電纜的結(jié)構(gòu)看似簡(jiǎn)單，其實(shí)它的每一個(gè)組成部分都有各自重要的使用目的，所以制造電纜時(shí)必須仔細(xì)選擇每一種組成材料，從而保證這些材料制成的電纜在運(yùn)行過(guò)程中的可靠性。

一、導(dǎo)體材料:

    歷史上，用于電力電纜導(dǎo)體的材料是銅和鋁。人們還短暫地試用過(guò)鈉。銅和鋁具有更好的導(dǎo)電性，在傳輸同樣的電流時(shí)，銅的用量相對(duì)要少，所以銅導(dǎo)體外徑比鋁導(dǎo)體小。鋁的價(jià)格又明顯地低于銅。另外，由于銅的密度比鋁大，即使在載流量相同的情況下，鋁導(dǎo)體的截面比銅導(dǎo)體大，但是鋁導(dǎo)體電纜仍要比銅導(dǎo)體電纜輕。

    當(dāng)電纜在高電壓和電流下運(yùn)行時(shí)，交流電流趨向?qū)w表面流動(dòng)（集膚效應(yīng)），另外，臨近的電纜產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)干擾導(dǎo)體中電流的分布（臨近效應(yīng)）。這些影響會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)體電阻增加，使得交變電流條件下導(dǎo)體電阻的增值要比直流條件下明顯。因此大截面導(dǎo)體的設(shè)計(jì)可以采用典型的“分割導(dǎo)體”結(jié)構(gòu)。

二、絕緣材料：

   電力電纜能夠采用的絕緣材料有很多，甚至包括技術(shù)成熟的浸漬紙絕緣材料，這種材料已經(jīng)成功使用了100多年?，F(xiàn)在，擠包聚合物絕緣已經(jīng)被廣泛認(rèn)可。擠包聚合物絕緣材料包括PE（LDPE和HDPE），XLPE、WTR-XLPE以及EPR等。這些材料的熱塑性的，也有熱固性的。熱塑性材料一旦受熱會(huì)產(chǎn)生變形，而熱固性材料在運(yùn)行溫度下可保持其形狀。

2.1 紙絕緣

    紙絕緣電力電纜已經(jīng)有超過(guò)100年的可靠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。直到今天，紙絕緣電纜損壞的大多數(shù)原因仍然是由于使用在該電纜外部的鉛護(hù)套開(kāi)裂或被腐蝕，使水分滲入電纜內(nèi)部而導(dǎo)致的。然而需要重點(diǎn)指出的是，在紙絕緣電纜運(yùn)行初期，它們只承載了較小的負(fù)荷且被相對(duì)良好的維護(hù)。但是電力用戶不斷地使電纜承載越來(lái)越高負(fù)荷，原來(lái)的使用條件不再適合現(xiàn)在電纜的需要，那么原來(lái)好的經(jīng)驗(yàn)也就不能代表電纜未來(lái)的運(yùn)行狀況也一定良好。近年來(lái)，紙絕緣電纜已經(jīng)很少被使用。

2.2 聚氯乙烯

    PVC首次被用于電纜的絕緣材料是在20世紀(jì)早期，直到PE和XLPE發(fā)展起來(lái)，PVC一起都普遍應(yīng)用在電纜的絕緣中，尤其是低電壓等級(jí)的電纜。然而與PE材料相比，PVC在擊穿場(chǎng)強(qiáng)、老化特性、溫度等級(jí)以及耐潮濕性能等方面的劣勢(shì)迅速地顯現(xiàn)出來(lái)。另外，在運(yùn)行中PVC絕緣電纜表現(xiàn)了較高的事故率。因此，目前1kV以上電壓等級(jí)的電力電纜已經(jīng)不再使用PVC絕緣。

    PVC現(xiàn)在仍然作為低壓1kV電纜的絕緣材料，同時(shí)也是一種護(hù)套材料。然而，PVC在電纜絕緣中的應(yīng)用正迅速地被XLPE代替，在護(hù)套中的應(yīng)用正迅速地被線性低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）或者高密度聚乙烯（HDPE）所代替，非PVC電纜有較低的全壽命期費(fèi)用。

