Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена
Кабели СПЭ (с изоляцией из сшитого полиэтилена), или кабели из вулканизированного полиэтилена, производятся уже более 20 лет. Эти кабели – перспективная замена кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией. На российском рынке кабельной продукции увеличение производства и потребления этих кабелей стабильно увеличивается. Кабели СПЭ обладают очень большим сроком службы, свыше 50 лет, по данным заводов-изготовителей.
Характеристики и свойства кабелей с изоляцией из сшитого полиэтиленаСшитый полиэтилен представляет собой монолитную конструкцию с физическими и электрическими характеристиками, отличными от характеристик обычного полиэтилена. В качестве примера: обычный полиэтилен плавится при 140 °С, сшитый при 250 °С. Диэлектрическая проницаемость сшитого полиэтилена составляет 2,4, в то время как у изоляции из пропитанной бумаги порядка 4,0. Твердость СПЭ уступает твердости стали лишь на 5 единиц.
Сшивка полиэтилена осуществляется химическим способом, либо путем облучения жесткими гамма-лучами.
Существуют 2 вида химической сшивки – пероксидная сшивка и силановая. Силановая сшивка осуществляется путем помещения наложенной на токоведущую шину изоляции в раствор солей кремниевой кислоты. Пероксидная сшивка осуществляется одновременно с наложением изоляции.
Пероксидная сшивка осуществляется лишь в присутствии катализатора – перекиси дикумила. Механическая обработка изоляции кабеля с пероксидной сшивкой (например, распиливание), приводит к распространению резкого специфического запаха, который не выносят насекомые и грызуны, и что позволяет прокладывать кабель в подвальных помещениях, без опасности повреждения его крысами или мышами.
Непосредственно после сшивки в изоляции присутствует газ метан, для удаления которого после сшивки кабель выдерживается в особой камере под давлением и температуре 70-80 °С. Возможно сохранение в изоляции некачественного кабеля остаточных количеств метана, что может привести при монтаже муфт с кабелем из СПЭ к возгоранию при воздействии пламени горелки.
Особое внимание в производстве кабеля СПЭ уделяется достижению сверхвысокой чистоты полиэтилена. В 1 куб. см материала допускается наличие не более 5 куб. мкм примесей, что примерно соответствует нахождению одного теннисного шарика в объеме огромного спортивного зала.
До появления кабелей СПЭ в линиях высокого напряжения применялись (и продолжают применяться) маслонаполненные кабели низкого и высокого давления. Но подобные кабели требуют больших материальных затрат на обслуживание, за 10 лет эксплуатации затраты сравнимы со стоимостью самой кабельной линии.
Конструкция кабелей СПЭ для напряжений от 6 до 500 кВ одинакова, разница состоит в толщине слоя основной изоляции:
- кабель 6-10 кВ – толщина изоляции 3,4 мм;
- кабель 20 кВ – толщина изоляции 5,5 мм;
- кабель 110 кВ – толщина изоляции 15 мм;
- кабель 500 кВ – толщина изоляции 42 мм.
Наиболее распространены однофазные кабели СПЭ, выпускаются также и кабели для 3-фазных сетей, но только на напряжение до 35 кВ. На напряжения 110 и 500 кВ выпускаются только однофазные кабели.
Жила кабеля может быть секторной или круглой. Круглые жилы не имеют выступов, и электромагнитное поле не распространяется от них далеко. Секторные жилы имеют выступающие части, оттого кабели с подобными жилами менее эффективны. Также, круглые жилы в 3-фазном кабеле располагаются по углам равностороннего треугольника, что создает симметричное магнитное поле с низкими потерями.
Трехфазные СПЭ кабели с заполнением могут быть проложены в местах с повышенной влажностью, но при монтаже в воде необходимо герметизировать внутреннюю поверхность дополнительными защитными слоями.
Трехфазным кабелям без заполнения внутренних полостей свойственен ряд недостатков:
- Затрудненная эксплуатация на протяженных трассах. Полости на сторонах треугольника жил возникают при установке муфт и манжет, что ухудшает их герметизацию. Без заполнения внутренних полостей такие кабели для прокладки в земле не предназначены.
- По внешней форме кабель не круглый, а треугольный.
- К настоящему времени отсутствует заводской инструмент для разделки секторных жил. Без инструмента изоляция с таких кабелей снимается вручную, при этом не все электромонтеры достаточно квалифицированы для выполнения этой работы.
Ввиду всего вышесказанного, наиболее распространены кабели с круглыми жилами и внутренним заполнением.
СПЭ-кабели, применение с изоляцией из сшитого полиэтилена
Практически любое эксплуатирующее электрические сети предприятие на напряжение 6, 10 кВ и выше, имеет дело с силовыми кабельными линиями. В целом КЛ имеют немало достоинств перед ВЛ: они имеют меньшие габариты, безопаснее, более надежны и удобны в эксплуатации. И это одни из основным причин, почему большая часть электрических сетей городов и крупных промышленных предприятий состоит из кабельных линий электропередач.
Большая часть кабелей проложенных в России и странах СНГ – имеют пропитанную бумажную изоляцию, и их конструкция, практически, остается неизменной в течение уже нескольких десятилетий. Эти кабели имеют множество недостатков: ограничения по разности уровней прокладки, частую повреждаемость, невысокая технологичность монтажа муфт, ограничения по передаваемой мощности.
