導體是電力電纜傳輸電能的核心部件,其材質和結構直接影響電纜的導電性能和載流量。目前主流的導體材質為銅和鋁:?
銅導體:具有導電率高(導電性能優(yōu)于鋁)、機械強度高、耐腐蝕性好、接頭穩(wěn)定性強等優(yōu)點,但成本較高,重量較大。廣泛應用于對導電性能和可靠性要求高的場景,如中高壓電纜、高層建筑、重要工業(yè)設備等。?
鋁導體:導電率約為銅的 60%,但密度僅為銅的 1/3,成本遠低于銅,適合用于對成本敏感、敷設距離長且載流量要求相對較低的場景,如低壓配電網(wǎng)、農(nóng)村電網(wǎng)、遠距離低壓輸電線路等。為提升機械強度,鋁導體常采用多股絞合或加鋼芯的結構(如鋼芯鋁絞線導體)。?
導體的結構形式分為實心導體、絞合導體和成型導體:實心導體主要用于小截面低壓電纜;絞合導體由多根細導線絞合而成,柔韌性好,便于敷設,是中高壓電纜和大截面低壓電纜的主流結構;成型導體(如扇形導體、圓形緊壓導體)通過特殊成型工藝使導體截面更緊湊,可減小電纜外徑、降低絕緣材料用量,同時改善電場分布,提升電纜的載流量和絕緣性能。
絕緣層包裹在導體外部,其核心作用是隔絕導體與外部環(huán)境,防止電能泄漏和短路事故發(fā)生,是保障電纜絕緣性能的關鍵。不同絕緣材料的絕緣層結構有所差異,但均需滿足以下要求:具有優(yōu)異的絕緣電阻(阻止電流泄漏)、耐擊穿強度(抵抗高壓電場下的擊穿)、耐溫性(適應運行時的溫度變化)和耐老化性(延長使用壽命)。例如,交聯(lián)聚乙烯絕緣層通常采用三層共擠工藝(導體屏蔽層 - 絕緣層 - 絕緣屏蔽層同步擠出),確保絕緣層厚度均勻、無氣泡和雜質,提升絕緣可靠性。
屏蔽層位于絕緣層的內外兩側(分別稱為內屏蔽層和外屏蔽層),主要作用是改善電場分布、消除導體表面的效應,同時防止外界干擾和絕緣層表面的局部放電:?
內屏蔽層:緊貼導體表面,通常由半導電材料制成,能使導體表面的電場分布均勻,避免因導體表面不光滑(如絞合導體的縫隙)產(chǎn)生局部電場集中,從而防止絕緣層被擊穿。?
外屏蔽層:包裹在絕緣層外側,同樣由半導電材料或金屬材料(如銅帶、銅絲)制成。對于中高壓電纜,外屏蔽層可將絕緣層表面的感應電荷導入大地,同時隔絕外界電磁場對電纜的干擾;對于低壓電纜,部分場景下會省略外屏蔽層,但在對電磁兼容性要求高的場景(如醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心)仍需設置。
直埋敷設是將電纜直接埋設在地下土壤中的敷設方式,具有施工簡單、成本低、占地面積小的優(yōu)點,但對土壤環(huán)境要求較高(需避免腐蝕性土壤、雜散電流區(qū)域),且后期維護和故障查找難度大。施工時需在電纜上方鋪設黃沙層和警示帶(或蓋板),防止機械挖掘損傷電纜,同時需根據(jù)土壤溫度和散熱條件選擇合適的電纜載流量。適用于城市郊區(qū)、農(nóng)村電網(wǎng)、工業(yè)園區(qū)等地下管線較少、土壤條件良好的場景。