Кабелі з ізоляцією із зшитого поліетилену пристрій, конструкції, переваги, області застосування
Відзначимо основні переваги кабелів з ізоляцією із зшитого поліетилену (СПЕ-кабелів) перед кабелями з паперовою просоченою ізоляцією (БПИ-кабелями):
в залежності від умов прокладки пропускна здатність СПЕ-кабелів в 1,2-1,3 рази більше завдяки більш високій допустимої тривалої температурі,
термічна стійкість СПЕ-кабелів при токах короткого замикання (КЗ) вище завдяки більшій граничної температурі, питома пошкоджуваність СПЕ-кабелів в 10-15 разів нижче, ніж у БПИ-кабелів,
великий термін служби СПЕ-кабеля (поданням заводів-виготовлювачів більше 50 років),
легші умови монтажу СПЕ-кабелів, обумовлені меншими масою, діаметром, радіусом вигину, відсутністю важкої свинцевої (або алюмінієвої) оболонки,
СПЕ-кабелі можна прокладати при негативних температурах (до -20 ° С) без попереднього підігріву завдяки використанню полімерних матеріалів для ізоляції і оболонки,
відсутність в конструкції СПЕ-кабелів рідких компонентів зменшує час і знижує вартість монтажу,
СПЕ-кабелі високо екологічні завдяки відсутності витоку масла і забруднення навколишнього середовища при пошкодженні,
гігроскопічність конструктивних елементів СПЕ-кабеля значно менше, ніж БПИ-кабелю, високі діелектричні властивості ізоляції,
СПЕ-кабелі не мають обмежень по різниці рівнів кабельної траси.
Мал. 1. Кабель з ізоляцією із зшитого поліетилену
Основною особливістю СПЕ-кабелів є їх принципово нова ізоляція - зшитий поліетилен. Поліетилен як ізоляція відомий досить давно. Але звичайній термопластичних поліетилену притаманні серйозні недоліки, головним з яких є різке погіршення характеристик при температурах, близьких до температури плавлення. Ізоляція з термопластичного поліетилену починає втрачати форму, електричні і механічні характеристики вже при температурі 85 ° С.
Ізоляція із зшитого поліетилену зберігає форму, електричні і механічні характеристики навіть при температурі 130 ° С.
Термін «зшивання» або «вулканізація" має на увазі обробку поліетилену на молекулярному рівні. Поперечні зв'язки, що утворюються в процесі зшивання між макромолекулами поліетилену, створюють тривимірну структуру, яка і визначає високі електричні і механічні характеристики матеріалу, меншу гігроскопічність, більший діапазон робочих температур.
У світовій кабельної промисловості при виробництві силових кабелів використовуються дві технології зшивання, принципова відмінність яких полягає в реагенте, за допомогою якого відбувається процес зшивання поліетилену.
Найбільшого поширення набула технологія пероксидного зшивання, коли зшивання поліетилену відбувається з використанням спеціальних хімічних речовин - пероксидов в середовищі нейтрального газу при певних температурі і тиску. Така технологія дозволяє отримати достатню ступінь зшивання по всій товщині ізоляції і забезпечити відсутність повітряних включень. Крім хороших діелектричних властивостей, це і більший, ніж у інших кабельних ізоляційних матеріалів, діапазон робочих температур, і відмінні механічні характеристики. Перок-Сідней технологія застосовується при виробництві кабелів середнього та високого напруг.
Менш поширеною є сила-нольних зшивання, при якій в поліетилен додаються спеціальні суміші (силани) для забезпечення зшивання при більш низькій температурі. Сектор застосування цієї дешевшої технології охоплює кабелі низького і середнього напруг.
Існують два варіанти виконання СПЕ-кабелів - трижильний і одножильний. В основному СПЕ-кабелі випускаються в одножильному виконанні (рис. 2).
