Kaip dvi pagrindinės energijos perdavimo formos, nuolatinės srovės kabeliai ir kintamosios srovės kabeliai turi didelių konstrukcinių skirtumų. Šie skirtumai atsiranda dėl atitinkamų jų darbo principų ir taikymo scenarijų reikalavimų. Šių dviejų tipų kabelių konstrukcinės charakteristikos bus išsamiai išnagrinėtos iš kelių matmenų.
Nuolatinės srovės kabelių konstrukcinės charakteristikos
Nuolatinės srovės kabelių konstrukcijoje daugiausia atsižvelgiama į nuolatinės srovės elektrinio lauko paskirstymo ypatumus. Nuolatinės srovės kabelių elektrinio lauko stipris yra proporcingas izoliacijos varžos koeficientui, kuris kinta priklausomai nuo temperatūros. Tai reiškia, kad didžiausias elektrinio lauko stipris nuolatinės srovės kabelio izoliacijos sluoksnyje yra susijęs ne tik su taikoma įtampa, bet ir su apkrovos srove.
Įprastą aukštos{0}}įtampos nuolatinės srovės kabelio struktūrą sudaro:
Laidininko sluoksnis: kaip laidininko medžiaga paprastai naudojamas didelio grynumo varis arba aliuminis.
Izoliacijos sluoksnis: naudojant trijų -sluoksnių koekstruzijos struktūrą, įskaitant nesusietą laidininko ekranavimo sluoksnį, nesusietą izoliacijos sluoksnį ir nesurištą izoliacijos ekranavimo sluoksnį, matricos medžiaga dažniausiai yra nesusietas polipropilenas.
Pusiau laidus buferinis sluoksnis: apvyniotas aplink izoliacinį sluoksnį, naudojamas vienodam elektrinio lauko paskirstymui.
Metalo apvalkalo sluoksnis: dažniausiai plokščias aliuminio apvalkalas, užtikrinantis mechaninę apsaugą ir elektromagnetinį ekranavimą.
Išorinis sluoksnis: trijų{0}}sluoksnių koekstruzinė struktūra, susidedanti iš karšto lydalo lipniojo sluoksnio, išorinio apvalkalo ir puslaidininkio elektrodo.
Kita svarbi nuolatinės srovės kabelių savybė yra ta, kad izoliacija turi atlaikyti greitus poliškumo pokyčius. Poliškumo keitimas veikiant apkrovai gali padidinti elektrinio lauko stiprumą izoliacijos viduje, paprastai 50–70%. Todėl nuolatinės srovės kabelių izoliacinė medžiaga turi turėti specialių elektrinių savybių.
Kintamosios srovės kabelių konstrukcinės charakteristikos
Kintamosios srovės kabelių konstrukcijoje pirmiausia atsižvelgiama į kintamų elektrinių laukų savybes. Šie kabeliai pasižymi tolygiu elektrinio lauko pasiskirstymu, tangentinio įtempimo nebuvimu, lengva konstrukcija ir didele srovės{1}}laida. Kryžminio -polietileno (XLPE)-izoliuotų maitinimo kabelių ir polivinilchlorido (PVC)-izoliuotų maitinimo kabelių, skirtų 1 kV ir žemesnei įtampai, struktūra iš esmės yra identiška.
Įprastą kintamosios srovės kabelių struktūrą sudaro:
Laidininkas: paprastai naudojama suvyto laidininko konfigūracija, siekiant pagerinti lankstumą ir elektros laidumą.
Izoliacijos sluoksnis: įprastos medžiagos yra polivinilchloridas (PVC), susietas polietilenas (XLPE) ir fluoroplastai.
Ekranavimo sluoksnis: neleidžia trukdžių signalams prasiskverbti į vidinius sluoksnius ir sumažina perdavimo signalo praradimą.
Apvalkalas: susideda iš vidinio ir išorinio apvalkalo, apsaugančio kabelio šerdį nuo aplinkos poveikio.
Kintamosios srovės kabeliai turi atsižvelgti į odos ir artumo efektą. Dėl odos efekto srovė netolygiai pasiskirsto per laidininko skerspjūvį, o srovės tankis šalia paviršiaus yra didesnis; artumo efektas sukelia elektromagnetinio lauko sąveiką tarp laidininkų, turinčių įtakos srovės pasiskirstymui. Šie reiškiniai padidina laidininko kintamosios srovės varžą ir taip sumažina jo leistiną srovės{3}}laidumą.
Pagrindiniai nuolatinės ir kintamosios srovės kabelių konstrukciniai skirtumai
1. Izoliacijos dizaino skirtumai
Nuolatinės srovės kabeliai turi išspręsti netolygaus elektrinio lauko pasiskirstymo problemą (nuolatinės srovės elektrinį lauką veikia medžiagos varža), o izoliacijos sluoksnis gali būti storesnis arba gali būti naudojamos specialios medžiagos (pvz., susietas polietilenas XLPE). O kintamosios srovės kabelių izoliacija optimizuota kintamosios srovės elektriniams laukams (pvz., PVC, XLPE).
Didžiausias nuolatinės srovės kabelių lauko stiprumas pereinamojo laikotarpio ir be apkrovos{0}}sąlygomis paprastai būna laidininko paviršiuje, o esant apkrovai didžiausias lauko stiprumas – izoliacijos sluoksnio paviršiuje. Kintamosios srovės kabelių elektrinio lauko pasiskirstymas yra gana vienodas.
2. Ekranuojamojo sluoksnio skirtumai
Aukštos įtampos nuolatinės srovės kabeliams reikalingas patobulintas ekranavimas, kad būtų sumažintas erdvės įkrovos poveikis, o žemos{0}}įtampos kabeliams reikia palyginti mažesnių ekranavimo reikalavimų. Nuolatinės srovės kabelių ekranavimo sluoksnis reikalauja griežtesnės konstrukcijos, kad būtų išvengta elektrinio lauko trukdžių.
3. Laidininko sandaros skirtumai
Nuolatinės srovės kabeliai paprastai turi vienos gyslos struktūrą, kurią sudaro tik teigiami ir neigiami poliai. Ryšio kabelis turi trijų-fazių keturių arba penkių laidų sistemą, kurios struktūra yra sudėtingesnė.
4. Poliškumo reikalavimų skirtumai
Nuolatinės srovės kabeliai turi turėti aiškias teigiamų ir neigiamų polių jungtis, nes dėl netinkamo poliškumo gali sugesti įranga. Kintamosios srovės kabeliams nėra keliami poliškumo reikalavimai, reikia tik atskirti fazes.
5. Nuostolių charakteristikų skirtumai
Nuolatinės srovės kabeliai neturi odos efekto ir sūkurinių srovių nuostolių, kaip kintamosios srovės kabeliai, todėl jie tinkami dideliems{0}}atstumams. Kintamosios srovės kabeliai turi mažesnes sąnaudas paskirstant trumpais atstumais, tačiau didesni nuostoliai dideliais atstumais.