Во времена отсутствия реальной альтернативы кабелям с бумажной изоляцией оставалось мириться с их слабыми местами и принимать дополнительные меры для обеспечения надежности электроснабжения потребителей и нагрузочных требований. Создавались резервирующие линии, прокладывали параллельные кабели, и, естественно, это приводило к существенному усложнению схемы электрической сети и росту капитальных вложений в сеть. С другой стороны, частая повреждаемость КЛ требовала наличия в штате квалифицированных специалистов по испытанию и отысканию мест повреждений в кабельных линиях, по ремонту кабельных линий, проведению земляных работ.
СПЭ-кабель
Эту ситуацию могло изменить только существенное изменение устройства кабелей, что и случилось с началом промышленного изготовления кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Кабели с СПЭ изоляцией не имеют многих недостатков характерных для кабелей с бумажной изоляцией, поэтому их применение позволяет решить многие назревшие проблемы по надежности электроснабжения, упрощения и оптимизации схемы сети, снижению расходов на реконструкцию и эксплуатацию кабельных линий.
Своими уникальными характеристиками СПЭ-кабели обязаны применяемому в них изоляционному материалу. На современных предприятиях производящих кабели процесс сшивки или вулканизации производится в среде нейтрального газа при высоком давлении и температуре. Такой способ вулканизации делает возможным получать достаточную степень сшивки по всей толщине изоляции и обеспечить отсутствие воздушных включений. Поперечные связи, образующиеся в процессе сшивки между молекулами полиэтилена, в основном и определяют характеристики нового материала. Кроме высоких диэлектрических свойств, это и больший, чем у других кабельных изоляционных материалов диапазон рабочих температур, и отличные механические свойства. Так, в нормальном режиме для сшитого полиэтилена допускается температура 90°С, в кратковременном режиме (протекание токов КЗ) 250°С, прокладка и монтаж КЛ могут проходить при температуре до –20°С. При этом монтаж кабелей допускается с радиусом изгиба до 7,5 наружных диаметров.
Однако основное преимущество СПЭ-кабелей перед бумажными – это их низкая повреждаемость. К сожалению, из-за недостаточного опыта эксплуатации, отсутствует достоверная информация о количестве повреждений таких кабелей в РФ. Согласно зарубежных данных, процент электрических пробоев СПЭ-кабелей на десятки и даже сотни раз ниже, чем на кабелях с бумажной изоляцией.
Сравнительные характеристики кабелей
Преимущественно кабели выпускаются в одножильном исполнении, а применение различных типов оболочек и возможность герметизации позволяет использовать кабель как для прокладки в земле, так и для кабельных сооружений, в том числе при групповой прокладке.
СПЭ-кабель может заменить кабель с бумажной изоляцией практически во всех случаях, однако на этапе внедрения кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на том или ином предприятии необходимо выделить те области, где их применение имеет наибольший смысл. Для этого проведем короткое технико-экономическое сравнение «обычных» и СПЭ-кабелей. К сожалению из-за различий в затратах на ремонты и содержание кабельных линий для конкретных предприятий, разницу в общих затратах на эксплуатацию оценить затруднительно, поэтому предлагаем сравнивать только первоначальные вложения в кабель.
Для корректного сравнения возьмем кабели с одинаковой пропускной способностью – бумажный АСБ 3х240 10 кВ и три однофазных кабеля АПвП 1х185/25–10 кВ. Сравнительные характеристики кабелей приведены в табл. 1.
Параметры сравнения | Кабель с бумажной изоляцией АСБ 3×240 — 10 кВ | Одножильный кабель с СПЭ изоляцией, ЗхАПвП 1×185/25-10 кВ |
Вид кабельной линии в разрезе | ||
Сечение жил, мм2 | 240 | 185 |
Ток нагрузки при прокладке в земле, А | 355 | в плоскости / треугольником 375/360 |
Максимально-допустимый 1-сек ток КЗ, А | 20,56 | 17,5 |
Наружный диаметр, мм | 62 | 36 |
Строительная длина, м | 500-600 | до 1400 (бар.![]() |
Минимальный радиус изгиба, м | 1.64 | 0.54 |
Масса, кг/км | 7050 | 1370 (4110) |
Допустимая разность уровней, м | 15 | не ограничена |
Сравнительная стоимость. % | 100 | 160 |
Из приведенных данных видно, что при одинаковой пропускной способности и лучших остальных параметрах стоимость СПЭ-кабеля примерно на 60–70% выше. Это объясняется более дорогими материалами и технологией изготовления, большим расходом материалов при радиальной конструкции кабеля. Но с другой стороны, такая конструкция обеспечивает равномерное распределение электрического поля и, как следствие, увеличение электрической прочности.
Эта ситуация меняется кардинально при возрастании требований по пропускной способности кабельной линии. Так, параллельные кабели АСБ 1х240 10 кВ целесообразно заменить СПЭ кабелем большего сечения (см. табл. 2).
Параметры сравнения | Кабели с бумажной изоляцией 2 х АСБ 3×240 | Одножильный кабель с СПЭ изоляцией, 3хАПвП 1×500 35 |
Вид кабельной линии в разрезе | ||
Сечение жил, мм2 | 240 | 500 |
Ток нагрузки при прокладке в земле, А | 639 | в плоскости / треугольником 650/610 |
Максимально-допустимый 1-сек ток КЗ, А | 20,56 | 47 |
Наружный диаметр, мм | 62 | 46 |
Строительная длина, м | 500-600 | до 850 (бар.![]() |
Минимальный радиус изгиба, м | 1.64 | 0.74 |
Масса, кг/км | 2×7050 | 2570 (7710) |
Допустимая разность уровней, м | 15 | не ограничена |
Сравнительная стоимость. % | 100 | 115-120 |
Для СПЭ кабеля на напряжение 35 кВ картина еще более благоприятная (см. табл. 3).
