Кабелі з ізоляцією із зшитого поліетилену

В даний час в Укаїни підвищився інтерес споживачів до нових кабелів з ізоляцією із зшитого поліетилену (СПЕ, XLPE), які в недалекому майбутньому замінять кабелі з паперово-просоченою (БПИ) і полівінілхлоридної (ПВХ) ізоляцією. Це пов'язано з тим, що підприємства, які мають такі кабельні лінії, високо оцінили експлуатаційні переваги кабелів з ізоляцією із зшитого поліетилену. За цим принципом пішли і багато українських виробників, які вже модернізували свої технології і налагодили виробництво подібних кабелів для вітчизняних споживачів.

Це пояснюється значущими перевагами СПЕ-кабелів:

1. за рахунок збільшення допустимої температури жили досягнута велика пропускна здатність кабелю (в залежності від умов прокладки, допустимі навантажувальні струми на 1/6 - 1/3 вище, ніж у кабелів з паперовою ізоляцією);
2. висока стійкість до вологи, при цьому відпаде необхідність в металевій оболонці;
3. при короткому замиканні забезпечується більший струм термічної стійкості;
4. ізоляційні електричні характеристики вище, а діелектричні втрати нижче;
5. менше допустимий радіус вигину кабелю;
6. оскільки для ізоляції і оболонки застосовуються полімерні матеріали, то для прокладки кабелів при температурах -20 ° С їх попередній підігрів не потрібно;
7. необмежені можливості по прокладці кабелів на трасах з будь різницею рівнів;
8. СПЕ-кабель має менші габарити і масу, як наслідок прокладка кабелю, як в кабельних спорудах, так і в грунті на складних трасах стає легше.

Кабелі же з паперово-просоченою ізоляцією. незважаючи на досить високі і стабільні електричні характеристики, мають ряд недоліків:
- технологія виготовлення кабелю складна і трудомістка, через це вартість його досить висока;
- кабель має обмеження при вертикальній прокладці, тому що спостерігається відтік просочувального складу;
- конструкція кабелю має велику вагу, тому що обов'язковим елементом конструкції є металева оболонка, яка захищає просочену папір, втрачає властивості ізоляції при попаданні вологи.

Всі перераховані вище недоліки не властиві кабелям, ізоляція яких складається з поліолефінових матеріалів. Найпоширенішим і широко використовуваним в кабельної продукції поліолефіном, є поліетилен (ПЕ).

У початковій стадії обробки термопластичний поліетилен має серйозні недоліки, основним з яких це погіршення механічних властивостей, при нагріванні до температури плавлення матеріалу.

Щоб вирішити це завдання виробники застосовують зшитий поліетилен, причому «зшивання» відбувається на молекулярному рівні. При цьому в процесі зшивання, утворюються поперечні зв'язки між макромолекулами поліетилену, які створюють тривимірну структуру матеріалу. За рахунок такої будови, поліетилен має високі показники електричних і механічних характеристик, великий діапазон використання робочих температур, меншу гігроскопічність.
Є кілька технологій зшивання термопластичних матеріалів. Для кабелів до 1 кВ використовується найпоширеніший спосіб - зшивання через щеплені органофункціональние групи, як таких груп використовують силани. Цей спосіб ще називають силанольная зшивання. Зшивання поліетилену відбувається з використанням пари або води, температура яких сягає 80-90 ° С. Під впливом вологи, тепла і застосуванням каталізатора, відбувається гідроліз силанольних груп і, як наслідок, зшивання матеріалу.

Цей спосіб зшивання поліетилену неможливо застосувати для кабелів з ізоляцією розрахованої на напругу 10 - 35 кВ, тому в процесі обробки досить складно домогтися рівномірності фізико-механічних властивостей в радіальному напрямку ізоляції, а також через те, що ізоляція кабелів високої напруги має значно більшу товщину , в порівнянні з ізоляцією кабелів низької напруги.

Для того щоб зшити ізоляцію кабелів на напругу 10 - 35 кВ застосовується інший спосіб - зшивання з використанням пероксидів. Цей процес, на відміну від силанольная зшивання, відбувається в сухому середовищі, а саме в середовищі інертного газу (азоту), при впливі високих температур від 300 до 400 ° С і тиску в 8 - 12 атм. при цьому зберігаються електричні характеристики високовольтних кабелів.

Застосування вищеописаних способу зшивання кабелів підтверджується і світовими виробниками, які налагодили технологію виробництва і практично повністю перейшли на використання силових кабелів на середнє і високу напругу з ізоляцією із зшитого поліетилену (СПЕ). Це можна пояснити тим, що кабелі з паперово-просоченою ізоляцією розцінюються а важать як морально застарілі. Як показує практика, застосовуючи кабелі з ізоляцією із СПЕ на напругу 6-10 кВ можна вирішити завдання щодо поліпшення надійності електропостачання споживачів шляхом оптимізації та реконструкції схем електричних мереж.

На сьогоднішній день багато країн вже позитивно оцінили експлуатаційні характеристики кабелів з ізоляцією із зшитого поліетилену (СПЕ) на середнє і високу напругу і практично повністю перейшли на їх використання. Так, наприклад, складова частка всього ринку силових кабелів дорівнює в США і Канаді - 85%, в Німеччині та Данії - 95%, а в Японії, Франції, Фінляндії та Швеції в розподільних мережах середньої напруги використовується тільки кабель з ізоляцією з СПