
• ​Termisk prestanda:​​ Kontinuerlig drifttemperatur når 90°C (30°C högre än standard PE), kortslutningstoleranstemperatur på 250°C, vilket signifikant bromsar termisk åldring.
• ​Dielektriska egenskaper:​​ Volymresistivitet > 10¹⁴ Ω·cm, nätfrekvens dielektrisk förlust < 0.001, vilket garanterar isoleringssäkerhet i högspänningsmiljöer (t.ex., 35kV elkabler).
• ​Mekanisk styrka:​​ Den korslänkade strukturen förbättrar skärsårtolernce och erbjuder utmärkt motstånd mot miljörelaterad stresskrack (ESCR).
• ​Särskilda förhållanden:​​
• ​Högfrekvenssignalöverföring:​​ Använd fysiskt/kemiskt skummat PE-isolering för att minska dielektriska konstanten (εr≈1.4), vilket minimerar signalattenuering.
• ​Extrema temperaturmiljöer:​​ Använd högtemperaturbeständigt fluoroplastisolering (t.ex., ETFE), med drifttemperatur upp till 150°C.

​3. Optimering av strukturell design: Mekanisk skydd och säkerhetsförbättring​

• ​Lagrad skyddssystem:​​
• ​Fyllningslager:​​ Fyll luckor inom flätade ledare med vattenblockerande garn (superabsorberande polyakrylatresin) eller vattenblockerande preparat för att uppnå longitudinellt vattenblockering (enligt IEC 60502). För flerkabelsystem, använd polypropylen fyllningsrep för att säkerställa cirkulär integritet.
• ​Inre mantel:​​ Välj högdensitet polyeten (HDPE) eller termoplastisk polyuretan (TPU) för att ge radiell vattentätning och resistens mot sidkomprimering (knuffmotstånd ≥2000N/100mm).
• ​Pansar (valfritt):​​
• Tunga mekaniska belastningsmiljöer (t.ex., direkt begravnad): Använd zinkbelagd stålbandspansar (tjocklek ≥ 0.2mm).
• Krav på torsionsmotstånd (t.ex., gruvkabler): Använd fint ståltrådsflätad pansar.
• ​Yttre mantel:​​
• ​Grundläggande skydd:​​ Polyvinylklorid (PVC), kostnadseffektiv med god väderbeständighet (drifttemperatur: -20°C ~ 70°C).
• ​Förbättrad säkerhet:​​ Låg rök noll halogener (LSZH) preparat, Syreindex ≥32, röktäthet Dₛ ≤60 (enligt GB/T 19666), vilket signifikant minskar giftgasutsläpp (HCl <5mg/g) och synbar täthetsrisk vid brand.
• ​Nötningstäthet:​​ Nylon 12 mantel, Rockwellhårdhet R120, lämplig för dynamiska böjapplikationer som robotdragkedje-kabler.
• ​Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) design:​​ Lägg till ett koppartrådsnät (täckning ≥85%) för medium/högspänningskabler. För variabelfrekvensstyrd (VFD) kabler, använd aluminium-polyester kompositband + tinade kopparflätad dubbel sköld för att undertrycka högfrekvensstörningar (≥60dB dämpning i 30MHz~1GHz band).

​III. Sammanfattning av lösningens värde​
Genom scenariobaserad ledarselektion (koppar/aluminium) uppnås en dynamisk jämvikt mellan ledningsförmåga och kostnad. XLPE-isoleringen garanterar dielektrisk stabilitet i högtemperaturmiljöer. Den flerskiktade kompositstrukturen (Fyllning + Mantel + Valfritt Pansar) bygger mekaniska och brandskydd. Detta schema minskar kabelförlusterna med 15%~20% (Koppar vs. Aluminium), förlänger servicelevnaden bortom 30 år (XLPE vs. PVC) och minskar brandrisk med 70% (LSZH vs. PVC) genom brandskyddande mantel, vilket fullständigt uppfyller de kärnkraven för effektivitet, säkerhet och stabilitet.