Параметры сравнения | Кабели с бумажной изоляцией АОСБ Зх150-35 кВ | Одножильный кабель С СПЭ изоляцией. ЗхАПвП 1×150/25 — 35 кВ |
Вид кабельной линии в разрезе | ||
Сечение жил, мм2 | 150 | 150 |
Ток нагрузки при прокладке в земле, А | 250 | в плоскости / треугольником 350/330 |
Максимально-допустимый 1-сек ток КЗ, А | 7,58 | 14,2 |
Строительная длина, м | 300 | до 1000 (бар.![]() |
Минимальный радиус изгиба, м | 1.45 | 0.67 |
Масса, кг/км | 6400 | 1805 (5415) |
Допустимая разность уровней, м | 15 | не ограничена |
Сравнительная стоимость. % | 100 | 100-105 |
Это объясняется тем, что на этот класс напряжений применение конструкции с секторными жилами невозможно. Поэтому бумажные кабели изготавливаются с отдельно освинцованными жилами, что влечет за собой значительное удорожание по сравнению с кабелями 10 кВ. Стоимости кабелей с бумажной и полиэтиленовой изоляцией одинакового сечения приблизительно равны. Однако, как видно из табл. 3, полиэтиленовый кабель дает 40%-ное преимущество по нагрузочной способности.
Исходя из приведенного выше сравнения можно определить области, где применение СПЭ-кабеля может быть наиболее целесообразно и даст наибольший эффект.
- исходя из стоимости, это уровни напряжений 15,20,35 кВ, где даже первоначальные капитальные затраты на кабель будут ниже.
- при необходимости передачи большой мощности. Классическим примером может послужить вывод мощности от генератора на шины РУ тепловой электростанции. Несколько таких проектов уже были реализованы на российских предприятиях. При этом в качестве альтернативы рассматривались сооружение медного шинопровода, прокладка 8–12 бумажных кабелей или нескольких кабелей с СПЭ изоляцией сечением 630 или 800 мм2. Как показывает практика, применение полиэтиленовых кабелей позволяет достичь экономии не только за счет кабельных линий, но и за счет уменьшения затрат на строительную часть. При обслуживании затраты на содержание полиэтиленового кабеля минимальны.
- СПЭ кабель поможет выйти из ситуации, когда кабель с бумажной изоляцией даже максимального сечения не проходит по пропускной способности. Так как пропускная способность полиэтиленового кабеля выше и максимальное сечение жилы может достигать 800 мм2. целесообразней использовать один кабель большого сечения. Это касается и случаев прокладки «спаренных» кабелей, когда взамен 2–х кабелей 240 мм2.
целесообразней проложить 1 кабель сечением 500 мм2.
Еще одним случаем обязательного применения полиэтиленовых кабелей является наличие большой разности уровней по трассе прокладки. При использовании бумажно-масляных кабелей происходит осушение изоляции кабелей в высоких точках, что может повлечь за собой пробой. При этом даже небольшая разность уровней прокладки может стать причиной многочисленных повреждений на кабельных линиях. В качестве показательного примера можно привести ситуацию на одном из нефтехимических предприятий в Сибири, где находятся в эксплуатации большое количество бумажно-масляных кабелей 35 кВ. При заходе кабельных линий на подстанцию перепад уровней составляет 10–15 м. Несмотря на нестекающую изоляцию кабелей, каждая кабельная линия на подстанции повреждалась по несколько раз, в результате практически на каждой фазе были установлены соединительные муфты.
Для исключения случаев пробоя бумажных кабелей и обеспечения надежности электроснабжения руководством энергетического комплекса предприятия было принято решение о замене концевых участков кабельных линий на кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена.
- использование кабелей с СПЭ изоляцией необходимо при особых требованиях к надежности электроснабжения, так как повреждаемость СПЭ-кабелей чрезвычайно мала.
- при наличии требований по нераспространению горения, рекомендуется применять кабели с оболочкой из поливинилхлорида пластиката пониженной горючести, который прошел соответствующие испытания и имеет сертификат на соответствие нормам пожарной безопасности.
Из практики эксплуатации СПЭ-кабеля
Опыт внедрения кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена в других странах показал их большие возможности и преимущества. Однако не обошлось без ошибок при постановке этих кабелей в производство. Так, изначально при изготовлении кабелей многие производители применяли более дешевую технологию «силановой сшивки» полиэтиленовой изоляции. Ее отличительной особенностью является то, что наложение изоляции происходило на обычной экструзионной линии, при этом в полиэтиленовый пластикат добавлялись специальные смеси для обеспечения сшивки при нормальной температуре.
Этот опыт был учтен и при постановке в производство данного кабеля в России, также как и другие требования, предъявляемые к кабелям среднего напряжения российскими заказчиками. В результате конструкция кабеля, производимого в России отличается от европейской.
