Базовая структура силового кабеля выполнена в виде слоев, каждый из которых выполняет определенные функции, обеспечивая безопасную, эффективную и надежную передачу электрической энергии от источника электроэнергии к конечному потребителю. Такая модульная конструкция позволяет кабелям адаптироваться к различным требованиям, от низковольтного распределения до сверхвысоковольтной передачи, а также выдерживать механические, химические и экологические воздействия во время монтажа и длительной эксплуатации.
Подробная структура и функции представлены ниже:
1. Проводник (проводящий сердечник)
Функция: Служит основным каналом для передачи электрической энергии, пропускания тока и определения пропускной способности кабеля по току и эффективности проводимости.
Материалы и технологии: Обычно изготавливаются из высокопроводящей отожженной меди (низкое удельное сопротивление, хорошая гибкость) или твердотянутого алюминия. Для достижения баланса между гибкостью и прочностью проводники часто формируются путем регулярного скручивания нескольких тонких проводов. Их поперечные сечения оптимизированы для плотного заполнения изоляционного пространства и улучшения теплоотвода.
2. Экранирующие слои
Функция: Эта пара полупроводниковых слоев образует «систему выравнивания», имеющую решающее значение для обеспечения равномерного распределения электрического поля в кабелях среднего и высокого напряжения.
Экранирующий материал для проводника: плотно экструдируется на поверхность проводника, заполняя микроскопические неровности и промежутки внутри многожильного проводника, предотвращая коронный разряд и локальное образование электрических древовидных структур.
Изоляционный экран: плотно прилегает к внешней поверхности изоляционного слоя, выравнивает электрическое поле и обеспечивает плавный переход к внешнему металлическому экранирующему слою.
Материал: Оба материала являются сшиваемыми полупроводниковыми материалами, удельное сопротивление которых обычно находится в диапазоне от 10² до 10⁵ Ом·см.
3. Изоляционный слой
Функция: Обеспечивает электрическую изоляцию, выдерживая рабочее напряжение и перенапряжения, предотвращая пробой или утечку тока.
Материалы: Основной материал –Сшитый полиэтилен (XLPE)Этиленпропиленовый каучук (ЭПР) используется в системах среднего напряжения и обладает высокой гибкостью. Поливинилхлорид (ПВХ) преимущественно используется в низковольтных распределительных сетях.
4. Металлический защитный слой
Функция: Обеспечивает путь для тока короткого замыкания, электромагнитное экранирование и защиту от замыкания на землю.
Формы:медная лентаэкранирование, экранирование с помощью медной проволочной оплетки или гофрированные металлические оболочки (которые также выполняют функцию радиального водонепроницаемого барьера).
5. Заполняющий слой
Функция: Заполняет пустоты в многожильных кабелях для поддержания структурной стабильности, а также обеспечивает дополнительную амортизацию и защиту от влаги.
Материал: Негигроскопичные материалы, такие как полипропиленовый (ПП) шнур или водонепроницаемые канаты.
6. Внутренняя оболочка
Функция: Защищает металлический защитный слой от коррозии и обеспечивает предварительный радиальный барьер от воды и влаги.
Материалы: оболочки из экструдированного полиэтилена (ПЭ) или поливинилхлорида (ПВХ). Для применений, требующих хорошей водонепроницаемости, часто используются ламинированные оболочки из алюминия и полиэтилена.
7. Броневой слой
Функция: Обеспечивает механическую защиту от раздавливания при непосредственном заглублении, от вытягивания при установке и от натяжения при закладке подводного кабеля.
Типы: Броня из стальной ленты (в основном для сопротивления сжатию) или броня из стальной проволоки (для прочности на растяжение).
8. Наружная оболочка
Функция: Внешний защитный слой, устойчивый к коррозии под воздействием окружающей среды.
Материал: оболочка из ПВХ или ПЭ, с возможностью разработки специальных огнестойких, безгалогенных и малодымных материалов.
9. Специальные конструкции
Гидроизоляционная структура: гофрированные металлические оболочки или водоотталкивающий порошок/ленты/гели.
Огнезащитная конструкция: керамизируемая силиконовая резина, слюдяные ленты или материалы с низким дымовыделением и нулевым содержанием галогенов (LSZH).
Интеллектуальная интеграция: В некоторых кабелях интегрированы оптоволоконные модули для измерения температуры или передачи данных.
10. Пример конструкции (одножильный высоковольтный кабель)
Медный проводник → Экран проводника → Изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE) → Изоляционный экран → Гофрированный металлический экран → Внутренняя оболочка из полиэтилена (PE) → Броня из стальной проволоки → Внешняя оболочка.
11. Резюме
Силовой кабель — это точно спроектированный системный продукт. Выбор материалов и применение технологических процессов для каждого слоя оказывают существенное влияние на эффективность передачи, срок службы и уровень безопасности кабеля. Современные кабельные технологии развиваются в направлении повышения напряжения, увеличения пропускной способности, надежности, интеллектуальных функций и улучшения экологической устойчивости.
Дата публикации: 18 декабря 2025 г.