Сшитый полиэтилен кабель описание

10 технических характеристик кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена. Конструкция и состав.

Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), еще его называют кабель из вулканизированного полиэтилена, начал производиться более 20 лет назад. Сегодня такие кабеля приходят на замену кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией.

В Европе уже практически все новые линии монтируются именно из СПЭ. При этом КЛ со свинцовой броней и вовсе запрещены. Мало того, их даже нельзя оставлять в земле. При ремонте они в обязательном порядке должны быть извлечены из грунта и утилизированы.

Структура сшитого полиэтилена представляет из себя монолитную конструкцию, имеющую измененные электрические и физические характеристики обычного полиэтилена.

Например, если температура плавления обычного полиэтилена около 140 градусов, то у сшитого уже 250 градусов цельсия. Также и диэлектрическая проницаемость у нового материала в 15 раз меньше, чем у бумажно-пропитанной изоляции.

Кроме этого, СПЭ очень твердый материал. Он всего лишь на 5 единиц уступает по твердости стали.

Сшивка полиэтилена может происходить двумя способами:

радиационным – облучением жесткими гамма-лучами

Химический способ в свою очередь также делится на 2 вида:

Самый эффективный способ это облучение. Однако после такой обработки в кабеле остается большое количество остаточной радиации. Поэтому такой кабель опасен для обычной эксплуатации.

Одним из главных преимуществ пероксидной сшивки является то, что она делается при помощи катализатора – перекиси дикумила. При механической обработке, например снятии или просто распиливании изоляции у такого кабеля, сразу появляется резкий специфический запах.

Этот запах не переносят ни грызуны, ни насекомые.

При этом не боясь, что его погрызут мыши или крысы.

Изначально после сшивки, в изоляции кабеля находится метан. Поэтому его необходимо выдержать в специальной камере под давлением с температурой 70-80 градусов, чтобы удалить все газы.

Если кабель не качественный, то при монтаже муфт на КЛ из СПЭ возможны возгорания, именно из-за воздействия пламени горелки и метана выделяющегося из оболочки.

При производстве продукции особое внимание уделяется сверхвысокой чистоте полиэтилена. Допускается наличие примесей размером в 5 кубических микрон на 1см3. Это примерно как поместить один теннисный мячик в большом спортзале.

По конструкции кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена чем-то напоминают кабели с отдельно освинцованными жилами. Например БМПИ до 35кв:

Здесь присутствует токоведущая жила круглой формы, на которую нанесен изолирующий слой. А поверх этого слоя идут дополнительные защитные слои.

Ранее, для высокого напряжения использовались и используются маслонаполненные кабели:

Однако затраты на эксплуатацию таких сетей очень большие. Практически за 10 лет работы требуется затратить столько же денег, сколько стоит сама кабельная линия.

Конструкция кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена единообразна для всех напряжений 6-10-35-110кв до 500кв включительно. Разница заключается в толщине основной изоляции.

Источник

Кабель СПЭ

Подача электричества к потребителям и его распределение осуществляются с помощью кабельной продукции. Величина допустимого напряжения для каждого из проводов или кабелей зависит от целого ряда физических параметров. Одним из них является материал, из которого изготовлена изоляция проводника. При повышении номинального напряжения выше 10 кВ ужесточаются требования к изоляции, как между жилами, так и наружных оболочек. На смену кабелям для высокого напряжения, имеющим пластмассовую или поливинилхлоридную изоляцию, приходит кабель спэ. Изоляция такого продукта изготовлена из сшитого полиэтилена (СПЭ).

Преимущества сшитого полиэтилена

Современный российский рынок представляет кабельно-проводниковую линейку с СПЭ изоляцией. Иностранные обозначения такого материала – XLPE (Англия), VPE (Германия), РЕХ (Швеция).