Их всего сказанного выше можно сделать выводы, что кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена являются предпочтительными и имеют большие перспективы при строительстве и реконструкции кабельных линий на напряжение 6, 10, 35 кВ. Благодаря уникальным характеристикам, высокой электрической прочности изоляции, невысокой повреждаемости, длительному сроку службы СПЭ-кабелей, их применение становится не только технически обоснованным, но и экономически выгодным.
В КОМПАНИИ ООО»КОРОПОРАЦИЯ «ЭНЕРГОСВЯЗЬКАБЕЛЬ» Вы всегда можете получить бесплатную консультацию по вопросам кабельной продукции, провода.
Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена: технические характеристики, его маркировка
В настоящее время на рынке есть огромный ассортимент моделей силовых кабелей. Среди них можно найти изделия для наземной, воздушной и водной прокладки. В этой статье говорится о том, что такое СЭП кабель и где его используют.
Что такое кабель из сшитого полиэтилена
В последние годы при изготовлении кабелей начали использовать дорогостоящие материалы. Кабель из сшитого полиэтилена стал одной из новинок последних лет. Благодаря новым технологиям получилось применить пластик в качестве обмотки при помощи вулканизации. Изделия выдерживают температуру до 140 градусов. Несмотря на то, что такие модели появились недавно, но они уже успели зарекомендовать себя на рынке, даже не смотря на высокую цену. Ниже подробно описаны все плюсы и минусы проводов СПЭ, что поможет определиться с выбором.
Как выглядит кабель из сшитого полиэтиленаПлюсы и минусы СПЭ кабеля
Основные преимущества изделия:
- небольшая емкость;
- для пропуска больших токов нагрузки у провода из сшитого полиэтилена необходимо маленькое сечение жил.
Рабочая температура составляет 95 градусов;
- он довольно мало весит, поэтому с ним легче работать;
- внутри нет масла и разного вида жидкостей;
- большая длина провода, что облегчает работу;
- устойчив к низким температурам. Кабель можно прокладывать при −25 градусах.
Минусы СПЭ:
- поскольку модель новая, то ни у кого нет опыта прокладки и отзывов по эксплуатации;
- во время работы могут возникать повреждения, для исключения которых необходимы затраты при последующем планировании проводов;
- в отличие от других моделей, кабель СПЭ имеет высокую цену. Это происходит, потому что при производстве используется дорогое сырье.
Технические характеристики
Основные технические параметры представлены в таблицы, еще больше можно прочесть в спецификации изделия:
Минимальное переменное напряжение, кВ | 9,5 |
Температура работы кабеля | 85-90 градусов |
Максимальная температура работы | 140 градусов |
Критическая температура кабеля во время КЗ | 260 градусов |
Оптимальная температура при прокладке кабеля | -20 градусов |
Разрешенное число загибов (в диаметрах) | 14 наружных |
Срок эксплуатации | 30-35 лет |
Маркировка
Символы, которыми обозначают СПЭ модели:
- А — жила выполнена из алюминия, если буквы нет, то из меди;
- Пв — полиэтиленовая изоляция;
- П — обозначение слоя из полиэтилена;
- Пу — слой из полиэтилена повышенной плотности;
- В — внутренний ПВХ слой;
- Внг-Ls — указывает на то, что оболочка устойчива к возгораниям;
- 2г — двойная герметизация провода.
При покупке изделия необходимо читать спецификацию, где полностью описаны все марки.
Сфера применения кабеля СПЭ
Такие модели изделия в основном используют в кабельных каналах распределительных электрических линий, которые могут:
- передавать высокую электрическую мощность;
- создать повышенный класс надежности передачи электроэнергии по кабельным контурам;
- выполнить схему линий электропередачи с высоким классом экологической и пожарной безопасности.
Многожильные провода с маркировкой ПвП, АПвП, ПвПу и АПвПу желательно использовать при установке кабельной линии в почти независимой от уровня коррозионной деятельности грунтов.
Разрешается прокладка этих моделей по воздуху, но при условии выполнения дополнительной защиты от возникновения пожаров и коротких замыканий.
Провода указанных моделей с приставками «г» и «2г» используются для прокладки в почве, в воде (в несудоходных озерах, реках) при соблюдении правил, исключающих механические дефекты изделий.
Также модели СПЭ кабелей используются для прокладки на сложных территориях кабельных дорог, в которых есть:
- больше трех разворотов под углом больше 30 градусов;
- прямолинейные зоны с тремя переходами или больше, в туннелях от 20 м;
- выше двух трубных проходов от 35 метров и больше.
Правила прокладки кабеля из сшитого полиэтилена
СПЭ провода желательно прокладывать при нулевой температуре в окружающей среде. Разрешается проводить работы с изоляцией СПЭ без прогрева при температуре окружающей среды до −20 градусов. Желательно, чтобы была дополнительная защита из ПВХ.
Если температура достаточно низка и сильные морозы, то перед работой изделие нужно прогреть в помещении в течении двух суток, для этого есть специальный прибор. В таком случае на прокладку отводится примерно 45 минут.
По окончанию работы провод должен быть быстро засыпан первым слоем земли. Последнюю засыпку и уплотнение почвы выполняют после охлаждения изделия.
Внимание! При температуре −40 и ниже работы производить категорически запрещено.
Разрешенный радиус загиба провода с изоляцией из СПЭ материалов при работе должен составлять не меньше 14 диаметров для моножильных и трехжильных изделий и 10 для трех соединенных вместе одножильных проводов.
Если необходимы загибы, то в их местах нужно нагреть изделие до 25 градусов, чтобы облегчить процесс.
