케이블의 구조는 간단해 보이지만 실제로 각 구성 요소가 고유한 중요한 목적을 가지고 있기 때문에 케이블을 제조할 때 각 구성 요소의 재료를 신중하게 선택해야 하며, 이러한 재료로 만들어진 케이블이 작동하는 동안 신뢰성을 보장해야 합니다.
1. 도체 재료
역사적으로 전력 케이블 도체 재료는 구리와 알루미늄이었습니다. 나트륨도 간략하게 시도되었습니다. 구리와 알루미늄은 전기 전도도가 더 좋으며, 같은 전류를 흘릴 때 구리의 양이 상대적으로 적기 때문에 구리 도체의 외경이 알루미늄 도체보다 작습니다. 알루미늄의 가격은 구리보다 현저히 낮습니다. 또한, 구리의 밀도가 알루미늄보다 크기 때문에 전류 용량이 같더라도 알루미늄 도체의 단면적이 구리 도체보다 크지만, 알루미늄 도체 케이블은 여전히 구리 도체 케이블보다 가볍습니다.
2. 단열재
MV 전력 케이블에는 다양한 절연 재료가 사용되며, 100년 이상 성공적으로 사용되어 온 기술적으로 완성도 높은 함침지 절연 재료도 포함됩니다. 오늘날 압출 폴리머 절연은 널리 사용되고 있습니다. 압출 폴리머 절연 재료에는 PE(LDPE 및 HDPE), XLPE, WTR-XLPE, EPR 등이 있습니다. 이러한 재료는 열가소성 및 열경화성 재료입니다. 열가소성 재료는 가열하면 변형되는 반면, 열경화성 재료는 작동 온도에서 형태를 유지합니다.
2.1. 종이 단열재
종이 절연 케이블은 초기 작동 시 부하가 적고 비교적 잘 관리됩니다. 그러나 전력 사용자들이 케이블의 부하를 점점 더 크게 사용하게 되면, 원래 사용 환경이 현재 케이블의 요구 사항에 더 이상 적합하지 않게 됩니다. 이렇게 되면 원래의 양호한 사용 경험이 케이블의 향후 작동을 보장할 수 없게 됩니다. 최근 몇 년 동안 종이 절연 케이블은 거의 사용되지 않았습니다.
2.2.PVC
PVC는 여전히 저전압 1kV 케이블의 절연재로 사용되고 있으며, 외장재로도 사용됩니다. 그러나 케이블 절연재로 PVC를 사용하는 것은 XLPE로, 외장재로 PVC를 사용하는 것은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE) 또는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 빠르게 대체되고 있으며, PVC를 사용하지 않는 케이블은 수명 주기 비용이 더 낮습니다.
2.3. 폴리에틸렌(PE)
저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 1930년대에 개발되었으며, 현재 가교 폴리에틸렌(XLPE) 및 내수성 트리 가교 폴리에틸렌(WTR-XLPE) 소재의 기본 수지로 사용되고 있습니다. 열가소성 상태에서 폴리에틸렌의 최대 작동 온도는 75°C로, 종이 절연 케이블의 작동 온도(80~90°C)보다 낮습니다. 이 문제는 종이 절연 케이블의 사용 온도와 같거나 그 이상의 온도를 견딜 수 있는 가교 폴리에틸렌(XLPE)의 등장으로 해결되었습니다.
2.4.가교 폴리에틸렌(XLPE)
XLPE는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 가교제(예: 과산화물)를 혼합하여 만든 열경화성 소재입니다.
XLPE 절연 케이블의 최대 도체 작동 온도는 90°C이고, 과부하 시험은 최대 140°C이며, 단락 온도는 최대 250°C에 도달할 수 있습니다. XLPE는 우수한 유전 특성을 가지고 있으며 600V~500kV의 전압 범위에서 사용할 수 있습니다.
2.5. 방수 트리 가교 폴리에틸렌(WTR-XLPE)
물나무 현상은 XLPE 케이블의 수명을 단축시킵니다. 물나무 성장을 억제하는 방법은 여러 가지가 있지만, 가장 널리 받아들여지는 방법 중 하나는 물나무 성장을 억제하도록 설계된 특수 절연 재료인 내수성 트리 가교 폴리에틸렌(WTR-XLPE)을 사용하는 것입니다.
2.6. 에틸렌 프로필렌 고무(EPR)
EPR은 에틸렌, 프로필렌(때로는 세 번째 단량체)으로 만들어진 열경화성 소재이며, 이 세 단량체의 공중합체는 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM)라고 합니다. 넓은 온도 범위에서 EPR은 항상 부드러움을 유지하며 우수한 코로나 저항성을 보입니다. 그러나 EPR 소재의 유전 손실은 XLPE 및 WTR-XLPE보다 훨씬 높습니다.
3. 단열 가황 공정
가교 공정은 사용되는 폴리머에 따라 다릅니다. 가교 폴리머의 제조는 매트릭스 폴리머에서 시작하여 안정제와 가교제를 첨가하여 혼합물을 형성합니다. 가교 공정은 분자 구조에 더 많은 연결점을 추가합니다. 가교된 폴리머 분자 사슬은 탄성을 유지하지만, 완전히 분리되어 용융된 유체 상태로 변할 수는 없습니다.
4. 도체 차폐 및 절연 차폐 재료
반도체 차폐층은 도체와 절연체의 외부 표면에 압출되어 전기장을 균일하게 하고 케이블 절연 코어 내부의 전기장을 억제합니다. 이 소재는 엔지니어링 등급의 카본 블랙 소재를 함유하여 케이블 차폐층이 필요한 범위 내에서 안정적인 전도도를 유지할 수 있도록 합니다.
게시 시간: 2024년 4월 12일