Кабель з ізоляцією із зшитого поліетилену
Застосування кабелю з ізоляцією із зшитого поліетилену
Своїми унікальними властивостями СПЕ кабелі зобов'язані застосовується ізоляційному матеріалу. На сучасних кабельних підприємствах процес зшивання або вулканізації проводиться в середовищі нейтрального газу при високому тиску і температурі. Такий спосіб вулканізації дозволяє отримати достатню ступінь зшивання по всій товщині ізоляції і забезпечити відсутність повітряних включень. Поперечні зв'язки, що утворюються в процесі зшивання між молекулами поліетилену, в основному і визначають характеристики нового матеріалу. Крім хороших діелектричних властивостей, це і більший, ніж у інших кабельних ізоляційних матеріалів діапазон робочих температур, і відмінні механічні характеристики. Так, в нормальному режимі для зшитого поліетилену допускається температура 90 ° С, в короткочасному режимі (протікання струмів короткого замикання) 250 ° С, прокладка та монтаж кабелів можуть здійснюватися при температурі до -20 ° С. При цьому монтаж кабелів допускається з радіусом вигину до 7, 5 зовнішніх діаметрів.
Однак основна перевага СПЕ кабелів перед паперовими - це низька пошкоджуваність. На жаль, через невеликого досвіду експлуатації, відсутня достовірна інформація про кількість пошкоджень кабелів вУкаіни. За закордонним же джерел, відсоток електричних пробоїв СПЕ кабелів на 2-3 порядки нижче, ніж на кабелях з паперовою ізоляцією.
Кабель з паперовою ізоляцією АСБ 3x240 - 10 кВ
З наведених даних видно, що при однаковій пропускної здатності і кращих інших параметрах вартість СПЕ кабелю приблизно на 60-70% вище. Це пояснюється більш дорогими матеріалами і технологією виготовлення, великою витратою матеріалів при радіальної конструкції кабелю. Але з іншого боку, така конструкція забезпечує рівномірний розподіл електричного поля і, як наслідок, збільшення електричної міцності.
Дана картина змінюється кардинально при зростанні вимог по пропускній здатності кабельної лінії. Так, паралельні кабелі АСБ 1х240 10 кВ доцільно замінити СПЕ кабелем більшого перетину (див. Таблицю 2).
Кабелі з паперовою
ізоляцією
2 х АСБ 3x240
одножильний кабель
з СПЕ ізоляцією,
3хАПвП 1x500 35
Вид кабельної лінії в розрізі
Перетин жив, мм2
Струм навантаження при прокладці в землі, А
в площині / трикутником
650/610
Максимально-допустимий 1-сек струм КЗ, А
Зовнішній діаметр, мм
Будівельна довжина, м
Мінімальний радіус вигину, м
Допустима різниця рівнів, м
Для СПЕ кабелю на напругу 35 кВ картина ще більш сприятлива (див. Таблицю 3).
Кабелі з паперовою ізоляцією
АОСБ Зх150-35 кВ
одножильний кабель
З СПЕ ізоляцією.
ЗхАПвП 1x150 / 25 - 35 кВ
Вид кабельної лінії в розрізі
Перетин жив, мм2
Струм навантаження при прокладці в землі, А
в площині / трикутником
350/330
Максимально-допустимий 1-сек струм КЗ, А
Будівельна довжина, м
до 1000 (бар. N22)
Мінімальний радіус вигину, м
Допустима різниця рівнів, м
Це пояснюється тим, що на цей клас напруг застосування конструкції з секторними жилами неможливо. Тому паперові кабелі виготовляються з окремо освинцьованими жилами, що тягне за собою значне подорожчання в порівнянні з кабелями 10 кВ. Вартості кабелів з паперовою і поліетиленовою ізоляцією однакового перетину приблизно рівні. Однак, як видно з Таблиці 3, поліетиленовий кабель дає 40% -ве перевага по здатності навантаження.
Сфери застосування СПЕ кабелю
Виходячи з наведеного порівняння можна визначити сфери, де застосування СПЕ кабелю може бути найбільш доцільно і принесе найбільший ефект.
По-перше, виходячи з вартості, це рівні напруг 15, 20, 35 кВ, де навіть початкові капітальні витрати на кабель будуть нижче.