Изделия СПЭ типа необходимо прокладывать с запасом по длине в 0.9 %. В туннелях и внутри помещений запас провода делается в виде зигзага, а по кабельным каналам этот запас делается с небольшим провисанием. Прокладывать изделие в виде колец недопустимо.
При работе необходимо выкладывать провод подальше от острых камней или инструментов, так как они могут нанести механические повреждения оболочке.
Правильное хранениеВажно! При покупке изделия желательно попросить у продавца лицензию и узнать срок гарантии. Если он меньше двух лет, то, возможно, это подделка. Опытные мастера рекомендуют не экономить на таких вещах. Провод прокладывается на многие годы, а дешевое изделие может привести к коротким замыканиям или пожарам.
В заключение необходимо отметить, что хоть кабель СПЭ относительно новый, он уже зарекомендовал себя на крупных промышленных объектах. В отличие от ВВГ типов, он имеет довольно много преимуществ.
Характеристики изоляционных кабелей из сшитого полиэтилена
Эффект поперечной сшивки
XLPE — признанная аббревиатура для сшитого полиэтилена. Этот и другие сшитые синтетические материалы, из которых EPR (этиленпропиленовый каучук) является заметным примером, все чаще используются в качестве кабельных изоляторов для широкого диапазона напряжений.
Характеристики кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена в соответствии со стандартами Великобритании (на фото: алюминиевый кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена толщиной 10 кВ)
Полиэтилен обладает хорошими электрическими свойствами и, в частности, низким коэффициентом диэлектрических потерь, который дает ему потенциал для использования при гораздо более высоких напряжениях, чем ПВХ. Полиэтилен был и остается в качестве кабельного изолятора, но в качестве термопластичного материала его применение ограничено тепловыми ограничениями .
Сшивание — это эффект, создаваемый вулканизацией резины, а для материалов, таких как XLPE, процесс сшивания часто описывается как «вулканизация» или «отверждение». Небольшое количество химических добавок к полимере позволяет сшивать молекулярные цепи в образование решетки путем соответствующей обработки после экструзии.
Эффект сшивания заключается в том, чтобы ингибировать движение молекул друг относительно друга при стимуляции тепла, что дает улучшенную стабильность при повышенных температурах по сравнению с термопластичными материалами. Это позволяет повысить рабочие температуры, как при нормальной нагрузке, так и в условиях короткого замыкания, так что кабель XLPE имеет более высокий номинальный ток, чем эквивалентный аналог ПВХ.
Следует также учитывать эффекты старения, ускоряемые повышенной температурой, но в этом отношении также имеет хорошие характеристики XLPE .
BS 5467 определяет конструкцию и требования к кабельным кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена и ЭПР с напряжением до 3, 3 кВ. Конструкция в основном похожа на конструкцию кабелей ПВХ на BS 6346, за исключением разницы в изоляторе. Из-за повышенной вязкости XLPE толщина изоляции немного снижена по сравнению с ПВХ.
33kV кабель XLPE (фото кредит: openelectrical.org)
Стандарт также охватывает кабели с изоляцией HEPR (твердый этиленпропиленовый каучук), но наиболее широко используется XLPE. От 3, 8 кВ до 33 кВ, изоляционные кабели XLPE и EPR покрываются BS 6622, который определяет конструкцию, размеры и требования.
Полимерные формы изоляции кабелей более восприимчивы к электрическим разрядам, чем пропитанная бумага, и при более высоких напряжениях, где электрические напряжения достаточно велики для ускорения разряда, важно минимизировать газовые пространства внутри изоляции или на ее внутренней и внешней поверхностях.
С этой целью кабели XLPE для 6, 6 кВ и выше имеют полупроводниковые экраны над проводником и над каждым изолированным сердечником. Экран проводника представляет собой тонкий слой, экструдированный в той же операции, что и изоляция и сшитый с ним, так что эти два компонента тесно связаны. Экран над сердечником может быть аналогичным экструдированным слоем или слоем полупроводниковой краски с нанесенной поверх нее полупроводниковой лентой.
Используются одножильные и трехжильные конструкции, и существует возможность для конструктивных изменений в зависимости от условий использования, при условии, что сердечники окружены индивидуально или в виде трехжильного узла металлическим слоем, который может быть броней, оболочкой или медной проволокой или лентами.
Типичная бронированная конструкция, которая поставляется в значительных количествах, показана на рисунке 1 ниже.
Рисунок 1 — Конструкция кабеля XLPE
Где:
- Круговой многожильный проводник
- Полупроводниковый экран XLPE
- Изоляция XLPE
- Экран полупроводниковой ленты
- Экран медной ленты
- ПВХ-наполнитель
- связующее вещество
- Экструдированная оболочка из ПВХ
- Оцинкованная стальная проволочная броня 10. Экструдированный каркас из ПВХ
В Великобритании этот тип кабеля, в основном в одноядерном виде, предпочтительнее для кабелей электростанций, где важны легкость и удобство завершения. Трехъядерные конструкции также используются для материалов сайта.
Подземные кабели с прямой подкачкой
Для подземного распределения при напряжении 11 кВ кабель XLPE экономически не конкурирует с кабельным кабелем с алюминиевой оболочкой с бумажной изоляцией, но в процессе подготовки к любым изменениям в этой ситуации выполняется работа по стандартизации и оценке конструкции кабеля из сшитого полиэтилена, включая пробные установки. За рубежом, где обстоятельства различны, кабель XLPE является типом в основном спросе.