Чтобы выявить преимущества СПЭ изоляции, нужно вспомнить, что она бывает:

• резиновой – смесь каучука и добавок (наполнители, красители, размягчители, катализаторы вулканизации и пр.) образует резину РТИ-1;
• бумажной с масляной пропиткой – изготовлена из КМП-120 (сульфатная целлюлоза), причём бумага всегда состоит из нескольких слоёв с толщиной 80, 120, 140, 170 мкм;
• пластмассовой – полиэтилен (П) высокой или низкой плотности и поливинилхлорид (ПВХ).

Важно! Чтобы придать той или иной изоляции специфические свойства при производстве в продукт добавляют различные примеси. Они улучшают физические параметры изоляции в зависимости от предполагаемых условий эксплуатации.

В преимуществах изоляции из СПЭ перед вышеперечисленными видами диэлектриков можно выделить следующие позиции:

• большое значение предельной температуры (2500С) позволяет выдерживать повышенные токи коротких замыканий (повреждаемость от КЗ ниже в 15 раз, по сравнению с бумажной изоляцией);
• длительно допустимые температуры у кабелей СПЭ выше (до 900С), потому их пропускная способность увеличивается в 1,3-1,5 раза;
• производители гарантируют срок эксплуатации свыше 50 лет без потери качественных показателей;
• отсутствие свинцовых или алюминиевых оболочек, что уменьшает вес, диаметр и радиус изгиба, это упрощает прокладку при монтаже;
• нижний предел минусовых температур при укладке без первоначального подогрева снизился на пять градусов и составляет 200С, это обусловлено использованием полимеров;
• СПЭ-проводники не страшатся перепадов уровней трассы, диэлектрически стабильны из-за очень низкой гигроскопичности;
• отсутствие масляного наполнения делает СПЭ-кабели экологически безопасными при повреждениях.

Благодаря тому, что в состав подобной кабельной продукции не входят жидкие компоненты, стоимость и время монтажных работ значительно снижены. Правильный монтаж продукции с изоляцией из сшитого полиэтилена должен предупреждать повреждения внешней оболочки.

Внимание! Недопустимо крепить проводник металлическими хомутами без использования защитных подложек (прокладок). Можно использовать для этого ленточные бандажи, полимерные литые хомуты и прочие специфические крепежи.

Особенности конструкции

Изоляция из полиэтилена при приближении к температурам плавления теряет свои качества: форму, механические параметры и электрические характеристики. Температура 850С является критичной для такого типа изоляции. СПЭ выдерживает без последствий нагрев до 1300С.

К сведению. Обработка полиэтилена, в результате которой меняются связи между молекулами (на уровне «макро»), называется «сшивкой». Трёхмерная структура поперечных связей, полученная с помощью такой вулканизации, даёт повышение параметров изоляции по всем позициям.

Технические характеристики кабелей СПЭ

Буквенная аббревиатура проводников указывает на их марку, устройство и варианты исполнения. Она включает в себя индексы, которые описывают состав материалов, из которых выполнены:

Цифры обозначают количество жил, сечение и номинальное напряжение (кВ).

Пример такой маркировки, обозначение и расшифровку можно разобрать, обратившись к картинке ниже.

Технические характеристики для любой марки продукции можно посмотреть в таблицах. При рассмотрении необходимо учитывать категорию сетей (по МЭК 60183).

К сведению. В таблицах учитываются минимальные сечения экрана, выбранные по значениям токов КЗ (коротких замыканий). С увеличением сечения экрана необходимо делать поправку на длительно допустимые токи, их значение уменьшается.

Варианты исполнения

Кабели-СПЭ выпускают на напряжение от 6 до 500 кВ и сечением жил: алюминиевых (35-800 мм2) и медных (25-630 мм2). Они исполняются в одножильном и трёхжильном вариантах.

Кстати! Одножильный (однофазный) – наиболее распространённый тип, потому что трёхжильные (трёхфазные) конструкции кабелей применяют только на напряжения до 35 кВ.

Устройство

Форма жил в кабелях может быть круглая или секторная. Токовод, имеющий форму сектора, обладает рядом недостатков, а именно:

• нет специального механического инструмента для разделки таких кабелей, работы производятся вручную;
• при сращивании в муфтах образуются полости в плоскости треугольника, что затрудняет герметизацию соединения;
• магнитное поле, возникающее вокруг сектора, имеет асимметрию, это приводит к увеличению потерь.