Мал. 2. Зовнішній вигляд одножильного СПЕ-кабеля: 1 - кругла багатодротяна ущільнена струмопровідна жила, 2 - екран по жилі з полупроводящей зшитого поліетилену, 3 - ізоляція із зшитого поліетилену, 4 - екран по ізоляції з полупроводящей зшитого поліетилену, 5 - розділовий шар з полупроводящей стрічки або полупроводящей водоблокуючої стрічки, 6 - екран з мідних дротів, скріплених мідною стрічкою, 7 - розділовий шар з двох стрічок крепірованной паперу, прогумованою тканини, полімерної стрічки або водоблокуючої стрічки, 8 - розділові ьний шар з алюмополіетіленовой або слюдосодержащіх стрічки, 9 - оболонка з поліетилену, ПВХ-пластикату
Відмінною особливістю трьохжильного виконання СПЕ-кабеля є наявність екструцірованного міжфазного наповнювача з поліетилену або полівінілхлоридного (ПВХ) пластикату.
Застосування одножильних СПЕ-кабелів дозволяє забезпечити перш за все підвищену надійність електропостачання за рахунок різкого зниження ймовірності міжфазних коротких замикань. Імовірність одночасного руйнування в одному місці ізоляції двох конструктивно не пов'язаних між собою одножильних кабелів (сполучних або кінцевих муфт) відповідає ймовірності міжфазних пошкоджень ошиновки з ізольованими шинами, тобто дуже мала.
Імовірність однофазних замикань на землю при застосуванні одножильних кабелів з ізоляцією із зшитого поліетилену набагато менше, ніж при використанні трьохжильних БПИ-кабелів. Це досягається як самою конструкцією одножильних СПЕ-кабелів, так і кращими діелектричними властивостями ізоляції.
Одножильний виконання СПЕ-кабелів дозволяє виконувати перетину струмоведучих жив до 800 мм. Кабелі з таким перетином здатні успішно конкурувати з струмопроводами, застосовуваними в системах електропостачання енергоємних підприємств.
Екранування елементів кабелю необхідно для електромагнітної сумісності кабелю з різними зовнішніми ланцюгами і для забезпечення симетрії електричного поля навколо жили кабелю і, отже, для створення більш сприятливих умов роботи ізоляції. Внутрішні екрани виконуються з полупроводящей пластмаси, зовнішній екран - з мідних дротів та стрічок.
Зовнішня захисна оболонка охороняє внутрішні елементи кабелю від потрапляння вологи та механічних пошкоджень при його монтажі та експлуатації. Зовнішні оболонки СПЕ-кабелів виготовляються з поліетилену або ПВХ-пластикату підвищеної міцності.
Мал. 3. Кабель з ізоляцією із зшитого поліетилену АПвПг
Умовні буквено-цифрові позначення (маркування) кабелів з ізоляцією із зшитого поліетилену:
А - алюмінієва Струмовідна жила, немає позначення - мідна Струмовідна жила,
Пв - матеріал ізоляції - зшитий (вулканізований) поліетилен,
П або В - оболонка з поліетилену або ПВХ-пластикату,
у - посилена поліетиленова оболонка збільшеної товщини,
нг - оболонка з ПВХ-пластикату зниженої горючості,
нгд - оболонка з ПВХ-пластикату зниженого димогазовиділенням,
г - поздовжня герметизація екрану водоблокуючої стрічками,
1 або 3 - кількість струмоведучих жил,
50-800 - перетин струмоведучих жили, мм2,
ГР - герметизація токоведущей жили, 2 16-35 - перетин екрану, мм,
1-500 - номінальна напруга, кВ.
Приклад позначення: АПвПг 1x240 / 35-10 - кабель з алюмінієвою жилою (А), СПЕ-ізоляцією (Пв), поліетиленовою оболонкою (П), герметизацією екрану (г), одножильний (1), перетин жили 240 мм, перетин екрану 35 мм, номінальна напруга 10 кВ.