По-третє, СПЕ кабель може виправити ситуацію, коли кабель з паперовою ізоляцією навіть максимального перетину не проходить по пропускній здатності. Так як пропускна здатність поліетиленового кабелю вище і максимальне перетин жили може досягати 800 кв.мм. доцільніше використовувати один кабель великого перерізу. Це стосується і випадків прокладки «спарених» кабелів, коли замість 2-х кабелів 240 кв.мм. доцільніше прокласти 1 кабель перетином 500 кв.мм.
Ще одним випадком обов'язкового застосування поліетиленових кабелів є наявність великої різниці рівнів по трасі прокладки. При використанні паперово-масляних кабелів відбувається осушення ізоляції кабелів в найвищих точках, що може спричинити за собою пробою. При цьому навіть невелика різниця рівнів прокладки може стати причиною численних пошкоджень на КЛ. Як класичний приклад можна навести ситуацію на одному з нафто-хімічних підприємств в Сибіру, де експлуатується велика кількість паперово-масляних кабелів 35 кВ. При заході кабельних ліній на підстанцію перепад рівнів становить 10-15 м. Не дивлячись на неістекающую ізоляцію кабелів, кожна кабельна лінія в тілі підстанції ушкоджувалася по кілька разів, в результаті практично на кожній фазі були встановлені сполучні муфти.
Для виключення випадків пробою паперових кабелів і забезпечення надійності електропостачання керівництвом енергетичного комплексу підприємства було прийнято рішення про заміну кінцевих ділянок кабельних ліній на кабель з ізоляцією із зшитого поліетилену.
По-п'яте, використання кабелів з СПЕ ізоляцією необхідно при особливих вимогах до надійності електропостачання, так як повреждаемость СПЕ кабелів надзвичайно мала.
І, нарешті, при наявності вимог щодо нерозповсюдження горіння, рекомендується застосовувати кабелі з оболонкою з ПВХ пластикату зниженої горючості, який пройшов відповідні випробування і має сертифікат на відповідність нормам пожежної безпеки.
З практики застосування СПЕ кабелю
Досвід впровадження кабелю з ізоляцією із зшитого поліетилену в інших країнах показав їх великі можливості і переваги. Однак не обійшлося без помилок при постановці даних кабелів у виробництво. Так, спочатку при виготовленні кабелів багато виробників застосовували більш дешеву технологію «силанового зшивання» поліетиленової ізоляції. Її відмінною рисою є те, що накладення ізоляції відбувалося на звичайній екструзійної лінії, при цьому в поліетиленовий пластикат додавалися спеціальні суміші для забезпечення зшивання при нормальній температурі. Для порівняння зараз в основній масі зшивання кабелів проводиться в середовищі нейтрального газу при температурі 300-400 гр.С і тиску 8-9 атмосфер. Для забезпечення необхідних експлуатаційних якостей зшивання повинна відбуватися рівномірно по товщині ізоляції. При застосуванні силанового зшивання це вимога забезпечити надзвичайно важко при товщині ізоляції, яка застосовується для кабелів на напрузі 10 кВ. В результаті нерівномірної зшивання експлуатаційні якості, термін служби, ступінь схильності ізоляції впливу водотріінгов, електрична міцність виявлялися значно гірше розрахункових, що призводило до великої кількості електричних пробоїв. Тому на сьогоднішній день переважна більшість виробників використовують технологію зшивання в середовищі нейтрального газу.
Цей досвід був врахований і при постановці в виробництво даного кабелю вУкаіни, також як і інші вимоги, що пред'являються до кабелів середньої напруги українськими замовниками. В результаті конструкція кабелю, виробленого вУкаіни відрізняється від європейської. Так як кабель застосовується в основному в мережах 10/10 кВ, товщина ізоляції була збільшена з 3, 4 до 4, 0 мм. При прокладці в землі застосовується оболонка з поліетилену високої щільності, що забезпечує необхідний захист кабелю від механічних пошкоджень, як при прокладанні, так і в процесі експлуатації. Якщо необхідна герметизація екрану, використовуються два шари водонабухающіх стрічок під і поверх мідного екрану, що накладаються з перекриттям. При прокладанні кабелю в кабельних спорудах застосовується оболонка з ПВХ зниженої горючості.
Їх усього вищесказаного можна зробити висновок, що кабелі з ізоляцією із зшитого поліетилену є кращими і найбільш перспективними при будівництві та реконструкції кабельних ліній 6-35 кВ. Завдяки унікальним властивостям, високої електричної міцності ізоляції, низької пошкоджуваності, тривалого терміну служби СПЕ кабелів, їх застосування стає не тільки технічно доцільним, а й економічно вигідним.