Era baru industri otomotif energi baru mengemban misi ganda transformasi dan peningkatan industri serta perlindungan lingkungan atmosfer, yang sangat mendorong pengembangan industri kabel tegangan tinggi dan aksesori terkait lainnya untuk kendaraan listrik. Produsen kabel dan badan sertifikasi telah banyak berinvestasi dalam penelitian dan pengembangan kabel tegangan tinggi untuk kendaraan listrik. Kabel tegangan tinggi untuk kendaraan listrik memiliki persyaratan kinerja tinggi dalam semua aspek, dan harus memenuhi standar RoHSb, persyaratan standar tahan api UL94V-0, dan kinerja lunak. Makalah ini memperkenalkan material dan teknologi pembuatan kabel tegangan tinggi untuk kendaraan listrik.
1. Bahan kabel tegangan tinggi
(1) Bahan konduktor kabel
Saat ini, terdapat dua material utama lapisan konduktor kabel: tembaga dan aluminium. Beberapa perusahaan berpendapat bahwa inti aluminium dapat sangat mengurangi biaya produksi mereka, dengan menambahkan tembaga, besi, magnesium, silikon, dan elemen lain pada dasar material aluminium murni, melalui proses khusus seperti sintesis dan perlakuan anil, meningkatkan konduktivitas listrik, kinerja lentur, dan ketahanan korosi kabel, untuk memenuhi persyaratan kapasitas beban yang sama, untuk mencapai efek yang sama dengan konduktor inti tembaga atau bahkan lebih baik. Dengan demikian, biaya produksi dapat dihemat secara signifikan. Namun, sebagian besar perusahaan masih menganggap tembaga sebagai material utama lapisan konduktor, pertama-tama, resistivitas tembaga rendah, dan kemudian sebagian besar kinerja tembaga lebih baik daripada aluminium pada tingkat yang sama, seperti kapasitas daya hantar arus yang besar, kehilangan tegangan rendah, konsumsi energi rendah, dan keandalan yang tinggi. Saat ini, pemilihan konduktor umumnya menggunakan standar nasional 6 konduktor lunak (perpanjangan kawat tembaga tunggal harus lebih besar dari 25%, diameter monofilamen kurang dari 0,30) untuk memastikan kelembutan dan ketangguhan monofilamen tembaga. Tabel 1 mencantumkan standar yang harus dipenuhi untuk material konduktor tembaga yang umum digunakan.
(2) Bahan lapisan isolasi kabel
Lingkungan internal kendaraan listrik sangat kompleks, dalam pemilihan bahan isolasi, di satu sisi, untuk memastikan penggunaan lapisan isolasi yang aman, di sisi lain, sebisa mungkin memilih bahan yang mudah diproses dan banyak digunakan. Saat ini, bahan isolasi yang umum digunakan adalah polivinil klorida (PVC),polietilen ikatan silang (XLPE), karet silikon, elastomer termoplastik (TPE), dll., dan sifat-sifat utamanya ditunjukkan pada Tabel 2.
Di antara bahan-bahan tersebut, PVC mengandung timbal, tetapi Arahan RoHS melarang penggunaan timbal, merkuri, kadmium, kromium heksavalensi, polibrominasi difenil eter (PBDE) dan polibrominasi bifenil (PBB) serta zat berbahaya lainnya, sehingga dalam beberapa tahun terakhir PVC telah digantikan oleh XLPE, karet silikon, TPE, dan bahan ramah lingkungan lainnya.
(3) Bahan lapisan pelindung kabel
Lapisan pelindung dibagi menjadi dua bagian: lapisan pelindung semikonduktif dan lapisan pelindung jalinan. Resistivitas volume material pelindung semikonduktif pada suhu 20 °C dan 90 °C serta setelah penuaan merupakan indeks teknis penting untuk mengukur material pelindung, yang secara tidak langsung menentukan masa pakai kabel tegangan tinggi. Material pelindung semikonduktif yang umum digunakan meliputi karet etilen-propilen (EPR), polivinil klorida (PVC), danpolietilen (PE)bahan baku. Jika bahan baku tidak memiliki keunggulan dan tingkat kualitas tidak dapat ditingkatkan dalam jangka pendek, lembaga penelitian ilmiah dan produsen bahan kabel berfokus pada penelitian teknologi pengolahan dan rasio formula bahan pelindung, serta mencari inovasi dalam rasio komposisi bahan pelindung untuk meningkatkan kinerja keseluruhan kabel.
