Voimakaapelin perusrakenne on suunniteltu kerroksiksi, ja jokainen kerros suorittaa tiettyjä toimintoja varmistaakseen sähköenergian turvallisen, tehokkaan ja luotettavan siirron sähköntuotantolähteestä loppukäyttäjälle. Tämä modulaarinen rakenne mahdollistaa kaapeleiden mukautumisen erilaisiin vaatimuksiin pienjännitejakelusta erittäin korkeajännitteiseen siirtoon ja kestää mekaanisia, kemiallisia ja ympäristörasituksia asennuksen ja pitkäaikaisen käytön aikana.
Yksityiskohtainen rakenne ja toiminnot ovat seuraavat:
1. Johdin (johtava ydin)
Toiminto: Toimii ydinkanavana sähköenergian siirtämiseen, virran kuljettamiseen ja kaapelin virrankantokyvyn ja johtavuustehokkuuden määrittämiseen.
Materiaalit ja prosessit: Tyypillisesti johtimet on valmistettu erittäin johtavasta hehkutetusta kuparista (alhainen resistiivisyys, hyvä joustavuus) tai kovaksi vedetystä alumiinista. Joustavuuden ja lujuuden tasapainottamiseksi johtimet muodostetaan usein kerraamalla säännöllisesti useita hienoja lankoja. Niiden poikkileikkausmuodot on optimoitu täyttämään eristystila tiiviisti ja parantamaan lämmönpoistoa.
2. Suojakerrokset
Toiminto: Tämä puolijohtavien kerrosten pari muodostaa "tasausjärjestelmän", joka on ratkaisevan tärkeä sähkökentän tasaisen jakautumisen varmistamiseksi keski- ja suurjännitekaapeleissa.
Johtimen suoja: Tiiviisti johtimen pinnalle puristettu suoja täyttää johtimen mikroskooppiset epätasaisuudet ja raot estäen koronapurkauksen ja paikallisen sähköpuun muodostumisen.
Eristyssuoja: Se on tiiviisti eristyskerroksen ulkopinnalle kiinnitetty, tasoittaa sähkökentän ja tarjoaa tasaisen siirtymän ulompaan metalliseen suojakerrokseen.
Materiaali: Molemmat ovat ristisilloittuvia puolijohtavia materiaaleja, joiden tilavuusresistiivisyys on tyypillisesti säädetty välille 10² - 10⁵ Ω·cm.
3. Eristyskerros
Toiminto: Tarjoaa sähköisen eristyksen, kestää käyttöjännitteen ja ylijännitteet estääkseen rikkoutumisen tai vuodon.
Materiaalit: Valtavirran materiaali onRistisilloitettu polyeteeni (XLPE)Etyleenipropeenikumia (EPR) käytetään keskijännitteisissä ja erittäin joustavissa sovelluksissa. Polyvinyylikloridia (PVC) käytetään pääasiassa pienjännitejakeluverkoissa.
4. Metallinen suojakerros
Toiminto: Tarjoaa reitin vikavirralle, sähkömagneettiselle suojaukselle ja maadoitussuojaukselle.
Lomakkeet:Kuparinauhasuojaus, kuparilankapunossuojaus tai aallotetut metalliset vaipat (jotka toimivat myös säteittäisenä vesisulkuna).
5. Täyttökerros
Toiminto: Täyttää monijohtimisten kaapeleiden tyhjät tilat rakenteellisen vakauden ylläpitämiseksi ja tarjoaa lisäpehmusteita ja kosteussuojaa.
Materiaali: Ei-hygroskooppiset materiaalit, kuten polypropeenista (PP) valmistettu repäisynaru tai vettähylkivät köydet.
6. Sisävaippa
Toiminto: Suojaa metallista suojakerrosta korroosiolta ja muodostaa alustavan säteittäisen vesi- ja kosteussulun.
Materiaalit: Puristetut polyeteenistä (PE) tai polyvinyylikloridista (PVC) valmistetut vaipat. Hyvää vedenpitävyyttä vaativissa sovelluksissa käytetään usein alumiini-polyeteenilaminoituja vaippoja.
7. Panssarikerros
Toiminto: Tarjoaa mekaanista suojaa murskaukselta suoran hautaamisen aikana, vetämiseltä asennuksen aikana ja jännitykseltä sukellusveneen laskemisen aikana.
Tyypit: Teräsnauhapanssari (pääasiassa puristuslujuuden parantamiseksi) tai teräslankapanssari (vetolujuuden parantamiseksi).
8. Ulkokuori
Toiminto: Uloin suojakerros, kestää ympäristön korroosiota.
Materiaali: PVC- tai PE-vaippamateriaali, mahdollisuus kehittää palonestoaineita, halogeenittomia ja vähän savua muodostavia erikoisvaippamateriaaleja.
9. Erikoisrakenteet
Vedeneristysrakenne: Aaltopahvista valmistetut metalliset vaipat tai vettähylkivä jauhe/teipit/geelit.
Palosuojausrakenne: Keraaminen silikonikumi, kiillenauhat tai vähän savua tuottavat halogeenittomat (LSZH) materiaalit.
Älykäs integrointi: Joissakin kaapeleissa on integroitu optisia kuituyksiköitä lämpötilan mittausta tai tiedonsiirtoa varten.
10. Rakenne-esimerkki (suurjännitekaapeli)
Kuparijohdin → Johdinsuoja → XLPE-eristys → Eristyssuoja → Aaltopahvista valmistettu metallinen suoja → PE-sisävaippa → Teräslankasuoja → Ulkovaippa.
11. Yhteenveto
Voimakaapeli on tarkasti suunniteltu järjestelmätuote. Materiaalien valinta ja prosessien toteutus jokaiselle kerrokselle vaikuttavat syvästi kaapelin siirtotehokkuuteen, käyttöikään ja turvallisuustasoon. Nykyaikainen kaapelitekniikka kehittyy kohti korkeampia jännitetasoja, suurempaa kapasiteettia, parempaa luotettavuutta, lisääntynyttä älykkyyttä ja parempaa ympäristön kestävyyttä.
Julkaisun aika: 18.12.2025