Kabli z izolacijo iz XLPE: naprava, zasnova, prednosti, aplikacije

Trenutno na ruskem trgu kabelskih in žičnih izdelkov nenehno naraščata proizvodnja in poraba kablov z izolacijo iz XLPE. Ruska oznaka teh kablov je XLPE, angleška XLPE, nemška VPE in švedska PEX.

Naj omenimo glavne prednosti kablov z izolacijo iz XLPE (kabli XLPE) pred kabli z izolacijo iz impregniranega papirja (kabli BPI):

• odvisno od pogojev polaganja je prepustnost XLPE kablov 1,2-1,3-krat višja zaradi višje dopustne dolgotrajne temperature,

• toplotna upornost kablov iz XLPE pri tokovih kratkega stika (SC) je višja zaradi višje mejne temperature, specifične okvare kablov iz XLPE so 10-15-krat nižje kot pri kablih BPI,

• dolga življenjska doba kabla XLPE (proizvajalci zagotavljajo več kot 50 let),

• lažji pogoji za namestitev XLPE kablov zaradi manjše teže, premera, upogibnega radija, odsotnosti težkega svinčenega (ali aluminijastega) plašča,

• XLPE kable je mogoče položiti pri negativnih temperaturah (do -20 ° C) brez predgretja zaradi uporabe polimernih materialov za izolacijo in plašč,

• odsotnost tekočih komponent v konstrukciji kablov iz XLPE zmanjša čas in stroške namestitve,

• XLPE kabli so izjemno okolju prijazni zaradi odsotnosti puščanja olja in onesnaženja okolja v primeru okvare,

• higroskopičnost strukturnih elementov kabla XLPE je veliko manjša kot pri kablu BPI, visoke dielektrične lastnosti izolacije,

• Kabli XLPE nimajo omejitev glede višinske razlike na trasi kabla.

riž. 1. XLPE izoliran kabel

Glavna značilnost kablov iz XLPE je njihova popolnoma nova izolacija — zamreženi polietilen... Polietilen kot izolacija je poznan že dolgo. Toda običajni termoplastični polietilen ima resne pomanjkljivosti, od katerih je glavna močno poslabšanje delovanja pri temperaturah blizu tališča. Termoplastična polietilenska izolacija začne izgubljati obliko, električne in mehanske lastnosti že pri temperaturi 85 °C.

XLPE izolacija ohrani svojo obliko, električne in mehanske lastnosti tudi pri 130 °C.

Izraz "zamreženje" ali "vulkanizacija" se nanaša na obdelavo polietilena na molekularni ravni. Zamrežitve, ki nastanejo v procesu zamreženja med makromolekulami polietilena, ustvarjajo tridimenzionalno strukturo, ki določa visoke električne in mehanske lastnosti materiala, nižjo higroskopičnost in širše temperaturno območje delovanja.

V svetovni kabelski industriji se pri proizvodnji napajalnih kablov uporabljata dve tehnologiji zamreženja, glavna razlika med katerima je reagent, s katerim poteka proces zamreževanja polietilena.

Najpogostejša tehnologija je zamreženje s peroksidom, ko polietilen zamrežimo s pomočjo posebnih kemikalij - peroksidov v nevtralnem plinskem okolju pri določeni temperaturi in tlaku.Ta tehnologija omogoča doseganje zadostne stopnje zamreženja. povezovanje po celotni debelini izolacije in zagotavljanje odsotnosti zračnih vložkov. Poleg dobrih dielektričnih lastnosti ima tudi širši razpon delovnih temperatur kot drugi materiali za kabelsko izolacijo in odlične mehanske lastnosti. Tehnologija peroksida se uporablja pri proizvodnji srednje in visokonapetostnih kablov.

Manj pogosto je zamreženje z ničelno trdnostjo, kjer se polietilenu dodajo posebne spojine (silani), ki zagotavljajo zamreženje pri nižji temperaturi. Sektor uporabe za to cenejšo tehnologijo zajema kable nizke in srednje napetosti.

Prvi ruski proizvajalec kablov iz XLPE leta 1996 je bilo moskovsko podjetje ABB Moskabel, ki je uporabilo tehnologijo peroksidnega zamreženja. Leta 2003 je JSC "Kamkabel" postal prvi ruski proizvajalec kablov iz XLPE iz silansko zamreženega polietilena.