2. Proses persiapan kabel tegangan tinggi
(1) Teknologi untaian konduktor
Proses dasar pembuatan kabel telah dikembangkan sejak lama, sehingga terdapat pula spesifikasi standar tersendiri di industri dan perusahaan. Dalam proses penarikan kawat, berdasarkan mode pelepasan puntiran kawat tunggal, peralatan pemanjangan dapat dibagi menjadi mesin pemanjangan tanpa puntiran, mesin pemanjangan tanpa puntiran, dan mesin pemanjangan/pelepasan puntiran. Karena suhu kristalisasi konduktor tembaga yang tinggi, suhu dan waktu anil yang lebih lama diperlukan, maka tepat untuk menggunakan peralatan mesin pemanjangan tanpa puntiran untuk melakukan penarikan kontinu dan penarikan kawat tunggal secara kontinu guna meningkatkan perpanjangan dan laju patahan penarikan kawat. Saat ini, kabel polietilen ikatan silang (XLPE) telah sepenuhnya menggantikan kabel kertas minyak pada tingkat tegangan antara 1 dan 500 kV. Terdapat dua proses pembentukan konduktor umum untuk konduktor XLPE: pemadatan melingkar dan pemuntiran kawat. Di satu sisi, inti kawat dapat mencegah suhu tinggi dan tekanan tinggi dalam pipa yang saling terkait menekan bahan pelindung dan bahan isolasinya ke dalam celah kawat terpilin dan menyebabkan pemborosan; di sisi lain, hal ini juga dapat mencegah masuknya air di sepanjang arah konduktor untuk memastikan pengoperasian kabel yang aman. Konduktor tembaga itu sendiri adalah struktur untaian konsentris, yang sebagian besar diproduksi oleh mesin untaian rangka biasa, mesin untaian garpu, dll. Dibandingkan dengan proses pemadatan melingkar, hal ini dapat memastikan pembentukan untaian konduktor yang bulat.
(2) Proses produksi isolasi kabel XLPE
Untuk produksi kabel XLPE tegangan tinggi, terdapat dua proses pembentukan, yaitu pengikatan silang kering catenary (CCV) dan pengikatan silang kering vertikal (VCV).
(3) Proses ekstrusi
Sebelumnya, produsen kabel menggunakan proses ekstrusi sekunder untuk menghasilkan inti isolasi kabel. Langkah pertama adalah ekstrusi pelindung konduktor dan lapisan isolasi secara bersamaan, kemudian disilangkan dan digulung ke baki kabel, ditempatkan selama beberapa waktu, dan kemudian dilakukan ekstrusi pelindung isolasi. Pada tahun 1970-an, proses ekstrusi tiga lapis 1+2 muncul pada inti kawat berisolasi, memungkinkan pelindung dan isolasi internal dan eksternal diselesaikan dalam satu proses. Proses ini pertama-tama mengekstrusi pelindung konduktor, setelah jarak pendek (2~5m), kemudian mengekstrusi isolasi dan pelindung isolasi pada pelindung konduktor secara bersamaan. Namun, dua metode pertama memiliki banyak kekurangan, sehingga pada akhir tahun 1990-an, pemasok peralatan produksi kabel memperkenalkan proses produksi ko-ekstrusi tiga lapis, yang mengekstrusi pelindung konduktor, isolasi, dan pelindung isolasi secara bersamaan. Beberapa tahun lalu, negara-negara asing juga meluncurkan desain kepala barel ekstruder dan pelat jala melengkung yang baru, dengan menyeimbangkan tekanan aliran rongga kepala sekrup untuk mengurangi penumpukan material, memperpanjang waktu produksi berkelanjutan, menggantikan perubahan spesifikasi desain kepala yang terus-menerus, juga dapat sangat menghemat biaya waktu henti dan meningkatkan efisiensi.
3. Kesimpulan
Kendaraan energi baru memiliki prospek pengembangan yang baik dan pasar yang besar, membutuhkan serangkaian produk kabel tegangan tinggi dengan kapasitas beban tinggi, ketahanan suhu tinggi, efek perisai elektromagnetik, ketahanan tekuk, fleksibilitas, umur kerja yang panjang, dan kinerja unggul lainnya untuk diproduksi dan menguasai pasar. Material kabel tegangan tinggi kendaraan listrik dan proses pembuatannya memiliki prospek pengembangan yang luas. Kendaraan listrik tidak dapat meningkatkan efisiensi produksi dan memastikan keamanan penggunaan tanpa kabel tegangan tinggi.
Waktu posting: 23 Agustus 2024