XLPE là vật liệu cách điện cho cáp ngầm ngày này, dù vậy nó chủ yếu sử dụng cho cáp ngầm hạ thế và trung thế trong khi chưa được ứng dụng nhiều để làm vật liệu cách điện cho cáp ngầm cao thế. Ngoài XLPE còn có nhiều vật liệu cách điện khác cho cáp ngầm hiện nay, nhưng dù là vật liệu gì thì việc lựa chọn đều rất quan trọng và phải đảm bảo các đặc tính cách điện như:
- Khả năng cách điện cao để tránh dòng điện rò rỉ.
- Độ bền điện môi cao để tránh sự cố phóng điện của cáp.
- Độ bền cơ học cao để chịu được tác động vật lý
- Không hút ẩm từ không khí hoặc đất. Độ ẩm có xu hướng làm giảm điện trở cách điện và đẩy nhanh sự cố đứt cáp. Trường hợp vật liệu cách điện có tính hút ẩm thì phải bọc trong lớp bọc chống thấm như vỏ bọc chì (inner sheath/ lead sheath).
- Không dễ cháy.
- Chi phí thấp.
- Không bị ảnh hưởng bởi axit và kiềm.
1. Cao su
Cao su có thể được lấy từ nhựa cây sữa của cây nhiệt đới hoặc nó có thể được sản xuất từ các sản phẩm dầu. Nó có điện trở phép tương đối thay đổi giữa 2 và 3, độ bền điện môi khoảng 30 kV/mm và điện trở suất của cách điện là 10 17 Ω/cm. Mặc dù cao su nguyên chất có đặc tính cách điện cao, nhưng nó có một số nhược điểm như dễ hấp thụ độ ẩm, nhiệt độ an toàn tối đa thấp (khoảng 38°C), mềm và có khả năng bị hư hại do khi tiếp xúc với ánh sáng. Vì vậy, cao su nguyên chất không thể được sử dụng làm vật liệu cách điện.
Cao su lưu hóa (VIR): Nó được điều chế bằng cách trộn cao su nguyên chất với chất khoáng như oxit zine, chì đỏ, v.v., và 3-5% lưu huỳnh. Hợp chất được tạo thành như vậy được cuộn thành các tấm mỏng và cắt thành các dải. Hợp chất cao su sau đó được áp dụng cho dây dẫn và được nung nóng đến nhiệt độ khoảng 150°C.
Toàn bộ quá trình này được gọi là lưu hóa và sản phẩm thu được được gọi là cao su lưu hóa. Cao su lưu hóa có độ bền cơ học, độ bền và đặc tính chống mài mòn cao hơn cao su nguyên chất. Nhược điểm chính của nó là lưu huỳnh phản ứng rất nhanh với đồng Cách điện loại này thường được sử dụng cho cáp điện hạ thế và trung thế.
2. Giấy tẩm (MI)
Giấy ngâm tẩm (Mass-Impregnated) bao gồm giấy được nghiền thành bột hóa học làm từ dăm gỗ và được ngâm tẩm với một số hợp chất như vật liệu parafinic hoặc napthenic. Loại vật liệu cách điện này gần như đã thay thế lớp cách điện cao su nhờ giá thành rẻ, điện dung thấp, độ bền điện môi cao và khả năng chống cách điện cao.
Nhược điểm duy nhất là giấy có tính hút ẩm và ngay cả khi nó được ngâm tẩm với hợp chất thích hợp, nó vẫn hấp thụ độ ẩm và do đó làm giảm điện trở cách điện của cáp. Vì lý do này, cáp cách điện bằng giấy luôn được cung cấp một số lớp bọc bảo vệ.
Vì cáp cách điện bằng giấy có xu hướng hút ẩm, chúng được sử dụng ở những tuyến cáp có ít mối nối. Cáp cách điện bằng giấy tẩm chủ yếu ứng dụng cho dự án ngầm cao thế trong khoảng cách ngắn ở các nhà máy điện.
3. Vải ngâm tẩm
Là một loại vải bông được ngâm tẩm và phủ một lớp vecni. Cuộn băng bằng vải được quấn vào ruột dẫn của dây và các bề mặt của nó được phủ bằng hợp chất dầu hỏa để nó dễ dàng trượt khi cáp bị uốn cong. Vì băng vải được đánh véc-ni có tính hút ẩm, do đó vật liệu cách điện này yêu cầu cáp ngầm phải có vỏ bọc kim loại (thường là chì). Độ bền điện môi của nó là khoảng 4 kV /mm và độ dày cho phép là 2,5 đến 3,8cm.
4.Polyvinyl clorua (PVC)
Vật liệu cách điện này là một hợp chất tổng hợp. Nó thu được từ phản ứng trùng hợp axetylen và ở dạng bột màu trắng. Để có được vật liệu này làm vật liệu cách điện cho dây cáp, nó được kết hợp với một số vật liệu được gọi là chất hóa dẻo là chất lỏng có nhiệt độ sôi cao. Chất hóa dẻo tạo thành gel và làm dẻo vật liệu trong phạm vi nhiệt độ mong muốn.
Polyvinyl clorua có độ bền cách điện cao, độ bền điện môi tốt và độ bền cơ học trong một loạt các nhiệt độ. Nó trơ với oxy và gần như trơ với nhiều kiềm và axit. Do đó, loại cách điện này được ưa chuộng hơn VIR trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt như trong nhà máy xi măng hoặc nhà máy hóa chất. Do các đặc tính cơ học (ví dụ, độ đàn hồi, v.v.) của PVC không tốt bằng cao su, do đó, cáp cách điện PVC thường được sử dụng cho các hệ thống lắp đặt điện và đèn chiếu sáng ngầm hạ thế.