Поскольку производственные мощности, все более ориентированные на этот рынок, изоляционные кабели из сшитого полиэтилена составляют значительную часть производства в Великобритании.
Проволока с двойным сердечником из XLPE
Ссылка: Newnes Electrical Pocket Book — EA Reeves DFH (с отличием), CEng, MIEE Martin J. Heathcote BEng, CEng, FIEE
Связанные электрические направляющие и изделия
Кабель из сшитого полиэтилена— рабочие характеристики Провода и кабель
Кабель из сшитого полиэтилена(сшитый полиэтилен) представляет собой гидравлическую трубку, изготовленную из полиэтиленового пластика с трехмерной молекулярной связью, которая создается внутри структуры пластика. Эта молекулярная связь улучшает ряд свойств, таких как тепловая деформация, истирание, химическая стойкость и устойчивость к растрескиванию под напряжением. Производственный процесс сшивания также приводит к увеличению низкотемпературных свойств, ударной прочности и прочности на разрыв, а также к снижению усадки.Кабельные трубки из сшитого полиэтилена обладают характеристиками памяти формы, которым требуется только тепло, чтобы вернуть им первоначальную форму.
XLPE Quote
XLPE начинает набирать популярность во многих отраслях промышленности. В настоящее время сшитый полиэтилен преобладает в системах трубопроводов зданий, системах водяного отопления и охлаждения, в трубопроводах бытового водоснабжения и изоляции для электрических кабелей высокого напряжения. Природный газ, морские нефтяные месторождения, транспортировка химикатов и транспортировка сточных вод и шламов также используют сшитый полиэтилен.
Кабель из сшитого полиэтилена Основные преимущества и особенности
- Высокая и низкая температура
- Устойчивость к гидролизу
- Высокие электрические и изоляционные свойства
- Высокая стойкость к истиранию
- Допуск для питьевой воды
- Высокая скорость экструзии на стандартных линиях
- Более низкая стоимость
- Механически более прочный
Performance Wire and Cable фокусируется на использовании сшитого полиэтилена для изоляции наших кабелей USE-2, RHW-2 и RHH.Поставляемые нами трубы из сшитого полиэтилена используются для обеспечения прочной, долговечной и теплопроводящей изоляции вокруг наших кабелей. Наши кабели USE-2, RHW-2 или RHH используются в кабельных каналах, каналах, прямом заглублении и в воздушных установках. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена имеют номинальную максимальную температуру жилы 90 градусов Цельсия и аварийную нагрузку до 140 градусов Цельсия, в зависимости от используемого стандарта. Технология сшивки позволяет кабелям выдерживать ток короткого замыкания 250 градусов Цельсия.Для получения дополнительной информации о наших предложениях по изоляции просмотрите каждый продукт справа или свяжитесь с нами сегодня.
Кабель из сшитого полиэтилена и часто задаваемые вопросы (FAQ)
Performance Wire and Cable — ведущий производитель и поставщик многих различных типов кабелей, включая кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена. Поскольку изоляция из сшитого полиэтилена становится все более и более популярной, будет правильным обучать людей как внутри, так и за пределами отрасли производства проводов и кабелей.
Щелкните вопросы ниже, чтобы перейти непосредственно к ответу.
Что такое кабель из сшитого полиэтилена?
Каковы преимущества сшитого полиэтилена?
Когда следует использовать кабель из сшитого полиэтилена?
В чем разница между изоляцией из сшитого полиэтилена и изоляцией из ПВХ?
Какие бывают типы кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена?
Где заказать кабель из сшитого полиэтилена?
Что такое кабель из сшитого полиэтилена?
Кабель из сшитого полиэтилена означает кабель из сшитого полиэтилена. Это гидравлическая трубка, изготовленная из полиэтиленовой пластмассы. XLPE имеет трехмерную структуру молекулярных связей и характеристики памяти формы.
Каковы преимущества сшитого полиэтилена?
Изоляция из сшитого полиэтилена работает как при высоких, так и при низких температурах. Благодаря своей структуре сшитый полиэтилен чрезвычайно устойчив к истиранию и прочему износу. Он также может похвастаться стойкостью к электричеству высокого напряжения, химикатам и другим опасным материалам. Утеплитель из сшитого полиэтилена также является более доступным вариантом.
Когда следует использовать кабель из сшитого полиэтилена?
Этот вопрос задают так часто, что он получил отдельную запись в блоге! Ознакомьтесь с разделом «Применение сшитого полиэтилена.”
Короче говоря, кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена должен использоваться в отраслях, где провода и кабели подвергаются воздействию:
- Экстремальные температурные условия (высокие и низкие)
- Электрические приложения высокого напряжения
- Истирание и нагрузки
- Вода и другие жидкости
- Химические вещества и другие опасные материалы
Кабель из сшитого полиэтилена может использоваться в водопроводе, горнодобывающей промышленности и в различных электрических системах. Кабели из сшитого полиэтилена также можно найти в химической промышленности и в сфере отопления коммерческих и жилых помещений.Не забывайте о стоматологических кабинетах и других медицинских учреждениях, уходе за территориями стадионов и других площадок и многом другом.
В чем разница между изоляцией из сшитого полиэтилена и изоляцией из ПВХ?
