XLPE изолирани кабели: устройство, дизайн, предимства, приложения

Понастоящем се наблюдава постоянно нарастване на производството и потреблението на кабели с XLPE изолация на руския пазар на кабелни и телени продукти. Руското обозначение на тези кабели е XLPE, английското е XLPE, немското е VPE, а шведското — PEX.

Нека отбележим основните предимства на кабелите с XLPE изолация (XLPE кабели) пред кабели с импрегнирана хартиена изолация (BPI кабели):

• в зависимост от условията на полагане, пропускателната способност на XLPE кабелите е 1,2-1,3 пъти по-висока поради по-високата допустима дългосрочна температура,

• термичното съпротивление на XLPE кабелите при токове на късо съединение (SC) е по-високо поради по-високата ограничаваща температура, специфичните повреди на XLPE кабелите са 10-15 пъти по-ниски от тези на BPI кабелите,

• дълъг експлоатационен живот на XLPE-кабел (подаден от производители за повече от 50 години),

• по -лесни условия за монтаж на XLPE кабели поради по -ниско тегло, диаметър, радиус на огъване, липса на тежка оловна (или алуминиева) обвивка,

• XLPE кабелите могат да се полагат при отрицателни температури (до -20 ° C) без предварително загряване поради използването на полимерни материали за изолация и обвивка,

• липсата на течни компоненти при изграждането на XLPE кабели намалява времето и разходите за монтаж,

• XLPE кабелите са изключително екологични поради липсата на изтичане на масло и замърсяване на околната среда при повреда,

• хигроскопичността на структурните елементи на кабела XLPE е много по -малка от тази на кабела BPI, високи диелектрични свойства на изолацията,

• XLPE кабелите нямат ограничения за разликата в нивата на кабелния маршрут.

Ориз. 1. XLPE изолиран кабел

Основната характеристика на XLPE кабелите е тяхната фундаментално нова изолация — омрежен полиетилен… Полиетиленът като изолация е известен отдавна. Но конвенционалният термопластичен полиетилен има сериозни недостатъци, основният от които е рязко влошаване на производителността при температури, близки до точката на топене. Термопластичната полиетиленова изолация започва да губи своята форма, електрически и механични характеристики вече при температура 85 ° C.

XLPE изолацията запазва своята форма, електрически и механични характеристики дори при 130 ° C.

Терминът «омрежване» или «вулканизация» се отнася до третирането на полиетилен на молекулярно ниво. Омрежените връзки, образувани в процеса на омрежване между полиетиленови макромолекули, създават триизмерна структура, която определя високите електрически и механични характеристики на материала, по-ниска хигроскопичност и по-широк работен температурен диапазон.

В световната кабелна индустрия при производството на силови кабели се използват две технологии за омрежване, основната разлика между които е в реагента, с който протича процесът на омрежване от полиетилен.

Най -разпространената технология е омрежването с пероксид, когато полиетиленът се омрежава с помощта на специални химикали — пероксиди в неутрална газова среда при определена температура и налягане.Тази технология дава възможност да се получи достатъчна степен на омрежване по цялата дебелина на изолацията и да се гарантира липсата на въздушни включвания. В допълнение към добрите диелектрични свойства, той има и по -широк работен температурен диапазон от другите кабелни изолационни материали и отлични механични свойства. Технологията на пероксид се използва при производството на кабели със средно и високо напрежение.

По-рядко е омрежването с сила нула, при което към полиетилен се добавят специални смеси (силани), за да се осигури омрежване при по-ниска температура. Секторът на приложение за тази по -евтина технология обхваща кабели с ниско и средно напрежение.

Първият руски производител на XLPE кабели през 1996 г. е московската компания ABB Moskabel, която използва технология за омрежване с пероксид. През 2003 г. АД «Камкабел» стана първият руски производител на XLPE кабели, изработени от силан, омрежен полиетилен.

Има две версии на XLPE кабели-трижилен и едножилен. По принцип XLPE кабелите се произвеждат в едножилен дизайн (фиг. 2).

Ориз. 2. Външен изглед на едножилен XLPE кабел: 1-кръгъл многожичен запечатан тоководещ проводник, 2-щит по протежение на сърцевината, изработен от полупроводящ омрежен полиетилен, 3-изолация от омрежен полиетилен, 4- щит по протежение на изолацията от полупроводящ омрежен полиетилен, 5 — разделителен слой, изработен от полупроводникова лента или полупроводяща водозащитна лента, 6 — щит от медни проводници, закрепен с медна лента, 7 — разделителен слой от две панделки от креп хартия, гумирана тъкан, полимерна лента или водозащитна лента, 8-разделящ слой от алуминиево-полиетиленова или слюдена лента, 9-обвивка от полиетилен, PVC-пластмаса

Отличителна черта на трижилната версия на XLPE кабела е наличието на екструдиран фазово-фазов пълнител, изработен от полиетилен или поливинилхлоридна (PVC) пластмасова смес.

Използването на едножилни XLPE кабели позволява, на първо място, да осигури повишена надеждност на захранването поради рязко намаляване на вероятността от фазово-фазово късо съединение. Вероятността за едновременно разрушаване на едно място на изолацията на два структурно несвързани едножилни кабела (свързващи или крайни втулки) съответства на вероятността от фазово-фазово увреждане на шина с изолирани шини, т.е. много малък.

Вероятността от еднофазни земни повреди с XLPE изолирани едножилни кабели е много по-малка, отколкото при трижилни BPI кабели. Това се постига както чрез проектирането на едножилни XLPE кабели, така и чрез най-добрите диелектрични свойства на изолацията.

Едножилната версия на XLPE кабели позволява напречно сечение на тоководещи проводници до 800 мм. Кабелите с такова напречно сечение могат успешно да се конкурират с шините, използвани в системите за захранване на енергоемки предприятия.

Екранирането на кабелните елементи е необходимо за електромагнитната съвместимост на кабела с различни външни вериги и за осигуряване на симетрия на електрическото поле около жилата на кабела и следователно за създаване на по -благоприятни условия за работата на изолацията. Вътрешните екрани са изработени от полупроводяща пластмаса, външният екран е от медни проводници и ленти.

Външната защитна обвивка предпазва вътрешните елементи на кабела от проникване на влага и механични повреди по време на монтажа и експлоатацията. Външните обвивки на XLPE кабели са изработени от полиетилен с висока якост или PVC-съединение.

Ориз. 3. Кабел с XLPE изолация APvPg

Условни буквено -цифрови обозначения (маркиране) на кабели с изолация от XLPE:

• A — алуминиев токопровод, без обозначение — меден тоководещ проводник,

• PV — изолационен материал — омрежен (вулканизиран) полиетилен,

• P или V — обвивка, изработена от полиетилен или PVC -пластмаса,

• y — подсилена полиетиленова обвивка с повишена дебелина,

• ng — обвивка от PVC -съединение с ниска запалимост,

• ngd — обвивка, изработена от PVC -съединение с ниски емисии на дим и газ,

• d — надлъжно запечатване на екрана с водозащитни ленти,

• 1 или 3 — броят на проводниците с ток,

• 50—800-напречно сечение на тоководещия проводник, mm2,

• gzh-уплътняване на токопроводящия проводник, 2 16-35-напречно сечение на екрана, mm,

• 1-500 — номинално напрежение, kV.

Пример за обозначение: APvPg 1×240 / 35-10-кабел с алуминиева сърцевина (A), XLPE изолация (Pv), полиетиленова обвивка (P), екраниране (g), едножилен (1), напречно сечение на проводника 240 mm , напречно сечение на екрана 35 mm, номинално напрежение 10 kV.