電力伝送の 2 つの主要な形式として、DC ケーブルと AC ケーブルには構造設計に大きな違いがあります。これらの違いは、それぞれの動作原理とアプリケーション シナリオの要件に起因します。この2種類のケーブルの構造的特徴を多次元から詳細に解析します。
DCケーブルの構造的特徴
DC ケーブルの構造設計では、主に DC 電界分布の特殊性が考慮されます。 DC ケーブルの電界強度は、温度によって変化する絶縁抵抗係数に比例します。これは、DC ケーブルの絶縁層内の最大電界強度が印加電圧だけでなく負荷電流にも関係することを意味します。
一般的な高電圧直流ケーブルの構造には次のものが含まれます。-
導体層：導体材料としては、通常、高純度の銅やアルミニウムが使用されます。
絶縁層: 非架橋導体シールド層、非架橋絶縁層、非架橋絶縁シールド層を含む 3 層共押出構造を採用しており、マトリックス材料の大部分は非架橋ポリプロピレンです。
半導電性バッファ層: 絶縁層の周囲に巻き付けられ、均一な電界分布に使用されます。
金属シース層: 通常は平らなアルミニウムのシースで、機械的保護と電磁シールドを提供します。
外層: ホットメルト接着剤層、外側シース、半導体電極からなる 3 層共押出構造-。
DC ケーブルのもう 1 つの重要な特性は、絶縁体が急速な極性の変化に耐えることができる必要があることです。負荷時の極性変換により、絶縁体内の電界強度が通常 50% ～ 70% 増加する可能性があります。したがって、DC ケーブルの絶縁材料には特殊な電気特性が必要です。
ACケーブルの構造的特徴
AC ケーブルの構造設計では、主に交流電界の特性が考慮されています。これらのケーブルは、均一な電界分布、接線応力の欠如、軽量構造、および高い電流容量を特徴としています-。 1kV 以下の架橋ポリエチレン (XLPE)- 絶縁電力ケーブルとポリ塩化ビニル (PVC)- 絶縁電力ケーブルの構造は基本的に同じです。
AC ケーブルの一般的な構造は次のとおりです。
導体: 通常、柔軟性と導電性を高めるために撚り線構成が採用されます。
絶縁層: 一般的な材料には、ポリ塩化ビニル (PVC)、架橋ポリエチレン (XLPE)、フッ素樹脂などがあります。-
シールド層: 伝送信号損失を低減しながら、干渉信号が内部層に侵入するのを防ぎます。
シース: ケーブルコアを環境の影響から保護するための内部シースと外部シースで構成されます。
AC ケーブルは、表皮効果と近接効果の影響を考慮する必要があります。表皮効果により、電流が導体断面全体に不均一に分布し、表面付近の電流密度が高くなります。-近接効果は、電流分布に影響を与える導体間の電磁場の相互作用を引き起こします。これらの現象により導体の AC 抵抗が増加し、許容電流容量が減少します。-。
DC ケーブルと AC ケーブルの主な構造の違い
1. 絶縁設計の違い
DC ケーブルは、不均一な電界分布の問題 (DC 電界は材料の抵抗率の影響を受ける) を解決する必要があり、絶縁層を厚くしたり、特殊な材料 (架橋ポリエチレン XLPE など) を使用したりする場合があります。-また、AC ケーブルの絶縁は AC 電界 (PVC、XLPE など) に最適化されています。
過渡状態および無負荷状態における DC ケーブルの最大電界強度は、通常、導体の表面で発生しますが、負荷がかかると、最大電界強度は絶縁層の表面で発生します。{0}} AC ケーブルの電界分布は比較的均一です。
2. シールド層の違い
高電圧 DC ケーブルでは空間電荷の影響を抑制するためにシールドを強化する必要がありますが、低電圧ケーブルではシールド要件が比較的低くなります。{0}} DC ケーブルのシールド層は、電界干渉を防ぐためにより厳密な設計が必要です。
3. 導体構造の違い
DCケーブルは通常、プラス極とマイナス極のみからなる単芯構造を採用しています。通信ケーブルは三相4線式または5線式を採用しており、より複雑な構造となっています。
4. 極性要件の違い
DC ケーブルは、極性を間違えると機器が損傷する可能性があるため、正極と負極を明確に接続する必要があります。 AC ケーブルには極性の要件はなく、位相を区別するだけで十分です。
5. 損失特性の違い
DC ケーブルには AC ケーブルのような表皮効果や渦電流損失がないため、長距離送電に適しています。- AC ケーブルは、短距離の配電ではコストが低くなりますが、長距離では損失が高くなります。
