Struktur kabel tampak sederhana, namun sebenarnya setiap komponennya memiliki tujuan pentingnya masing-masing, sehingga setiap material komponen harus dipilih dengan cermat saat pembuatan kabel, agar dapat memastikan keandalan kabel yang terbuat dari material tersebut selama pengoperasian.
1. Bahan konduktor
Secara historis, material yang digunakan untuk konduktor kabel daya adalah tembaga dan aluminium. Natrium juga sempat dicoba. Tembaga dan aluminium memiliki konduktivitas listrik yang lebih baik, dan jumlah tembaga relatif lebih sedikit ketika menghantarkan arus yang sama, sehingga diameter luar konduktor tembaga lebih kecil daripada konduktor aluminium. Harga aluminium jauh lebih rendah daripada tembaga. Selain itu, karena kepadatan tembaga lebih besar daripada aluminium, meskipun kapasitas daya hantar arusnya sama, penampang konduktor aluminium lebih besar daripada konduktor tembaga, tetapi kabel konduktor aluminium tetap lebih ringan daripada kabel konduktor tembaga.
2. Bahan isolasi
Terdapat banyak material isolasi yang dapat digunakan untuk kabel daya tegangan menengah (MV), bahkan termasuk material isolasi kertas impregnasi yang sudah matang secara teknologi dan telah berhasil digunakan selama lebih dari 100 tahun. Saat ini, isolasi polimer ekstrusi telah diterima secara luas. Material isolasi polimer ekstrusi meliputi PE (LDPE dan HDPE), XLPE, WTR-XLPE, dan EPR. Material-material ini bersifat termoplastik dan termoset. Material termoplastik akan berubah bentuk ketika dipanaskan, sedangkan material termoset akan mempertahankan bentuknya pada suhu operasional.
2.1. Isolasi kertas
Pada awal pengoperasiannya, kabel berinsulasi kertas hanya membawa beban kecil dan perawatannya relatif baik. Namun, pengguna daya terus menggunakan kabel untuk membawa beban yang semakin tinggi, sehingga kondisi penggunaan awal tidak lagi sesuai dengan kebutuhan kabel saat ini. Akibatnya, pengalaman baik di awal tidak dapat menjamin kinerja kabel yang baik di masa mendatang. Dalam beberapa tahun terakhir, kabel berinsulasi kertas jarang digunakan.
2.2.PVC
PVC masih digunakan sebagai bahan isolasi untuk kabel tegangan rendah 1kV dan juga sebagai bahan pelapis. Namun, penggunaan PVC dalam isolasi kabel dengan cepat digantikan oleh XLPE, dan penggunaannya dalam pelapis dengan cepat digantikan oleh polietilen densitas rendah linier (LLDPE), polietilen densitas menengah (MDPE) atau polietilen densitas tinggi (HDPE), dan kabel non-PVC memiliki biaya siklus hidup yang lebih rendah.
2.3. Polietilen (PE)
Polietilen densitas rendah (LDPE) dikembangkan pada tahun 1930-an dan sekarang digunakan sebagai resin dasar untuk material polietilen ikatan silang (XLPE) dan polietilen ikatan silang tahan air (WTR-XLPE). Dalam keadaan termoplastik, suhu operasi maksimum polietilen adalah 75 °C, yang lebih rendah daripada suhu operasi kabel berisolasi kertas (80~90 °C). Masalah ini telah teratasi dengan munculnya polietilen ikatan silang (XLPE), yang dapat memenuhi atau melampaui suhu layanan kabel berisolasi kertas.
2.4.Polietilen yang terikat silang (XLPE)
XLPE adalah bahan termoset yang dibuat dengan mencampur polietilen densitas rendah (LDPE) dengan agen pengikat silang (seperti peroksida).
Suhu operasi konduktor maksimum kabel berisolasi XLPE adalah 90 °C, uji beban berlebih hingga 140 °C, dan suhu hubung singkat dapat mencapai 250 °C. XLPE memiliki karakteristik dielektrik yang sangat baik dan dapat digunakan dalam rentang tegangan 600V hingga 500kV.
2.5. Pohon tahan air Polietilen ikatan silang (WTR-XLPE)
Fenomena water tree (pohon air) akan mengurangi masa pakai kabel XLPE. Ada banyak cara untuk mengurangi pertumbuhan water tree, tetapi salah satu yang paling umum diterima adalah menggunakan bahan isolasi yang dirancang khusus untuk menghambat pertumbuhan water tree, yang disebut polietilen ikatan silang tahan air (water-resistant tree cross-linked polyethylene/WTR-XLPE).
2.6. Karet etilen propilen (EPR)
EPR adalah material termoset yang terbuat dari etilena, propilena (kadang-kadang monomer ketiga), dan kopolimer dari ketiga monomer tersebut disebut karet etilena propilena diena (EPDM). Pada rentang suhu yang luas, EPR selalu tetap lunak dan memiliki ketahanan korona yang baik. Namun, kerugian dielektrik material EPR secara signifikan lebih tinggi daripada XLPE dan WTR-XLPE.
3. Proses vulkanisasi isolasi
Proses pengikatan silang bersifat spesifik terhadap polimer yang digunakan. Pembuatan polimer yang terikat silang dimulai dengan polimer matriks, kemudian ditambahkan stabilisator dan pengikat silang untuk membentuk campuran. Proses pengikatan silang menambahkan lebih banyak titik penghubung pada struktur molekuler. Setelah terikat silang, rantai molekul polimer tetap elastis, tetapi tidak dapat sepenuhnya terputus menjadi lelehan cair.
4. Bahan pelindung konduktor dan bahan pelindung isolasi
Lapisan pelindung semikonduktif diekstrusi pada permukaan luar konduktor dan isolasi untuk meratakan medan listrik dan menahan medan listrik di dalam inti kabel yang terisolasi. Material ini mengandung bahan karbon hitam kelas teknik untuk memungkinkan lapisan pelindung kabel mencapai konduktivitas yang stabil dalam kisaran yang dibutuhkan.
Waktu posting: 12 April 2024