Apakah Kabel Kuasa? Pelbagai Jenis Kabel Kuasa Diterangkan

Apa Itu a Kabel Kuasa — Definisi dan Pembinaan Teras

A kabel kuasa ialah pemasangan satu atau lebih konduktor elektrik berpenebat yang disertakan dalam jaket luar pelindung, direka untuk menghantar tenaga elektrik daripada sumber kepada beban. Tidak seperti kabel isyarat atau data — yang membawa voltan dan arus paras rendah untuk penghantaran maklumat — kabel kuasa direka bentuk khusus untuk mengendalikan kapasiti pembawa arus, tegasan voltan dan keadaan terma yang berkaitan dengan pengagihan kuasa elektrik dan bekalan peralatan.

Pembinaan asas kabel kuasa terdiri daripada tiga lapisan berfungsi. The konduktor — biasanya terkandas atau padu kuprum atau aluminium — menyediakan laluan arus rintangan rendah. The penebat lapisan mengelilingi konduktor menahan voltan operasi, menghalang kebocoran arus ke konduktor bersebelahan atau struktur sekeliling. The jaket luar atau sarung melindungi komponen dalaman daripada kerosakan mekanikal, lembapan, bahan kimia, sinaran UV dan faktor persekitaran lain yang berkaitan dengan persekitaran pemasangan.

Di antara penebat dan jaket, banyak pembinaan kabel kuasa termasuk lapisan tambahan: skrin logam atau perisai untuk kabel voltan sederhana dan tinggi menguruskan pengagihan medan elektrik di sekeliling konduktor; lapisan perisai dawai keluli atau pita memberikan perlindungan mekanikal untuk pengebumian terus atau kegunaan industri berat; dan bahan pengisi mengekalkan keratan rentas bulat kabel dan menghalang penghijrahan lembapan dalaman. Gabungan khusus lapisan ini mentakrifkan voltan terkadar kabel, kapasiti semasa, kaedah pemasangan dan persekitaran perkhidmatan — itulah sebabnya memahami pelbagai jenis kabel kuasa penting sebelum menentukan atau memperoleh.

Jenis Kabel Kuasa Berbeza mengikut Kelas Voltan

Klasifikasi paling asas bagi jenis kabel kuasa adalah mengikut penarafan voltan, kerana voltan menentukan ketebalan penebat yang diperlukan, reka bentuk skrin dan keperluan pemasangan. Tiga kelas voltan utama yang digunakan dalam piawaian antarabangsa ialah:

• Kabel voltan rendah (LV) — sehingga 1 kV: Digunakan untuk membina pendawaian, sambungan peralatan, pendawaian panel industri, dan litar pengedaran akhir. Pembinaannya agak mudah: konduktor terlindung, selalunya dengan jaket luar PVC atau LSOH, tanpa skrin logam. Penamaan biasa termasuk NYY, YJV (China), N2XY (IEC), dan THHN/THWN (Amerika Utara). Keratan rentas konduktor berjulat daripada 1.5 mm² untuk litar pencahayaan hingga 400 mm² atau lebih besar untuk penyuap pengedaran utama.
• Kabel voltan sederhana (MV) — 1 kV hingga 35 kV: Digunakan untuk rangkaian pengedaran utiliti, penyuap loji industri, sistem pengumpulan ladang angin dan solar, dan pengedaran bandar bawah tanah. Kabel MV memerlukan skrin konduktor, skrin penebat dan sarung logam atau skrin wayar untuk mengawal medan elektrik dan mengelakkan nyahcas separa. Penebat XLPE (polietilena berpaut silang) sebahagian besarnya telah menggantikan penebat minyak kertas dalam pemasangan MV baharu kerana berat pemasangannya yang lebih rendah, tiada risiko kebocoran minyak dan penyambungan yang lebih mudah.
• Kabel voltan tinggi (HV) dan voltan lebih tinggi (EHV) — melebihi 35 kV: Digunakan untuk penghantaran kuasa pukal, sambungan dasar laut, dan kabel bawah tanah di kawasan bandar yang padat di mana talian atas tidak praktikal. Pembinaan menjadi lebih kompleks dengan ketara pada tahap voltan ini, memerlukan penebat penyemperitan ketepatan dengan kandungan lompang yang sangat rendah, sarung aluminium plumbum atau beralun untuk pengecualian lembapan, dan kawalan berhati-hati terhadap kelancaran permukaan skrin konduktor dan penebat untuk mengelakkan peningkatan medan elektrik pada kecacatan. Kabel bertebat XLPE kini beroperasi sehingga 525 kV dalam perkhidmatan komersial.

Jenis Kabel Kuasa yang berbeza mengikut Bahan Penebat

Bahan penebat ialah paksi utama kedua di mana jenis kabel kuasa menyimpang, kerana ia menentukan penarafan suhu, rintangan kimia, fleksibiliti, prestasi kebakaran dan tingkah laku penuaan jangka panjang. Sistem penebat yang dominan dalam penggunaan semasa ialah:

