מבנה כבלים וחומר של תהליך ייצור כבל חשמל.

מבנה הכבל נראה פשוט, למעשה, לכל רכיב בו יש מטרה חשובה משלו, ולכן יש לבחור בקפידה על כל חומר רכיב בעת ייצור הכבל, כדי להבטיח את אמינות הכבל העשוי מחומרים אלה במהלך הפעולה.

1. חומר מוליך
מבחינה היסטורית, החומרים המשמשים למוליכי כבלים חשמליים היו נחושת ואלומיניום. גם נתרן ניסה בקצרה. לנחושת ואלומיניום יש מוליכות חשמלית טובה יותר, וכמות הנחושת פחות יחסית בעת העברת אותו זרם, כך שהקוטר החיצוני של מוליך הנחושת קטן מזה של מוליך האלומיניום. מחיר האלומיניום נמוך משמעותית מהנחושת. בנוסף, מכיוון שצפיפות הנחושת גדולה יותר מזו של אלומיניום, גם אם יכולת הנשיאה הנוכחית זהה, חתך הרוחב של מוליך האלומיניום גדול מזה של מוליך נחושת, אך כבל מוליך אלומיניום עדיין קל יותר מכבל מוליך נחושת.

2. חומרי בידוד
ישנם חומרי בידוד רבים בהם כבלים כוח MV יכולים להשתמש, אפילו כולל חומרי בידוד נייר ספוגים מבחינה טכנולוגית, אשר שימשו בהצלחה יותר ממאה שנה. כיום, בידוד פולימרים מוחצן התקבל באופן נרחב. חומרי בידוד פולימרים מוחצנים כוללים PE (LDPE ו- HDPE), XLPE, WTR-XLPE ו- EPR. חומרים אלה הם תרמופלסטיים כמו גם תרמוסטיזציה. חומרים תרמופלסטיים מתעוותים כאשר הם מחוממים, ואילו חומרי תרמוסט שומרים על צורתם בטמפרטורות ההפעלה.

2.1. בידוד נייר
בתחילת פעולתם, כבלים מבודדים בנייר נושאים רק עומס קטן והם מטופחים יחסית. עם זאת, משתמשי הכוח ממשיכים להפוך את הכבל לנשיאה יותר ויותר עומס גבוה יותר, תנאי השימוש המקוריים אינם מתאימים עוד לצרכי הכבל הנוכחי, אז החוויה הטובה המקורית אינה יכולה לייצג את הפעולה העתידית של הכבל חייבת להיות טובה. בשנים האחרונות נעשה שימוש לעיתים רחוקות כבלים מבודדים בנייר.
2.2.PVC
PVC משמש עדיין כחומר בידוד לכבלים 1KV עם מתח נמוך והוא גם חומר נדנדה. עם זאת, יישום ה- PVC בבידוד הכבלים מוחלף במהירות על ידי XLPE, והיישום בנדן מוחלף במהירות על ידי פוליאתילן צפיפות נמוכה ליניארית (LLDPE), פוליאתילן בצפיפות בינונית (MDPE) או פוליאתילן בצפיפות גבוהה (HDPE), וכבלים שאינם PVC יש עלויות מחזור חיים נמוכות.
2.3. פוליאתילן (PE)
פוליאתילן בצפיפות נמוכה (LDPE) פותח בשנות השלושים של המאה העשרים ומשמש כיום כשרף בסיס לפוליאתילן מקושר חוצה (XLPE) וחומרים פוליאתילן צולבים במים (WTR-XLPE). במצב התרמופלסטי, טמפרטורת ההפעלה המרבית של פוליאתילן היא 75 מעלות צלזיוס, הנמוכה מטמפרטורת ההפעלה של כבלים מבודדים בנייר (80 ~ 90 מעלות צלזיוס). בעיה זו נפתרה עם כניסתם של פוליאתילן צולב (XLPE), שיכול לעמוד או לחרוג מטמפרטורת השירות של כבלים מבודדים בנייר.

2.4.פוליאתילן צולב (XLPE)
XLPE הוא חומר תרמוסטיזציה המיוצר על ידי ערבוב פוליאתילן בצפיפות נמוכה (LDPE) עם חומר צולב (כגון מי חמצן).
טמפרטורת ההפעלה המרבית של המוליך של הכבל המבודד XLPE היא 90 מעלות צלזיוס, מבחן עומס יתר הוא עד 140 מעלות צלזיוס, וטמפרטורת הקצר יכולה להגיע ל -250 מעלות צלזיוס ל- XLPE יש מאפיינים דיאלקטריים מצוינים וניתן להשתמש בה בטווח המתח של 600 וולט עד 500 קילוואט.

2.5. עמיד מים עמיד במים פוליאתילן צולב (WTR-XLPE)
תופעת עץ המים תפחית את חיי השירות של כבל XLPE. ישנן דרכים רבות להפחית את צמיחת עץ המים, אך אחת המקובלות ביותר היא להשתמש בחומרי בידוד מהונדסים במיוחד שנועדו לעכב את צמיחת עץ המים, הנקראים פוליאתילן WTR-XLPE העמידים במים.

2.6. גומי אתילן פרופילן (EPR)
EPR הוא חומר תרמוסטיזציה העשוי אתילן, פרופילן (לפעמים מונומר שלישי), והקופולימר של שלושת המונומרים נקרא גומי אתילן פרופילן דיאנה (EPDM). לאורך טווח טמפרטורות רחב, EPR תמיד נשאר רך ובעל התנגדות טובה לקורונה. עם זאת, האובדן הדיאלקטרי של חומר EPR גבוה משמעותית מזה של XLPE ו- WTR-XLPE.

3. תהליך בידוד וולקניזציה
תהליך הקישור הספציפי לפולימר המשמש. הייצור של פולימרים מקושרים מתחילים בפולימר מטריקס ואז מתווספים מייצבים וקישורים צולבים ליצירת תערובת. תהליך הקישור מוסיף יותר נקודות חיבור למבנה המולקולרי. לאחר הקשר בין צולב, השרשרת המולקולרית הפולימרית נשארת אלסטית, אך לא ניתן לנתק אותה לחלוטין לממיסת נוזלים.

4. חומרי מיגון מוליכים ומבידים חומרי מיגון
שכבת ההגנה המוליכה למחצה מוחצת על פני השטח החיצוניים של המוליך ובידוד כדי לאדם את השדה החשמלי ולהכיל את השדה החשמלי בליבה המבודדת בכבל. חומר זה מכיל ציון הנדסי של חומר שחור פחמן כדי לאפשר לשכבת המגן של הכבל להשיג מוליכות יציבה בטווח הנדרש.