Здатність до вибору матеріалу та схема оптимізації структури

​I. Фон​
Електричні кабелі, які є основним середовищем для передачі електроенергії та сигналів, мають властивості, які безпосередньо впливають на ефективність системи, безпеку експлуатації та довготривалу стабільність. У складних умовах роботи питання, такі як недостатні електричні властивості матеріалів провідників, старіння/відмова ізоляційних шарів або слабка механічна захиста, можуть легко призвести до збільшення втрат енергії, зростання ризику коротких замикань та навіть пожежних загроз. Тому наукове вибір матеріалів та оптимізація конструкції для підвищення загальної продуктивності кабелів є ключовим фактором для забезпечення надійної роботи електроенергетичних та комунікаційних систем.

​II. Рішення​
​1. Оптимізація матеріалу провідника: Баланс між провідністю та економікою​

• ​Основна стратегія:​​ Надати перевагу використанню високочистого бездоганного мідного (OFC) провідника. Його провідність перевищує 58 МС/м, значно перевершуючи алюміній (приблизно 35 МС/м), що значно зменшує теплові втрати Джоуля (I²R втрати) під час передачі та покращує енергоефективність.
• ​Сегментація сценаріїв:​​
• ​Середньо-короткі дистанції та високі струми:​​ Настоліяти на мідних провідниках. Дизайн площі перерізу повинен відповідати вимогам пропускної спроможності (наприклад, силові кабелі ≥70 мм²), забезпечуючи низьку імпеданс та низьке тепловиділення.
• ​Довгі дистанції надземної передачі:​​ Вибрати провідні алюмінієві сплави (серія AA-8000). Для еквівалентної пропускної спроможності вони приблизно на 50% легші за мідь, значно зменшуючи навантаження на вежі та витрати на встановлення. Примітка: Місця з'єднання алюмінієвих провідників потребують спеціального оброблення (протиоксидантна паста, болти з моментом затяжки) для запобігання поганому контакту та нагрівання.
• ​Інноваційне рішення:​​ Для вартісних сценаріїв, де потрібне зменшення ваги (наприклад, жгутів проводів для нових енергетичних автомобілів), можна вибирати мідно-алюмінієві (CCA) провідники, що підтримують високу поверхневу провідність, але зменшують вагу на близько 30%.

​2. Підсилення ізоляційного шару: Покращення термостійкості та довговічності​

• ​Переважний матеріал:​​ Перехреснопов'язаний поліетилен (XLPE). Його ключові переваги включають:
• ​Термічні властивості:​​ Неперервна робоча температура досягає 90°C (на 30°C вище, ніж стандартний PE), температура витримки короткого замикання 250°C, значно затримуючи термічне старіння.
• ​Діелектричні властивості:​​ Об'ємна резистивність > 10¹⁴ Ω·см, діелектричні втрати при мережевій частоті < 0.001, забезпечуючи надійну ізоляцію в умовах високого напруги (наприклад, 35кВ силові кабелі).
• ​Механічна міцність:​​ Перехреснопов'язана структура підвищує стійкість до розрізання та надає відмінну стійкість до тріщин від стресу середовища (ESCR).
• ​Відповідь на особливі умови:​​
• ​Передача високочастотних сигналів:​​ Використовуйте фізично/хімічно пінений PE для зменшення діелектричної сталої (εr≈1.4), що мінімізує зниження сигналу.
• ​Екстремальні температурні умови:​​ Використовуйте термостійкий фторопластовий ізоляційний матеріал (наприклад, ETFE), з робочою температурою до 150°C.

​3. Оптимізація конструкції: Механічна захиста та підвищення безпеки​

• ​Шаруватий захисний систем:​​
• ​Заповнюючий шар:​​ Заповнюйте прогалини в між провідниками водоблокуючими нитками (супер абсорбуючий поліакрилатний гум) або водоблокуючими композиціями для досягнення поздовжнього водоблокування (відповідно до IEC 60502). Для багатоядерних кабелів використовуйте поліпропіленовий заповнювальний шнур, щоб забезпечити кругову цілісність.
• ​Внутрішня оболонка:​​ Виберіть високоплотний поліетилен (HDPE) або термопластичний поліуретан (TPU) для забезпечення радіальної водонепроникності та стійкості до бічного стиснення (стійкість до стиснення ≥2000Н/100мм).
• ​Броня (опціонально):​​
• Середовища з важким механічним навантаженням (наприклад, прямий заклад): Використовуйте гальмовану сталеву стрічкову броню (товщина ≥ 0.2мм).
• Необхідна стійкість до кручень (наприклад, кабелі для видобувальної промисловості): Використовуйте тонку сталеву дротову плесену.
• ​Зовнішня оболонка:​​
• ​Базова захиста:​​ Поліхлорвинил (PVC), економічний з хорошою стійкістю до погодних умов (робоча температура: -20°C ~ 70°C).
• ​Покращена безпека:​​ Композиція з низьким димоутворенням та безгалогенні (LSZH), індекс кисноти ≥32, густота диму Dₛ ≤60 (відповідно до GB/T 19666), значно зменшує викиди токсичних газів (HCl <5мг/г) та ризик візуального завіву під час пожежі.
• ​Стійкість до зношення:​​ Оболонка з найлону 12, твердість по Роквелу R120, придатна для динамічних згинів, таких як кабелі для роботизованих ланцюгів.
• ​Дизайн електромагнітної сумісності (EMC):​​ Додайте медну дротову екранувальну сітку (покриття ≥85%) для середньо-високонапігних кабелів. Для кабелів з частотним регулюванням (VFD) використовуйте алюмінієво-поліестерову композитну стрічку + оловянний медний плесень подвійний екран для пригнічення високочастотних інтерференцій (≥60дБ зглушення в діапазоні 30МГц~1ГГц).

​III. Сумарна цінність схеми​
Шляхом специфічного вибору провідника (мідь/алюміній) для різних сценаріїв досягається динамічний баланс між ефективністю провідності та вартістю. XLPE ізоляція забезпечує діелектричну стабільність в умовах високих температур. Багатошарова композитна конструкція (Заповнення + Оболонка + Опціональна броня) створює механічні та пожежні бариери. Ця схема зменшує втрати передачі кабелем на 15%~20% (мідь проти алюмінію), продовжує строк служби понад 30 років (XLPE проти PVC) та зменшує ризик пожежі на 70% (LSZH проти PVC) через вогнетривку оболонку, комплексно задовольняючи ключові вимоги ефективності, безпеки та стабільності.