Не может защитить сшитый полиэтилен кабель 10 кв технические характеристики которого в трехжильном исполнении не выдерживают прокладки в грунт без заполнения внутриполостных промежутков. Кабели с жилами круглого сечения лишены таких недостатков.

Специфика применения и классы продукции

Применяют кабели с изоляцией из СПЭ в сетях энергетических систем, там, где нужно выдержать следующие условия:

• транспортировка больших энергетических мощностей на дальние расстояния;
• прокладка трассы по сложным рельефным поверхностям;
• обеспечение повышенных требований к экологической и пожарной безопасности.

Основная классификация подобной кабельной продукции проводится с ориентировкой на конструктивные особенности.

Особенности включения по типу заземления

При расчётах на этапе проектирования схем прокладки кабелей рассматривают способ присоединения «нейтрали» к «земле». Нейтраль – это проводник, соединяющий в одну точку нулевые провода обмоток питающих трансформаторов или генераторов (в трёхфазных сетях). Различают два вида включения кабелей-СПЭ для эксплуатации, а именно:

• схема с изолированной нейтралью (ИН);
• схема с глухозаземлённой нейтралью (ЗН).

В зависимости от вида включения, для линий организована защита от коротких замыканий. В сетях с изолированной нейтралью кабель может эксплуатироваться при замыкании одной фазы на «землю» (ОЗЗ) довольно продолжительное время. Такое однофазное замыкание не требует немедленного отключения для ремонта. Ток замыкания невелик, но вызывает старение кабеля.

Осторожно! ОЗЗ при глухозаземлённой нейтрали требует немедленного срабатывания защитного отключения. Ток замыкания при этом очень большой, и проводник может сгореть.

Трехфазные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена

У кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена в состав конструкции входят три жилы, каждая из которых имеет собственную изоляцию. Если обеспечить достаточное заполнение для таких тоководов, то можно производить их монтаж в средах с любым процентом влажности.

Как производится

При производстве силовых кабелей (СК) во всём мире применяют две технологии.

Технология сшивки бывает:

Химический способ разделяют на два вида производства, в зависимости от реагентов, которые используют при химических реакциях: это пероксиды и силаны.

Пероксиды, помещённые в среду нейтральных газов, в сочетании с определённым давлением и заданной температурой дают эффект сшивки. Она распространяется по всей толщине и не имеет включений воздуха. Пероксидный метод применяют для выпуска кабелей, рассчитанных на среднее и высокое напряжения.

Важно! Перед испытаниями продукция, изготовленная при помощи пероксидов, должна выдерживаться достаточное время, для того чтобы из изоляции после сшивки вышел метан. Выдержку проводят при температуре 800С, под давлением.

Силаны являются активно-поверхностными веществами (органическими соединениями кремния), они устойчиво связывают органическую матрицу и неорганические наполнители. Это более дешёвый способ, при котором изоляцию на жилу накладывают в кремневой кислоте. Силановый метод используют для производства кабелей, эксплуатируемых при низком и среднем напряжениях.

Радиационная технология, хоть и более эффективная, но из-за остаточной радиации применяется для изготовления кабелей для особых условий эксплуатации. Она выполняется путём облучения полиэтилена жёсткими гамма-лучами.

Интересно. Используемый в пероксидной технологии катализатор (перекись дикумила) имеет резкий особый запах. Он появляется при попытке механического разрушения изоляции. Насекомые и грызуны его не переносят, что является хорошей защитой от нападок грызущих животных.

Кабели с изоляцией из СПЭ начали вводиться в эксплуатацию ещё с середины прошлого века. Японцы стали первопроходцами в этом. На сегодняшний день такая продукция, рассчитанная на среднее напряжение, занимает от 80 до 95% в США, Канаде, Дании и Германии в общем объеме. Япония, Франция, Швеция и Финляндия приблизили этот показатель к 100%. Российские производители продукции для энергетики также взяли курс на выпуск таких надёжных проводников.

Видео

Источник