電力送信と分布の領域では、ケーブル断熱材は、効率、安全性、寿命を確保する上で極めて重要な役割を果たします。ケーブル製造に革命をもたらした材料の中で、シラン架橋ポリエチレン（シランXLPE）断熱化合物が優れた性能と適応性のために際立っています。この記事では、シランXLPE断熱化合物が高性能ケーブルの生産に重要である理由と、最新の電気インフラストラクチャの厳しい要件をどのように満たしているのかを深く掘り下げています。
シランXLPE絶縁化合物は、 シラングラフト技術を介して架橋されたポリエチレン材料です。従来の熱可塑性ポリエチレンとは異なり、架橋はポリマーを熱セットに変換し、その熱、機械、および化学的特性を劇的に強化します。
シラン架橋プロセスでは、配合中にシラン分子をポリエチレン鎖に移植することが含まれます。これらのシラン基は、水分と反応し、ポリマーマトリックス内の結合の3次元ネットワークを形成する架橋反応を開始します。このネットワークは、断熱材に以下を与えます。
優れた耐熱性
優れた機械的強度
化学的安定性
強化された電気
この架橋ネットワークは、ポリマーの動作を根本的に変化させ、環境ストレッサーに対してより耐久性があり抵抗性を高め、ケーブルの性能に不可欠です。
ケーブル断熱材の最も重要な特徴の1つは、劣化なしに高い動作温度に耐える能力です。シランXLPE化合物により、通常、最大90°Cまでの連続動作温度と短絡温度が250°Cに達します。この熱耐久性は、シランXLPEで断熱されたケーブルが、重い電気荷重や過酷な環境などの厳しい条件で安全に動作し、ケーブルのサービス寿命を延ばすことができることを意味します。
たとえば、周囲温度が高い、または極端な熱のある地域では、従来のポリエチレンで断熱されたケーブルは、故障または費用のかかるメンテナンスにつながる可能性があります。シランXLPE断熱材はこれらの効果に抵抗し、ダウンタイムを減らし、信頼性を向上させます。
ケーブルは、設置とサービス中に多くのストレスを受けます - 曲げ、引っ張り、圧縮。シランXLPEの架橋構造は、引張強度、衝撃耐性、および曲げ特性を高め、ケーブルが非交配ポリエチレンよりも優れた機械的力に耐えることができます。さらに、Silane XLPEは優れた柔軟性を維持し、特に複雑なルーティングシナリオでの簡単なインストールを容易にします。
ケーブルがコーナーの周りに曲がったり、振動にさらされたりする可能性のある地下または空中のケーブル設置では、この柔軟性は断熱層の亀裂や損傷のリスクを減らします。
シランXLPE断熱材は、化学物質、油、水、および紫外線に対して非常に耐性があります。この抵抗により、攻撃的な産業環境、地下条件、または屋外設備にさらされた場合でも、ケーブルが完全性とパフォーマンスを維持することが保証されます。水分架橋プロセスは、水ツリーングに対する耐性の強化をさらに提供します。これは、ケーブルの断熱材の故障につながる重要な要因です。
水のツリーは、湿気の侵入によって引き起こされる分解現象であり、断熱を時間の経過とともに弱め、最終的に電気断層を引き起こします。シランXLPEの密な架橋構造は、障壁として機能し、水の木の成長を大幅に遅らせたり防止したりします。
効率的な送電のためには、断熱性が高い誘電体強度と低い誘電損失が必要です。シランXLPE断熱化合物が提供します。
高い電気抵抗率
低誘電率
優れた分解電圧
これらの電気特性は、エネルギーの損失を減らし、断熱材の故障を防ぎ、低電圧ケーブルと中電圧ケーブルの両方で信頼できる動作を確保します。
これにより、Silane XLPEは、病院、データセンター、重要なインフラストラクチャなどの敏感な環境で使用される電力ケーブルの好みの選択となり、障害が深刻な結果をもたらす可能性があります。
Silane XLPEは、以下を含むさまざまなケーブルタイプで広く使用されています。
