导体是电力电缆传输电能的核心部件,其材质和结构直接影响电缆的导电性能和载流量。目前主流的导体材质为铜和铝:
铜导体:具有导电率高(导电性能优于铝)、机械强度高、耐腐蚀性好、接头稳定性强等优点,但成本较高,重量较大。广泛应用于对导电性能和可靠性要求高的场景,如中高压电缆、高层建筑、重要工业设备等。
铝导体:导电率约为铜的 60%,但密度仅为铜的 1/3,成本远低于铜,适合用于对成本敏感、敷设距离长且载流量要求相对较低的场景,如低压配电网、农村电网、远距离低压输电线路等。为提升机械强度,铝导体常采用多股绞合或加钢芯的结构(如钢芯铝绞线导体)。
导体的结构形式分为实心导体、绞合导体和成型导体:实心导体主要用于小截面低压电缆;绞合导体由多根细导线绞合而成,柔韧性好,便于敷设,是中高压电缆和大截面低压电缆的主流结构;成型导体(如扇形导体、圆形紧压导体)通过特殊成型工艺使导体截面更紧凑,可减小电缆外径、降低绝缘材料用量,同时改善电场分布,提升电缆的载流量和绝缘性能。
绝缘层包裹在导体外部,其核心作用是隔绝导体与外部环境,防止电能泄漏和短路事故发生,是保障电缆绝缘性能的关键。不同绝缘材料的绝缘层结构有所差异,但均需满足以下要求:具有优异的绝缘电阻(阻止电流泄漏)、耐击穿强度(抵抗高压电场下的击穿)、耐温性(适应运行时的温度变化)和耐老化性(延长使用寿命)。例如,交联聚乙烯绝缘层通常采用三层共挤工艺(导体屏蔽层 - 绝缘层 - 绝缘屏蔽层同步挤出),确保绝缘层厚度均匀、无气泡和杂质,提升绝缘可靠性。
屏蔽层位于绝缘层的内外两侧(分别称为内屏蔽层和外屏蔽层),主要作用是改善电场分布、消除导体表面的效应,同时防止外界干扰和绝缘层表面的局部放电:
内屏蔽层:紧贴导体表面,通常由半导电材料制成,能使导体表面的电场分布均匀,避免因导体表面不光滑(如绞合导体的缝隙)产生局部电场集中,从而防止绝缘层被击穿。
外屏蔽层:包裹在绝缘层外侧,同样由半导电材料或金属材料(如铜带、铜丝)制成。对于中高压电缆,外屏蔽层可将绝缘层表面的感应电荷导入大地,同时隔绝外界电磁场对电缆的干扰;对于低压电缆,部分场景下会省略外屏蔽层,但在对电磁兼容性要求高的场景(如医院、数据中心)仍需设置。
直埋敷设是将电缆直接埋设在地下土壤中的敷设方式,具有施工简单、成本低、占地面积小的优点,但对土壤环境要求较高(需避免腐蚀性土壤、杂散电流区域),且后期维护和故障查找难度大。施工时需在电缆上方铺设黄沙层和警示带(或盖板),防止机械挖掘损伤电缆,同时需根据土壤温度和散热条件选择合适的电缆载流量。适用于城市郊区、农村电网、工业园区等地下管线较少、土壤条件良好的场景。