Sebagai dua bentuk utama transmisi daya, kabel DC dan kabel AC memiliki perbedaan signifikan dalam desain strukturnya. Perbedaan ini berasal dari prinsip kerja dan persyaratan skenario penerapannya masing-masing. Karakteristik struktur kedua jenis kabel ini akan dianalisis secara detail dari berbagai dimensi.
Karakteristik struktural kabel DC
Desain struktural kabel DC terutama mempertimbangkan kekhasan distribusi medan listrik DC. Kuat medan listrik kabel DC sebanding dengan koefisien resistansi isolasi, yang bervariasi menurut suhu. Artinya kuat medan listrik maksimum pada lapisan isolasi kabel DC tidak hanya berhubungan dengan tegangan yang diberikan, tetapi juga dengan arus beban.
Struktur kabel arus searah tegangan tinggi yang umum-meliputi:
Lapisan konduktor: Tembaga atau aluminium dengan kemurnian tinggi biasanya digunakan sebagai bahan konduktor.
Lapisan insulasi: Mengadopsi struktur ekstrusi bersama tiga{0}}lapisan, termasuk lapisan pelindung konduktor tanpa ikatan silang, lapisan insulasi tanpa ikatan silang, dan lapisan pelindung insulasi tanpa ikatan silang, bahan matriksnya sebagian besar adalah polipropilena tanpa ikatan silang.
Lapisan penyangga semi konduktif: melilit lapisan isolasi, digunakan untuk distribusi medan listrik yang seragam.
Lapisan selubung logam: biasanya merupakan selubung aluminium datar, memberikan perlindungan mekanis dan pelindung elektromagnetik.
Lapisan luar: struktur tiga-lapisan yang diekstrusi bersama yang terdiri dari lapisan perekat lelehan panas, selubung luar, dan elektroda semikonduktor.
Karakteristik penting lainnya dari kabel DC adalah isolasinya harus mampu menahan transisi polaritas yang cepat. Konversi polaritas di bawah beban dapat menyebabkan peningkatan kuat medan listrik di dalam insulasi, biasanya sebesar 50% hingga 70%. Oleh karena itu, bahan isolasi kabel DC perlu memiliki sifat kelistrikan khusus.
Karakteristik Struktural Kabel AC
Desain struktural kabel AC terutama mempertimbangkan sifat-sifat medan listrik bolak-balik. Kabel ini memiliki distribusi medan listrik yang seragam, tidak adanya tegangan tangensial, konstruksi ringan, dan kapasitas hantar arus-yang tinggi. Struktur kabel listrik berinsulasi polivinil klorida (PVC)-terkait silang polietilen (XLPE)-dan kabel listrik berinsulasi polivinil klorida (PVC)-untuk 1kV dan di bawahnya pada dasarnya identik.
Struktur khas kabel AC terdiri dari:
Konduktor: Biasanya menggunakan konfigurasi konduktor terdampar untuk meningkatkan fleksibilitas dan konduktivitas listrik.
Lapisan Insulasi: Bahan umum meliputi polivinil klorida (PVC),-polietilen ikatan silang (XLPE), dan fluoroplastik.
Lapisan Pelindung: Mencegah sinyal interferensi menembus lapisan dalam sekaligus mengurangi kehilangan sinyal transmisi.
Selubung: Terdiri dari selubung dalam dan luar untuk melindungi inti kabel dari dampak lingkungan.
Kabel AC harus memperhitungkan efek efek kulit dan efek kedekatan. Efek kulit menyebabkan distribusi arus tidak merata di seluruh-penampang konduktor, dengan kerapatan arus yang lebih tinggi di dekat permukaan; efek kedekatan menginduksi interaksi medan elektromagnetik antar konduktor yang mempengaruhi distribusi arus. Fenomena ini meningkatkan resistansi AC konduktor, sehingga mengurangi kapasitas pembawa arus-yang diizinkan.
Perbedaan struktural utama antara kabel DC dan AC
1. Perbedaan desain insulasi
Kabel DC perlu mengatasi masalah distribusi medan listrik yang tidak merata (medan listrik DC dipengaruhi oleh resistivitas material), dan lapisan isolasi mungkin lebih tebal atau bahan khusus (seperti-polietilen XLPE ikatan silang) dapat digunakan. Dan isolasi kabel AC dioptimalkan untuk medan listrik AC (seperti PVC, XLPE).
Kuat medan maksimum kabel DC pada kondisi transien dan-tanpa beban biasanya terjadi pada permukaan konduktor, sedangkan pada kondisi berbeban, kuat medan maksimum terjadi pada permukaan lapisan isolasi. Distribusi medan listrik kabel AC relatif seragam.
2. Perbedaan lapisan pelindung
Kabel DC tegangan tinggi memerlukan pelindung yang ditingkatkan untuk menekan efek muatan ruang, sedangkan kabel-tegangan rendah memiliki persyaratan pelindung yang relatif lebih rendah. Lapisan pelindung kabel DC memerlukan desain yang lebih ketat untuk mencegah interferensi medan listrik.
3. Perbedaan struktur konduktor
Kabel DC biasanya mengadopsi struktur inti tunggal, hanya terdiri dari kutub positif dan negatif. Kabel komunikasi mengadopsi sistem tiga-fase empat kabel atau lima kabel, dengan struktur yang lebih kompleks.
4. Perbedaan persyaratan polaritas
Kabel DC harus memiliki sambungan kutub positif dan negatif yang jelas, karena polaritas yang salah dapat menyebabkan kerusakan peralatan. Kabel AC tidak memiliki persyaratan polaritas, hanya perlu membedakan fase.
5. Perbedaan karakteristik kerugian
Kabel DC tidak memiliki efek kulit dan kehilangan arus eddy seperti kabel AC, sehingga cocok untuk-transmisi daya jarak jauh. Kabel AC memiliki biaya lebih rendah dalam distribusi jarak pendek, namun kerugian lebih tinggi pada jarak jauh.
