विद्युत केबल निर्माण प्रक्रिया की केबल संरचना और सामग्री।

केबल की संरचना सरल लगती है, वास्तव में, इसके प्रत्येक घटक का अपना महत्वपूर्ण उद्देश्य होता है, इसलिए केबल का निर्माण करते समय प्रत्येक घटक सामग्री का सावधानीपूर्वक चयन किया जाना चाहिए, ताकि संचालन के दौरान इन सामग्रियों से बने केबल की विश्वसनीयता सुनिश्चित की जा सके।

1. कंडक्टर सामग्री
ऐतिहासिक रूप से, बिजली के तारों के लिए तांबे और एल्युमीनियम का इस्तेमाल किया जाता रहा है। सोडियम का भी कुछ समय के लिए परीक्षण किया गया था। तांबे और एल्युमीनियम की विद्युत चालकता बेहतर होती है, और समान धारा संचारित करते समय तांबे की मात्रा अपेक्षाकृत कम होती है, इसलिए तांबे के तार का बाहरी व्यास एल्युमीनियम के तार की तुलना में छोटा होता है। एल्युमीनियम की कीमत तांबे की तुलना में काफी कम होती है। इसके अलावा, क्योंकि तांबे का घनत्व एल्युमीनियम से अधिक होता है, भले ही धारा वहन क्षमता समान हो, एल्युमीनियम के तार का अनुप्रस्थ काट तांबे के तार से बड़ा होता है, लेकिन एल्युमीनियम के तार का व्यास अभी भी तांबे के तार की तुलना में हल्का होता है।

2. इन्सुलेशन सामग्री
एमवी पावर केबलों में कई प्रकार की इंसुलेटिंग सामग्री का उपयोग किया जा सकता है, जिनमें तकनीकी रूप से उन्नत इम्प्रेग्नेटेड पेपर इंसुलेशन सामग्री भी शामिल है, जिनका 100 से भी अधिक वर्षों से सफलतापूर्वक उपयोग किया जा रहा है। आज, एक्सट्रूडेड पॉलीमर इंसुलेशन को व्यापक रूप से स्वीकार किया गया है। एक्सट्रूडेड पॉलीमर इंसुलेशन सामग्रियों में पीई (एलडीपीई और एचडीपीई), एक्सएलपीई, डब्ल्यूटीआर-एक्सएलपीई और ईपीआर शामिल हैं। ये सामग्री थर्मोप्लास्टिक होने के साथ-साथ थर्मोसेटिंग भी होती हैं। थर्मोप्लास्टिक सामग्री गर्म करने पर विकृत हो जाती है, जबकि थर्मोसेट सामग्री ऑपरेटिंग तापमान पर अपना आकार बनाए रखती है।

2.1. कागज़ का इन्सुलेशन
अपने संचालन के आरंभ में, पेपर-इंसुलेटेड केबल केवल कम भार वहन करते हैं और अपेक्षाकृत अच्छी तरह से बनाए रखे जाते हैं। हालाँकि, जब बिजली उपभोक्ता केबल को अधिक से अधिक भार वहन करने के लिए मजबूर करते हैं, तो उपयोग की मूल स्थितियाँ वर्तमान केबल की आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त नहीं रह जातीं, तो मूल अच्छा अनुभव यह नहीं दर्शा सकता कि केबल का भविष्य का संचालन अच्छा होना चाहिए। हाल के वर्षों में, पेपर-इंसुलेटेड केबल का उपयोग बहुत कम हुआ है।
2.2.पीवीसी
पीवीसी का उपयोग अभी भी कम वोल्टेज वाले 1kV केबलों के लिए एक इंसुलेटिंग सामग्री के रूप में किया जाता है और यह एक शीथिंग सामग्री भी है। हालाँकि, केबल इंसुलेशन में पीवीसी का उपयोग तेजी से XLPE द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है, और शीथ में इसका उपयोग तेजी से रैखिक निम्न घनत्व पॉलीइथाइलीन (LLDPE), मध्यम घनत्व पॉलीइथाइलीन (MDPE) या उच्च घनत्व पॉलीइथाइलीन (HDPE) द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है, और गैर-पीवीसी केबलों की जीवन चक्र लागत कम होती है।
2.3. पॉलीइथिलीन (पीई)
निम्न घनत्व पॉलीइथाइलीन (LDPE) का विकास 1930 के दशक में हुआ था और अब इसका उपयोग क्रॉसलिंक्ड पॉलीइथाइलीन (XLPE) और जल-प्रतिरोधी वृक्ष क्रॉसलिंक्ड पॉलीइथाइलीन (WTR-XLPE) सामग्रियों के लिए आधार रेज़िन के रूप में किया जाता है। थर्मोप्लास्टिक अवस्था में, पॉलीइथाइलीन का अधिकतम परिचालन तापमान 75°C होता है, जो कागज़-इन्सुलेटेड केबलों के परिचालन तापमान (80~90°C) से कम होता है। क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथाइलीन (XLPE) के आगमन से यह समस्या हल हो गई है, जो कागज़-इन्सुलेटेड केबलों के सेवा तापमान को पूरा कर सकता है या उससे अधिक तापमान पर काम कर सकता है।

