Struktur kabel tampak sederhana, padahal setiap komponennya memiliki tujuan penting tersendiri, sehingga setiap bahan komponen harus dipilih secara cermat saat membuat kabel, untuk memastikan keandalan kabel yang terbuat dari bahan-bahan ini selama pengoperasian.
1. Bahan konduktor
Secara historis, material yang digunakan untuk konduktor kabel listrik adalah tembaga dan aluminium. Natrium juga sempat dicoba. Tembaga dan aluminium memiliki konduktivitas listrik yang lebih baik, dan jumlah tembaga relatif lebih sedikit ketika mengalirkan arus yang sama, sehingga diameter luar konduktor tembaga lebih kecil daripada konduktor aluminium. Harga aluminium jauh lebih rendah daripada tembaga. Selain itu, karena densitas tembaga lebih besar daripada aluminium, meskipun 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 MV, termasuk material isolasi kertas impregnasi yang telah mapan 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 sekaligus termoset. Material termoplastik mengalami deformasi saat dipanaskan, sementara material termoset mempertahankan bentuknya pada suhu operasi.
2.1. Isolasi kertas
Pada awal pengoperasiannya, kabel berinsulasi kertas hanya mampu menahan beban kecil dan relatif terawat baik. Namun, pengguna listrik terus menggunakan kabel dengan beban yang semakin tinggi. Kondisi penggunaan awal tidak lagi sesuai dengan kebutuhan kabel saat ini, sehingga pengalaman awal yang baik tidak dapat menjamin pengoperasian kabel di masa mendatang yang seharusnya baik. Dalam beberapa tahun terakhir, kabel berinsulasi kertas sudah jarang digunakan.
2.2.PVC
PVC masih digunakan sebagai material isolasi untuk kabel tegangan rendah 1kV dan juga sebagai material selubung. Namun, penggunaan PVC dalam isolasi kabel dengan cepat digantikan oleh XLPE, dan penggunaan selubungnya pun dengan cepat digantikan oleh polietilena linier densitas rendah (LLDPE), polietilena densitas sedang (MDPE), atau polietilena densitas tinggi (HDPE), dan kabel non-PVC memiliki biaya siklus hidup yang lebih rendah.
2.3. Polietilen (PE)
Polietilena densitas rendah (LDPE) dikembangkan pada tahun 1930-an dan kini digunakan sebagai resin dasar untuk material polietilena ikatan silang (XLPE) dan polietilena ikatan silang pohon tahan air (WTR-XLPE). Dalam keadaan termoplastik, suhu operasi maksimum polietilena adalah 75°C, lebih rendah daripada suhu operasi kabel berisolasi kertas (80~90°C). Masalah ini telah teratasi dengan munculnya polietilena ikatan silang (XLPE), yang dapat memenuhi atau bahkan melampaui suhu operasi kabel berisolasi kertas.
2.4.Polietilena ikatan silang (XLPE)
XLPE adalah bahan termoset yang dibuat dengan mencampur polietilena berdensitas rendah (LDPE) dengan agen pengikat silang (seperti peroksida).
Suhu operasi konduktor maksimum kabel berisolasi XLPE adalah 90°C, uji beban lebih 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 Polietilena ikatan silang (WTR-XLPE)
Fenomena pohon air akan mengurangi masa pakai kabel XLPE. Ada banyak cara untuk mengurangi pertumbuhan pohon air, tetapi salah satu yang paling umum diterima adalah menggunakan bahan insulasi yang dirancang khusus untuk menghambat pertumbuhan pohon air, yang disebut polietilena ikatan silang tahan air (WTR-XLPE).
2.6. Karet etilen propilena (EPR)
EPR adalah material termoset yang terbuat dari etilena dan propilena (terkadang 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, rugi dielektrik material EPR jauh lebih tinggi daripada XLPE dan WTR-XLPE.
3. Proses vulkanisasi isolasi
Proses ikatan silang bersifat spesifik untuk polimer yang digunakan. Pembuatan polimer ikatan silang dimulai dengan polimer matriks, kemudian ditambahkan stabilisator dan pengikat silang untuk membentuk campuran. Proses ikatan silang menambahkan lebih banyak titik koneksi ke struktur molekul. Setelah ikatan silang, rantai molekul polimer tetap elastis, tetapi tidak dapat sepenuhnya terputus menjadi lelehan fluida.
4. Bahan pelindung konduktor dan bahan pelindung isolasi
Lapisan pelindung semi-konduktif diekstrusi pada permukaan luar konduktor dan insulasi untuk menyeragamkan medan listrik dan menahan medan listrik di inti kabel yang diisolasi. Material ini mengandung karbon hitam berkualitas rekayasa agar lapisan pelindung kabel mencapai konduktivitas yang stabil dalam rentang yang dipersyaratkan.
Waktu posting: 12-Apr-2024