• PVC (Polivinil klorida): Penebat yang paling banyak digunakan untuk kabel LV di seluruh dunia. Jimat, mudah diproses dan tersedia dalam pelbagai rumusan kompaun untuk keperluan suhu dan fleksibiliti yang berbeza. Penebat PVC standard dinilai pada suhu konduktor 70°C; gred tahan haba mencapai 90°C. Had utama ialah prestasi yang lemah pada suhu rendah (menjadi rapuh di bawah -15°C hingga -20°C), pembebasan gas hidrogen klorida yang menghakis apabila dibakar, dan kehilangan dielektrik yang agak tinggi pada voltan tinggi — itulah sebabnya PVC tidak digunakan melebihi 6 kV.
• XLPE (polietilena bersilang): Kini penebat standard untuk kabel MV, HV, dan EHV, dan semakin digunakan dalam kabel LV juga. Pautan silang menukarkan polietilena termoplastik kepada bahan termoset yang mengekalkan sifatnya pada suhu tinggi — Kabel XLPE biasanya dinilai pada 90°C berterusan dan 250°C dalam keadaan litar pintas, jauh lebih tinggi daripada PVC. XLPE juga menawarkan kehilangan dielektrik yang lebih rendah, rintangan kelembapan yang lebih baik, dan penuaan jangka panjang yang unggul berbanding PVC. Tukar ganti ialah kos bahan yang lebih tinggi dan proses penyemperitan yang lebih mencabar.
• EPR (Getah etilena propilena): Penebat getah termoset yang menawarkan fleksibiliti yang sangat baik merentasi julat suhu yang luas (-50°C hingga 90°C), rintangan unggul terhadap ozon dan UV, dan prestasi yang sangat baik dalam keadaan basah. EPR ialah penebat pilihan untuk kabel luar pesisir, marin dan perlombongan di mana lenturan berulang, persekitaran basah dan suhu ekstrem digabungkan. Kosnya yang lebih tinggi dan kerugian dielektrik yang lebih tinggi sedikit berbanding XLPE mengehadkan penggunaannya dalam pemasangan kabel utiliti statik.
• LSOH / LSZH (Asap rendah sifar halogen): Bukan satu bahan tetapi kelas kompaun — penebat dan sarung berasaskan poliolefin yang dirumus untuk menghasilkan asap minimum dan tiada gas yang mengandungi halogen apabila dibakar. Diwajibkan atau sangat diutamakan dalam ruang terkurung termasuk terowong, sistem metro, platform luar pesisir, pusat data dan bangunan awam di mana pemindahan dalam senario kebakaran bergantung pada mengekalkan keterlihatan dan udara bernafas. Sebatian LSOH digunakan untuk kedua-dua penebat dan jaket luar dalam kabel LV untuk persekitaran ini.
• Penebat mineral (kabel MICC): Konduktor kuprum yang dikelilingi oleh serbuk magnesium oksida yang dipadatkan dalam tiub kuprum lancar. Kabel berpenebat mineral sememangnya kalis api - ia terus berfungsi pada suhu sehingga 1,000°C - menjadikannya jenis kabel yang diperlukan untuk litar kritikal kebakaran termasuk lampu kecemasan, sistem penggera kebakaran dan bekalan pam pemercik dalam banyak kod bangunan negara.

Memilih Kabel Kuasa yang Tepat: Kaedah Pemasangan dan Faktor Persekitaran

Di luar kelas voltan dan bahan penebat, persekitaran pemasangan menentukan ciri kabel tambahan yang diperlukan. Keratan rentas dan jenis penebat konduktor yang sama boleh sesuai atau tidak sesuai sepenuhnya bergantung pada cara dan tempat kabel dipasang.

Pengebumian langsung dalam tanah memerlukan sama ada kabel berperisai (perisai dawai keluli atau perisai pita keluli) untuk menahan kerosakan mekanikal akibat pergerakan tanah dan penggalian, atau pemasangan dalam saluran yang menyediakan perlindungan mekanikal. Kabel pengebumian terus juga memerlukan sarung luar kalis UV jika mana-mana bahagian larian berada di atas tanah, dan pembinaan kalis lembapan untuk mengelakkan kemasukan air selama beberapa dekad perkhidmatan.

Dulang kabel dan pemasangan udara terbuka dalam loji perindustrian mengutamakan kalis api dan kemudahan pemeriksaan dan penggantian. Kabel berbilang teras dengan sarung luar LSOH atau FR-PVC pada sistem tangga kabel adalah standard. Apabila kabel berjalan selari pada dulang, faktor penurunan arus - biasanya 0.7–0.85 daripada penilaian kabel tunggal bergantung pada kumpulan — mesti digunakan untuk mengambil kira pemanasan bersama antara kabel bersebelahan.

Kabel fleksibel dan mengekor untuk jentera mudah alih, kren dan peralatan mudah alih memerlukan konduktor terkandas halus (Kelas 5 atau Kelas 6 setiap IEC 60228) dan penebat dan sarung getah atau TPE yang sangat fleksibel yang menahan lenturan berulang tanpa retak keletihan. Kabel ini dinilai untuk jejari lentur minimum yang ditentukan dan bilangan kitaran lentur yang terhingga — menyatakan kabel pemasangan tetap dalam aplikasi lentur ialah salah satu ralat pemilihan yang paling biasa dan berbangkit dalam kejuruteraan elektrik industri.

Kabel dasar laut dan luar pesisir menggabungkan pelbagai keperluan perlindungan serentak: rintangan tekanan pada kedalaman, rintangan kimia air laut, perlindungan mekanikal terhadap seretan sauh dan peralatan memancing, dan dalam kes kabel dasar laut AC yang panjang, pengurusan arus pengecasan kapasitif yang berhati-hati. Kabel dasar laut DC (HVDC) voltan tinggi telah menjadi standard untuk sambungan eksport ladang angin luar pesisir yang panjang dengan tepat kerana penghantaran DC menghapuskan kerugian semasa pengecasan yang menjadikan kabel dasar laut AC panjang tidak praktikal melebihi 80–100 km.