2.4.क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथाइलीन (XLPE)
एक्सएलपीई एक थर्मोसेटिंग सामग्री है जो कम घनत्व वाले पॉलीइथिलीन (एलडीपीई) को क्रॉसलिंकिंग एजेंट (जैसे पेरोक्साइड) के साथ मिलाकर बनाई जाती है।
एक्सएलपीई इंसुलेटेड केबल का अधिकतम कंडक्टर ऑपरेटिंग तापमान 90 डिग्री सेल्सियस है, अधिभार परीक्षण 140 डिग्री सेल्सियस तक है, और शॉर्ट-सर्किट तापमान 250 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है। एक्सएलपीई में उत्कृष्ट ढांकता हुआ विशेषताएं हैं और इसका उपयोग 600V से 500kV की वोल्टेज रेंज में किया जा सकता है।

2.5. जल प्रतिरोधी वृक्ष क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथाइलीन (WTR-XLPE)
जल वृक्ष घटना XLPE केबल की सेवा जीवन को कम कर देगी। जल वृक्षों की वृद्धि को कम करने के कई तरीके हैं, लेकिन सबसे आम तौर पर स्वीकृत तरीकों में से एक है जल वृक्षों की वृद्धि को रोकने के लिए डिज़ाइन की गई विशेष रूप से इंजीनियर्ड इंसुलेशन सामग्री का उपयोग करना, जिसे जल-प्रतिरोधी वृक्ष क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथाइलीन WTR-XLPE कहा जाता है।

2.6. एथिलीन प्रोपाइलीन रबर (ईपीआर)
ईपीआर एक थर्मोसेटिंग पदार्थ है जो एथिलीन, प्रोपिलीन (कभी-कभी एक तीसरा मोनोमर) से बना होता है, और इन तीनों मोनोमरों के सहबहुलक को एथिलीन प्रोपिलीन डायन रबर (ईपीडीएम) कहा जाता है। एक विस्तृत तापमान सीमा में, ईपीआर हमेशा नरम रहता है और इसमें अच्छा कोरोना प्रतिरोध होता है। हालाँकि, ईपीआर पदार्थ का परावैद्युत क्षय एक्सएलपीई और डब्ल्यूटीआर-एक्सएलपीई की तुलना में काफी अधिक होता है।

3. इन्सुलेशन वल्केनाइजेशन प्रक्रिया
क्रॉसलिंकिंग प्रक्रिया प्रयुक्त बहुलक के लिए विशिष्ट होती है। क्रॉसलिंक्ड पॉलिमर का निर्माण एक मैट्रिक्स पॉलिमर से शुरू होता है और फिर मिश्रण बनाने के लिए स्टेबलाइज़र और क्रॉसलिंकर मिलाए जाते हैं। क्रॉसलिंकिंग प्रक्रिया आणविक संरचना में और अधिक संयोजन बिंदु जोड़ती है। एक बार क्रॉसलिंक हो जाने पर, बहुलक आणविक श्रृंखला प्रत्यास्थ रहती है, लेकिन इसे पूरी तरह से द्रव पिघल में विभाजित नहीं किया जा सकता है।

4. कंडक्टर परिरक्षण और इन्सुलेटिंग परिरक्षण सामग्री
विद्युत क्षेत्र को एकसमान बनाने और केबल के इंसुलेटेड कोर में विद्युत क्षेत्र को बनाए रखने के लिए कंडक्टर और इंसुलेशन की बाहरी सतह पर अर्ध-चालक परिरक्षण परत को बाहर निकाला जाता है। इस सामग्री में इंजीनियरिंग ग्रेड का कार्बन ब्लैक पदार्थ होता है जो केबल की परिरक्षण परत को आवश्यक सीमा के भीतर स्थिर चालकता प्राप्त करने में सक्षम बनाता है।