XLPE, как объяснено выше, представляет собой сшитый полиэтиленовый материал. ПВХ — изоляция из поливинилхлорида.
Основное различие между ними заключается в том, что сшитый полиэтилен может использоваться как для высокого, так и для низкого напряжения. Его структура обеспечивает высокую устойчивость к истиранию, нагрузке и прочему износу.Изоляция ПВХ не выдерживает такого большого давления, поэтому она подходит только для приложений с низким напряжением.
Другие отличия:
- Изоляция из сшитого полиэтилена обычно служит дольше, чем изоляция из ПВХ
- Поскольку сшитый полиэтилен не содержит хлоридов, он более безопасен для окружающей среды
- Изоляция из сшитого полиэтилена может выдерживать более высокие температуры
- Сшитый полиэтилен обладает большей влагостойкостью
Какие бывают типы кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена?
Performance Wire and Cable использует изоляцию из сшитого полиэтилена на проводах USE-2, кабелях RHW-2 и кабелях RHH.
Где заказать кабель из сшитого полиэтилена?
Прямо здесь! Компания Performance Wire and Cable предлагает различные типы кабелей из сшитого полиэтилена. Свяжитесь с нами сегодня или позвоните нам. Наши специалисты по проводам и кабелям помогут вам определить, какой кабель из сшитого полиэтилена идеально подходит для вашей следующей работы.
Получите бесплатное ценовое предложение Позвоните нам сегодняИсследование механических, физико-химических и электрических свойств кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена при термическом старении
Стабилизация кабелей из сшитого полиэтилена (сшитый полиэтилен) имеет решающее значение для безопасная работа энергосистем.Чтобы исследовать характеристики старения изоляции кабеля в процессе эксплуатации, кабели из сшитого полиэтилена 10 кВ подвергали термическому старению при переменном напряжении 26,1 кВ и трех температурах: 103 ° C, 114 ° C и 135 ° C. Образцы кабелей на пяти стадиях старения были разрезаны на кусочки и испытаны для определения их механических, физико-химических свойств и диэлектрической прочности. Изменения этих свойств были проанализированы с точки зрения времени старения. Механическая прочность и время индукции окисления имеют одинаковую тенденцию к уменьшению, поскольку химические связи изоляционного материала кабеля разрушаются при старении кабеля из сшитого полиэтилена.Объемный заряд переменного тока имеет тенденцию к постепенному накоплению со временем старения. Напряженность поля пробоя после приложения переменного напряжения монотонно уменьшается со временем старения, что может быть характеристическим показателем для оценки степени деградации изоляции кабеля. Это исследование способствует пониманию механизма деградации и выявлению критериев оценки старения, что имеет большое значение при оценке свойств изоляции и обнаружении повреждений силовых кабелей.
1.Введение
Обычно используемые силовые кабели можно разделить по типу изоляции на категории кабелей с масляно-бумажной изоляцией, кабелей с резиновой изоляцией и кабелей с пластиковой изоляцией. Кабели с пластмассовой изоляцией можно разделить на кабели с изоляцией из поливинилхлорида (ПВХ), кабели с полиэтиленовой (PE) изоляцией и кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE). Из них кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена стали преобладающей разновидностью силовых кабелей. В последние годы они широко используются в системах передачи и распределения электроэнергии из-за относительно простого производственного процесса и их превосходных механических, электрических и тепловых характеристик [1, 2].Во время использования кабели подвергаются воздействию электричества, тепла, влаги и других факторов, возникающих в результате старения и ухудшения электрических характеристик. Это в конечном итоге приводит к поломке кабеля и может серьезно навредить безопасной и стабильной работе энергосистемы [3]. Следовательно, механизм деградации изоляции кабеля под воздействием электрических и тепловых воздействий важен при оценке степени деградации и обнаружения неисправностей в кабеле.
В лабораторных условиях метод ускоренного электротермического старения обычно используется для исследования характеристик старения изоляционных материалов [4].Был проведен ряд исследований эффектов ускоренного термического или электрического старения на пленочный материал из полиэтилена низкой плотности или сшитого полиэтилена. Было обнаружено, что часть образцов пленки для старения получена из горячего прессования порошка полиэтилена низкой плотности [5], а часть образцов пленки отрезана от реальной изоляции кабеля [6]. Процесс старения изоляции кабеля можно до некоторой степени смоделировать с помощью испытаний на старение пленочного материала PE. Есть некоторые экспериментальные результаты по термическому старению и электрическому старению.Shwehdi et al. исследовали термическое старение образцов ПВХ и СПЭ [7]. Бессисса и др. предложил метод нечеткой логики для прогнозирования срока службы кабеля при тепловом старении [8]. Zhan et al. исследовали взаимосвязь структурных изменений и диэлектрической прочности изоляции кабеля при термоокислительном старении [9]. Wang et al. и другие исследовали характеристики пространственного заряда пленок XPLE при длительном постоянном напряжении и высокой температуре [10].
