ケーブルの「ハート」を理解する：電気ケーブル化合物に深く飛び込む

I.ケーブル化合物 - ケーブルの信頼性の中核

ケーブルは最新の送電の動脈であり、その信頼性は電気システムの安定性と安全性に最重要です。銅やアルミニウムのような導体材料はしばしば焦点ですが、ケーブルの真の「心」はその中にあります 断熱化合物と硬化化合物 （ 電気ケーブル化合物 ）。これらの化合物は、ケーブルの性能の重要な決定要因であり、不可欠な電気断熱と機械的保護を提供します。

これらの化合物の品質は、さまざまな環境条件とその全体的なサービス寿命に耐えるケーブルの能力を決定します。高品質の断熱により、現在の漏れや短絡が防止され、人や機器の安全性が確保されます。同時に、高性能のシースは、外部の損傷、水分、化学腐食、紫外線から内部構造を保護します。したがって、適切なケーブル化合物を選択することは、安全で耐久性があり、信頼性の高いケーブルを製造する上で最も重要なステップです。

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これは、2つの一般的なケーブル化合物の比較です。 PVC（塩化ポリビニル） そして XLPE（架橋ポリエチレン） 、異なる材料がケーブルのパフォーマンスにどのように影響するかを示すために：

比較が示すように、XLPE化合物は、PVCと比較して優れた温度抵抗と断熱性能を提供します。これがXLPEが広く使用されている理由です 中型および高電圧ケーブル 、PVCはより一般的です 低電圧および汎用ケーブル 。これらの違いを理解することは、特定のアプリケーションに適したケーブルを選択するために重要です。

ii。ケーブル化合物の「アイデンティティ」：分類と基本構成

ケーブル化合物は単一の材料ではありませんが、機能と熱特性に基づいて分類されます。それらは、さまざまな化学成分のブレンドで構成されています。

1。断熱材と硬化化合物：明確な役割

• 断熱材 ：これは、導体を直接覆うケーブルのコア機能部分です。その主な使命は、信頼できる電気断熱材を提供し、電流が漏れを防ぎ、意図した経路に沿って安全な電力伝達を確保することです。断熱化合物には、高断熱抵抗性、高誘電率、良好な熱安定性が必要です。
• シース化合物 ：これは、断熱材またはフィラー層の外側にあるケーブルの「外側のジャケット」です。その主な使命は、包括的な物理的および環境保護を提供することです。シース化合物には、優れた機械的強度、耐摩耗性、化学耐性耐性、耐水性、およびUV耐性が必要です。

2。一般的なケーブル化合物の「ファミリー」

ケーブル化合物は、処理および使用中の熱挙動に基づいて、熱可塑性または熱硬化節のいずれかに分類されます。

熱可塑性材料

• PVC（塩化ポリビニル） ：炎の遅延が良好で、安価で処理が簡単です。これは、低電圧および汎用ケーブルシースのための一般的な材料です。ただし、その熱と低温性能は限られているため、極端な環境には適していません。
• PE（ポリエチレン） ：優れた断熱特性と低い誘電損失を提供し、多くの場合、高電圧ケーブル断熱材に使用されます。ただし、PEは本質的に難燃性ではなく、通常、この特性を改善するために添加物を必要とします。

サーモセット材料

• XLPE（架橋ポリエチレン） ：PEの分子鎖を架橋することにより、この材料は耐熱性、機械的強度、および老化抵抗を大幅に改善しました。 XLPEは、中程度の高電圧ケーブル、最大90°Cの長期動作温度と250°Cの短絡耐性の最も一般的な断熱材です。
• EPR（エチレンプロピレンゴム） ：優れた柔軟性、オゾン抵抗、UV耐性を持つ合成ゴム。多くの場合、頻繁な曲げを必要とする柔軟なケーブルや、特別な風化要件を持つアプリケーションで使用されます。

3。ケーブル化合物の「レシピ」：重要なコンポーネント

ケーブル化合物は通常、単一のポリマーではなく、複数の成分の複雑なブレンドです。

• ベース樹脂 ：これは化合物のバックボーンを形成し、その基本的な特性（PVC、PE、XLPEなど）を決定します。
• 添加物 ：これらは特別な機能を提供し、パフォーマンスを最適化するために追加されます。
  • 可塑剤 ：主にPVCで使用されている柔軟性と加工性を向上させます。
  • 難燃剤 ：水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどの耐火性を高めます。
  • 抗酸化物質 ：高温と長期使用での材料の老化を遅らせ、ケーブルの寿命を延ばします。
  • フィラー ：炭酸カルシウムやカオリンと同様に、処理の改善、機械的特性の強化、コストの削減に使用されます。
  • 安定剤 ：熱、光、酸素に対する材料の安定性を改善します。

iii。ケーブル化合物の「評価」：キーパフォーマンスインジケーター

ケーブル化合物の性能は、ケーブルの安全性と信頼性に直接影響します。生産とアプリケーションでは、特定の基準と要件を確実に満たすために、一連の厳密なテストと「評価」を受けます。これらの主要なパフォーマンス指標は、電気的、物理的/機械的、環境的、安全性の4つの主要な分野で評価されます。