Obstajata dve različici kablov XLPE - trižilni in enožilni. Kabli XLPE so običajno izdelani v enožilni izvedbi (slika 2).

riž. 2.Zunanji pogled na enožilni kabel iz XLPE: 1- okrogel večžilni zaprt tokovni vodnik, 2- oklop vzdolž jedra iz polprevodnega zamreženega polietilena, 3- izolacija iz zamreženega polietilena, 4- oklop vzdolž izolacije iz polprevodnega zamreženega polietilena, 5 — ločilna plast iz polprevodnega traku ali polprevodnega hidroizolacijskega traku, 6 — oklop iz bakrenih žic, pritrjenih z bakrenim trakom, 7 — ločilna plast dveh trakov iz krep papirja, gumirane tkanine, polimerni trak ali hidroizolacijski trak, 8-ločilni sloj aluminij-polietilen ali sljudni trak, 9-ovitek iz polietilena, PVC-plastika

Posebnost trižilne različice kabla XLPE je prisotnost ekstrudiranega fazno-faznega polnila iz plastične mešanice polietilena ali polivinilklorida (PVC).

Uporaba enožilnih kablov XLPE omogoča, da se najprej zagotovi povečana zanesljivost napajanja zaradi močnega zmanjšanja verjetnosti kratkega stika med fazo. Verjetnost hkratnega uničenja izolacije dveh strukturno nepovezanih enožilnih kablov na enem mestu (konektorji ali končni tulci) ustreza verjetnosti fazno-fazne poškodbe vodila z izoliranimi zbiralkami, tj. zelo majhen.

Verjetnost enofaznih zemeljskih napak pri enožilnih kablih z izolacijo iz XLPE je veliko manjša kot pri trižilnih kablih BPI. To je doseženo tako z zasnovo enožilnih XLPE kablov kot z vrhunskimi dielektričnimi lastnostmi izolacije.

Enožilna izvedba kablov iz XLPE omogoča prerez tokovnih vodnikov do 800 mm. Kabli s takšnim prečnim prerezom lahko uspešno konkurirajo zbiralkam, ki se uporabljajo v sistemih oskrbe z električno energijo energetsko intenzivnih podjetij.

Zaščita kabelskih elementov je potrebna za elektromagnetno združljivost kabla z različnimi zunanjimi vezji in za zagotovitev simetrije električnega polja okoli jedra kabla in s tem za ustvarjanje ugodnejših pogojev za delovanje izolacije. Notranji ščiti so izdelani iz polprevodne plastike, zunanji ščit je izdelan iz bakrenih žic in trakov.

Zunanji zaščitni plašč ščiti notranje elemente kabla pred vdorom vlage in mehanskimi poškodbami med namestitvijo in delovanjem. Zunanji plašči kablov iz XLPE so izdelani iz polietilena visoke trdnosti ali PVC spojine.

riž. 3. Kabel z izolacijo XLPE APvPg

Običajne alfanumerične oznake (označevanje) kablov z izolacijo iz XLPE:

• A - aluminijasti vodnik, brez oznake - bakreni vodnik,

• PV — izolacijski material — premrežen (vulkaniziran) polietilen,

• P ali V - ohišje iz polietilena ali PVC plastike,

• y - ojačana polietilenska lupina s povečano debelino,

• ng - plašč iz PVC spojine z nizko vnetljivostjo,

• ngd — ohišje iz PVC zmesi z nizkimi emisijami dima in plinov,

• d — vzdolžno tesnjenje zaslona z vodoodpornimi trakovi,

• 1 ali 3 - število žic s tokom,

• 50—800 presek tokovne žice, mm2,

• gzh-tesnitev tokovne žice, 2 16-35-prerez zaslona, ​​mm,

• 1-500 - nazivna napetost, kV.

Primer oznake: APvPg 1×240 / 35-10-kabel z aluminijasto žilo (A), izolacijo iz XLPE (Pv), polietilenskim plaščem (P), oklopom (g), polno (1), prerez vodnika 240 mm, zaslon prerez 35 mm, nazivna napetost 10 kV.