Существуют некоторые различия в условиях старения материалов из полиэтиленовой пленки и коаксиальной изоляции кабеля из сшитого полиэтилена [11].В частности, поверхность пленочного материала при старении находится в прямом контакте либо с воздухом, либо с изоляционным маслом, в то время как изоляция кабеля изолирована от воздуха внешним экранирующим слоем. Это может привести к изменению механизма старения. Трудно отразить механизмы старения изоляции кабеля, проверяя только материал полиэтиленовой пленки. Поэтому важно изучить характеристики старения реальной коаксиальной изоляции кабеля. Montanari et al. в Болонском университете посмотрели на 1.Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена толщиной 5 мм и исследовали долгосрочное поведение кабеля при электротермическом старении. В эксперименте изучали метод определения плотности, энтальпии плавления, электрической прочности и СЭМ (растровый электронный микроскоп) [12, 13]. Однако кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена толщиной 1,5 мм имеет очень тонкую изоляцию и не подходит для систем распределения электроэнергии (изоляция с изоляцией из сшитого полиэтилена толщиной ≥6 кВ и толщиной 2,5 мм).
В настоящее время исследования старения изоляции кабелей ограничиваются одним методом старения, таким как электрическое старение или термическое старение [14, 15].Исследования старения изоляции кабелей при комбинированном электрическом и тепловом воздействии практически отсутствуют. Кроме того, объектом исследования старения изоляционного материала является не кабель, а нарезанный материал [16, 17], что может привести к отклонению от результата эксплуатации в полевых условиях. В настоящее время исследования по электротермическому старению кабелей передачи энергии остаются пустыми. Таким образом, механизм электротермического старения всего кабеля до сих пор не ясен. Следовательно, необходимы дальнейшие исследования для изучения механизма старения изоляции кабеля и предложения схемы раннего предупреждения о повреждении изоляции кабеля.
Для изучения механизма деградации силовых кабелей при комбинированном воздействии тепла и электричества мы провели испытание на электротермическое старение кабеля 10 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена, провели серию экспериментов на образцах кабелей при различном старении. этапов, проанализировали изменения механических свойств и исследовали физико-химические свойства и электрическую прочность в зависимости от времени старения.
2. Экспериментальное введение
2.1. Приготовление образца
Полиэтилен, сшитый пероксидом, изготовлен из полиэтилена низкой плотности, и его кристалличность ниже, чем у полиэтилена.Существует два типа сшивания полиэтилена: сшивание под действием излучения и сшивание пероксидом. Метод сшивки пероксидом превосходит сшивание с помощью излучения с точки зрения экономической эффективности и технологичности. Самым популярным сшивающим агентом является дикумилпероксид. В среде с высокой температурой и высоким давлением атомы водорода в цепи полиэтилена «ограблены», и молекулы полиэтилена, потерявшие атомы водорода, объединяются, что способствует образованию поперечных связей.Для испытания на старение использовался кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением 10 кВ, произведенный Qingdao Cable Limited by Share Ltd., с основной изоляцией из сшитого полиэтилена толщиной 4,5 мм. Производится методом перекисного сшивания. На рисунке 1 показано, как был приготовлен образец кабеля. Общая длина кабеля 340 мм. Левый и правый концы внешнего полупроводящего слоя были зачищены, обнажая изоляцию из сшитого полиэтилена длиной 90 ~ 100 мм. Искажение напряженности электрического поля под действием высокого напряжения переменного тока легко приводило к образованию корон на краю внешнего полупроводящего слоя, вплоть до возникновения пробоев.Чтобы создать однородное электрическое поле и предотвратить пробой, две стороны полупроводящего слоя были спроектированы и установлены на конусе напряжения. Распределение электрического поля до и после установки конуса напряжения показано на рисунке 2.
После того, как образцы корпуса кабеля на каждой стадии старения были извлечены, изоляционный слой кабеля был разрезан на тонкие срезы. чтобы сформировать петлю, как показано на рисунке 3. Все образцы взяты из центрального изоляционного слоя из-за различий между внутренним и внешним слоями кабеля в процессе производства, а также различий между внутренним и внешним слоями в условия электрического напряжения [18] в процессе старения.
2.2. Условия старения
XLPE — это тип полимера, состоящего из кристаллов и аморфной области. Его кристаллизационные свойства являются важным фактором старения диэлектрика и его характеристик переноса пространственного заряда [19]. Кристаллизационные свойства сшитого полиэтилена можно измерить с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) [20]. На рисунке 4 показана зависимость между скоростью потока и температурой, полученная при испытании DSC несостаренного кабеля из сшитого полиэтилена.После 10 ° C скорость теплового потока непрерывно снижается. Скорость теплового потока достигает пика около 103 ° C; после 103 ° C скорость постепенно увеличивается. Когда температура достигает 114 ° C, скорость теплового потока стабилизируется, что означает, что кристаллическая область образца полностью растрескивается после 114 ° C [21].
В этом исследовании мы выбираем три температуры старения и проводим сравнительное испытание на старение. Первый выбор температуры составляет 103 ° C, что является максимальной температурой дезагрегации кристаллической области колонки.Второй выбор температуры составляет 114 ° C, что является температурой полной дезагрегации кристаллической области колонки. Третий выбор температуры был 135 ° C, что является указанной температурой обработки термическим старением в IEC 60502-2-2005. В этом исследовании номинальное фазное напряжение кабеля составляло. Принимая во внимание время старения, максимальное напряжение, которое кабель мог выдержать, высокое давление корпуса конуса напряжения и длительную работу высоковольтного ввода, мы установили приложенное напряжение равным 26.1 кВ, что в 3 раза превышает номинальное напряжение.
Время электротермического старения было разделено на пять этапов. Температура времени выдержки образца и интервал времени отбора проб показаны в таблице 1. Схема устройства платформы для старения с электронагревом показана на рисунке 5.
|