1。電気性能

電気性能は、断熱化合物のコアインジケーターであり、安全で効率的な送電を確保します。

• 絶縁抵抗 ：電流の流れに抵抗する材料の能力を測定します。通常、Megaohms（MΩ）またはGigaohms（gω）で表現されます。断熱性の高い抵抗は、より良い断熱性を示します。
• 誘電強度 ：電気分解が発生する前に材料が耐えることができる最大電界強度を指します。ユニットは通常、KV/mmです。より高い誘電体強度は、材料がより効果的に高い電圧に抵抗できることを意味します。

2。物理的および機械的パフォーマンス

これらの指標は、主に材料の強度、靭性、および耐久性を評価します。これらは、化合物を塗り直すために特に重要です。

• 破壊時の引張強度と伸び ：材料の強さと柔軟性を反映します。高い引張強度と休憩時の適切な伸長により、ケーブルが簡単に破損したり、設置と使用中に損傷を受けたりしないようにします。
• 摩耗と涙抵抗 ：外部摩擦と鋭利な物体に抵抗する硬化化合物の能力を評価します。

3。環境適応性

ケーブルは多様で厳しい環境で動作するため、材料は非常に適応性がある必要があります。

• 耐熱性 ：ケーブルの最大長期動作温度を決定します。異なる材料は、PVCで70°C、XLPEで90°Cなどの評価が異なります。
• 風化抵抗 ：屋外環境での紫外線、オゾン、水分から老化に抵抗する材料の能力を評価します。
• 化学腐食抵抗 ：油、酸、アルカリなどの化学物質にさらされると、特性を維持する材料の能力を測定します。

4。安全性能

安全性能は、特に公共の建物や密集した地域で、ケーブル化合物にとって最も重要な考慮事項の1つです。

• 火炎遅延 ：炎にさらされたときに燃焼に抵抗する材料の能力。炎の遅れは、火災が広がるのを防ぐことができます。
• 低い煙ゼロハロゲン（LSZH） ：高度な環境安全基準。燃焼時に大量の有毒な煙や腐食性ガスを放出する伝統的なハロゲン化材料（PVCなど）とは異なり、 LSZH 材料は最小限の煙を生み出し、毒性が低く、ハロゲンが含まれておらず、火災中の人や装備への害を大幅に減らします。

ここに、2つの一般的な塗り材料の安全性能の比較があります。 PVC そして LSZH（低い煙ゼロハロゲン） 素材：

これらの厳密なパフォーマンス評価を通じて、ケーブル化合物は、実際のアプリケーションでの信頼性と安全性を確保できます。

IV。先を見る：ケーブル化合物の開発動向

ケーブル化合物の将来は、世界的な技術の進歩、環境規制、市場の需要と密接に結びついています。将来のケーブル化合物は、基本的な電気的および機械的性能を超えて焦点を合わせて移動します 環境にやさしい、高性能、機能化 .

1。環境にやさしい

環境保護と持続可能な開発に世界的に焦点を当てているため、ケーブル化合物の「グリーン革命」は避けられません。

• ハロゲンフリー ：これは大きな傾向です。従来のPVC材料は、燃焼するとハロゲン化する毒性水素ガスを放出しますが、LSZH化合物は水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどの無機炎還元剤を使用します。これにより、火災中に煙が少なく、腐食性ガスが放出されず、公共の安全が大幅に改善されます。
• リサイクル性 ：リサイクルと再利用が簡単な化合物の開発は、資源の消費と環境汚染を減らします。熱可塑性科学はここでは自然な利点がありますが、サーモセットのリサイクル技術も調査されています。
• リードフリー ：従来の鉛塩安定剤を排除し、カルシウム亜鉛安定剤などのより環境に優しい代替品を採用して、重金属汚染を減らします。

2。高性能

複雑なアプリケーション環境や技術的アップグレードに適応するには、より高いパフォーマンスが重要です。

• より高い温度評価 ：電力機器の電力が増加し、サイズが減少するにつれて、ケーブルはより高い温度に耐える必要があります。たとえば、XLPEの90°Cの動作温度は、中程度および高電圧ケーブルの標準であり、さらに高い温度評価の材料が特殊な産業および新しいエネルギー用途向けに開発されます。
• 断熱性の向上 ：より高い電圧クラスに対応するには、新しい材料は誘電損失を減らし、送電効率を向上させる必要があります。
• 複合材料技術 ：ポリプロピレン（PP）とエラストマーのブレンドなど、さまざまな材料の強度を組み合わせることで、高強度、優れた断熱性、優れた柔軟性のバランスを提供する新しい化合物を作成できます。これらの複合材料は、費用対効果、環境にやさしい、高温耐性の利点のため、ケーブルベースの材料の重要な将来の方向と見なされています。

3。機能化

将来のケーブル化合物は、パッシブの「保護層」から機能強化を備えたアクティブコンポーネントに進化します。

• スマートケーブル化合物 ：マイクロセンサーまたはスマートコーティングを材料に統合して、温度、ストレス、老化などのケーブル条件のリアルタイム監視を可能にします。これにより、障害の予測、積極的なメンテナンスの可能性、電力システムの効率と安全性の向上に役立ちます。
• 軽量化 ：泡立て技術またはその他の方法を使用して、パフォーマンスを犠牲にすることなく化合物の密度を減らします。これにより、ケーブルの全体的な重量が削減され、設置と輸送が容易になり、プロジェクトコストが削減されます。

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