2.3 聚乙烯（PE）

    在熱塑性狀態(tài)，聚乙烯的{zg}工作溫度是75℃，低于紙絕緣電纜的運(yùn)行溫度（80-90℃）。隨著交聯(lián)聚乙烯（XLPE）的出現(xiàn)，解決了這個(gè)問(wèn)題，交聯(lián)聚乙烯可以達(dá)到或超過(guò)紙絕緣電纜的使用溫度。

2.4 交聯(lián)聚乙烯（XLPE）

    XLPE是通過(guò)把低密度聚乙烯（LDPE）和交聯(lián)劑（如過(guò)氧化物）混合而制成的一種熱固性材料。1963年3月，通用電氣研究實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了XLPE。長(zhǎng)鏈的PE分子在硫化過(guò)程中發(fā)生“交聯(lián)”，形成了XLPE。XLPE不僅具備了同熱熱塑性PE同樣良好的電性能，還具備了更好的機(jī)械性能，尤其是在高溫度下。XLPE絕緣電纜的{zg}導(dǎo)體工作溫度為90℃，過(guò)載測(cè)試高達(dá)140℃，短路溫度可達(dá)250℃。XLPE具有極好的電介質(zhì)特性，可用于600V到500kV的電壓范圍內(nèi)。

2.5抗水樹(shù)交聯(lián)聚乙烯（XLPE）

    水樹(shù)現(xiàn)象會(huì)減少XLPE電纜的使用壽命。在幾個(gè)月或者幾年的時(shí)間里，水樹(shù)的生長(zhǎng)相對(duì)緩慢。當(dāng)水樹(shù)生長(zhǎng)時(shí)，水樹(shù){jd0}電場(chǎng)強(qiáng)度增加，這時(shí)會(huì)在水樹(shù)頂部激發(fā)出電樹(shù)枝。電樹(shù)一旦生成，就會(huì)迅速地生長(zhǎng)，導(dǎo)致絕緣材料性能減弱，以致不再能夠承擔(dān)運(yùn)行電壓，從而致使電纜在生長(zhǎng)水樹(shù)/電樹(shù)的位置擊穿?？梢圆捎迷S多辦法來(lái)減少水樹(shù)生長(zhǎng)，但是最普遍接受的一種方法是使用為了抑制水樹(shù)生長(zhǎng)而設(shè)計(jì)的特殊工程絕緣材料，這種絕緣材料稱(chēng)作抗水樹(shù)交聯(lián)聚乙烯WTR-XLPE。這種材料配合潔凈的半導(dǎo)電屏蔽的使用，加之成熟的制造工藝，xc了許多電力用戶對(duì)使用聚合物絕緣電纜的顧慮。

有兩種絕緣技術(shù)被廣泛采用，來(lái)抑制水樹(shù)生長(zhǎng)，每一種都是對(duì)普通XLPE進(jìn)行的改進(jìn)。

1）改變聚合物分子結(jié)構(gòu)，即聚合物型WTR-XLPE，有時(shí)也稱(chēng)為共聚物改性XLPE；

2）添加劑改性，即添加劑型WTR-XLPE，有時(shí)也寫(xiě)為T(mén)R-XLPE；

這兩種情況的XLPE都保持了普通XLPE具有的優(yōu)良的電氣性能（高介電強(qiáng)度和非常低的介質(zhì)損耗）。WTR-XLPE絕緣料在上世紀(jì)八十年代已經(jīng)出現(xiàn)，至今已可靠運(yùn)行了20多年。

2.6 乙丙橡膠（EPR）

    EPR是一種由乙烯、丙烯（有時(shí)會(huì)有第三種單體）共聚而成的熱固性材料，三種單體的共聚物稱(chēng)為三元乙丙橡膠（EPDM）。在柔軟的共聚物中，添加一系列經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的填料，會(huì)使材料具備良好的熱性能，擠出性能及電性能。這類(lèi)絕緣以EPR為代表。在較寬的溫度范圍內(nèi)，EPR始終保持柔軟，并且具有良好的耐電暈性能。然而，EPR材料的介質(zhì)損耗明顯高于XLPE和WTR-XLPE。

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