電源ケーブル： 中電圧および高電圧送信ケーブルシランXLPEの熱特性と電気特性の恩恵を受けます。
制御および計装ケーブル： 信号の完全性と機械的保護のために、優れた断熱材が必要です。
通信ケーブル： 柔軟性と環境抵抗が重要な場合。
再生可能エネルギーケーブル： 風力と太陽光発電ケーブルは、優れた耐久性と環境ストレッサーに対する耐性を持つ材料を需要があります。
たとえば、風力発電所では、ケーブルはしばしば過酷な天候、タービンの動きによる機械的ストレス、長いサービスサイクルにさらされます。 Silane XLPE断熱により、これらのケーブルは長期間にわたってパフォーマンスを維持します。
シランXLPEが上昇する前に、ケーブルはしばしばEVAまたはPVC断熱に依存していたため、熱抵抗、柔軟性、または環境の安全性に限界がありました。シランXLPE断熱化合物は、次のようなバランスのとれた組み合わせを提供します。
安全性： 塩素などの有害な添加物がなく、環境と健康のリスクが減少します。
パフォーマンス： PVCまたはEVAよりも高い熱および電気特性。
寿命： 架橋により、ケーブルの運用寿命が長くなります。
たとえば、PVCは、燃やした場合に有毒ガスを放出する可能性があり、火災事件で安全リスクをもたらします。塩素を含まないシランXLPEは、より安全で環境に優しいと考えられています。
シランXLPE断熱材は、厳しい基準を満たすために慎重に設計および複合されています。製造プロセスには次のものが含まれます。
右分子量と密度で塩基ポリエチレン樹脂を選択します。
押出または複合中にシラン分子を接ぎ木します。
望ましい架橋密度と性能のためのシラン濃度と添加物を最適化します。
押出後に架橋を完了するための湿気硬化。
高度な押出機器は、一貫した層の厚さと均一な架橋を保証します。厳しい品質管理対策により、架橋、機械的特性、および電気性能の均一性が保証されます。差動スキャン熱量測定（DSC）、ゲル含有量の測定、電気分解テストなどの高度なテスト方法は、化合物の一貫性を検証します。
これらの品質制御は、特に障害がオプションではない高電圧または安全性の高いアプリケーションに向けられたケーブルにとって重要です。
よりスマートで、より安全で、より効率的なケーブルに対する需要は、シランXLPEテクノロジーのイノベーションを促進しています。いくつかの新たなトレンドには次のものがあります。
ナノ強化シランXLPE： ナノ材料を組み込み、熱伝導率と機械的特性を改善します。
環境に優しい製剤： 環境への影響を軽減するために、バイオベースまたはリサイクル可能なシランXLPE化合物の開発。
スマートケーブル断熱材： ケーブルの健康をリアルタイムで監視するための埋め込みセンサーとスマート材料。
より高い電圧機能： XLPE断熱材が現在の制限を超えて超高電圧で実行できるようにすることを目的としたイノベーション。
研究者はまた、パフォーマンスを低下させることなく、架橋ポリエチレンのリサイクル性を改善する方法を調査し、持続可能性の需要の増加に対応しています。
世界中の多くの大手ユーティリティ企業とケーブルメーカーは、ネットワークの信頼性を向上させ、運用コストを削減するために、シランXLPE断熱材を採用しています。たとえば、ヨーロッパの大規模な再生可能エネルギープロジェクトは、シランXLPE絶縁ケーブルに切り替えた後、ケーブルの故障が20％減少したことを報告しました。
シランXLPE断熱化合物は、高性能ケーブルの生産の基礎となっています。熱安定性、機械的回復力、耐薬品性、優れた電気特性の組み合わせにより、現代の電力、制御、通信ケーブルに不可欠になります。堅牢で信頼性の高い電気インフラストラクチャに対する世界的な需要が増加するにつれて、Silane XLPEのような高度な材料への依存も増加します。
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