導(dǎo)體是電力電纜傳輸電能的核心部件,其材質(zhì)和結(jié)構(gòu)直接影響電纜的導(dǎo)電性能和載流量。目前主流的導(dǎo)體材質(zhì)為銅和鋁:?
銅導(dǎo)體:具有導(dǎo)電率高(導(dǎo)電性能優(yōu)于鋁)、機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、接頭穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但成本較高,重量較大。廣泛應(yīng)用于對(duì)導(dǎo)電性能和可靠性要求高的場(chǎng)景,如中高壓電纜、高層建筑、重要工業(yè)設(shè)備等。?
鋁導(dǎo)體:導(dǎo)電率約為銅的 60%,但密度僅為銅的 1/3,成本遠(yuǎn)低于銅,適合用于對(duì)成本敏感、敷設(shè)距離長(zhǎng)且載流量要求相對(duì)較低的場(chǎng)景,如低壓配電網(wǎng)、農(nóng)村電網(wǎng)、遠(yuǎn)距離低壓輸電線路等。為提升機(jī)械強(qiáng)度,鋁導(dǎo)體常采用多股絞合或加鋼芯的結(jié)構(gòu)(如鋼芯鋁絞線導(dǎo)體)。?
導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)形式分為實(shí)心導(dǎo)體、絞合導(dǎo)體和成型導(dǎo)體:實(shí)心導(dǎo)體主要用于小截面低壓電纜;絞合導(dǎo)體由多根細(xì)導(dǎo)線絞合而成,柔韌性好,便于敷設(shè),是中高壓電纜和大截面低壓電纜的主流結(jié)構(gòu);成型導(dǎo)體(如扇形導(dǎo)體、圓形緊壓導(dǎo)體)通過(guò)特殊成型工藝使導(dǎo)體截面更緊湊,可減小電纜外徑、降低絕緣材料用量,同時(shí)改善電場(chǎng)分布,提升電纜的載流量和絕緣性能。
絕緣層包裹在導(dǎo)體外部,其核心作用是隔絕導(dǎo)體與外部環(huán)境,防止電能泄漏和短路事故發(fā)生,是保障電纜絕緣性能的關(guān)鍵。不同絕緣材料的絕緣層結(jié)構(gòu)有所差異,但均需滿足以下要求:具有優(yōu)異的絕緣電阻(阻止電流泄漏)、耐擊穿強(qiáng)度(抵抗高壓電場(chǎng)下的擊穿)、耐溫性(適應(yīng)運(yùn)行時(shí)的溫度變化)和耐老化性(延長(zhǎng)使用壽命)。例如,交聯(lián)聚乙烯絕緣層通常采用三層共擠工藝(導(dǎo)體屏蔽層 - 絕緣層 - 絕緣屏蔽層同步擠出),確保絕緣層厚度均勻、無(wú)氣泡和雜質(zhì),提升絕緣可靠性。
屏蔽層位于絕緣層的內(nèi)外兩側(cè)(分別稱為內(nèi)屏蔽層和外屏蔽層),主要作用是改善電場(chǎng)分布、消除導(dǎo)體表面的效應(yīng),同時(shí)防止外界干擾和絕緣層表面的局部放電:?
內(nèi)屏蔽層:緊貼導(dǎo)體表面,通常由半導(dǎo)電材料制成,能使導(dǎo)體表面的電場(chǎng)分布均勻,避免因?qū)w表面不光滑(如絞合導(dǎo)體的縫隙)產(chǎn)生局部電場(chǎng)集中,從而防止絕緣層被擊穿。?
外屏蔽層:包裹在絕緣層外側(cè),同樣由半導(dǎo)電材料或金屬材料(如銅帶、銅絲)制成。對(duì)于中高壓電纜,外屏蔽層可將絕緣層表面的感應(yīng)電荷導(dǎo)入大地,同時(shí)隔絕外界電磁場(chǎng)對(duì)電纜的干擾;對(duì)于低壓電纜,部分場(chǎng)景下會(huì)省略外屏蔽層,但在對(duì)電磁兼容性要求高的場(chǎng)景(如醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心)仍需設(shè)置。
直埋敷設(shè)是將電纜直接埋設(shè)在地下土壤中的敷設(shè)方式,具有施工簡(jiǎn)單、成本低、占地面積小的優(yōu)點(diǎn),但對(duì)土壤環(huán)境要求較高(需避免腐蝕性土壤、雜散電流區(qū)域),且后期維護(hù)和故障查找難度大。施工時(shí)需在電纜上方鋪設(shè)黃沙層和警示帶(或蓋板),防止機(jī)械挖掘損傷電纜,同時(shí)需根據(jù)土壤溫度和散熱條件選擇合適的電纜載流量。適用于城市郊區(qū)、農(nóng)村電網(wǎng)、工業(yè)園區(qū)等地下管線較少、土壤條件良好的場(chǎng)景。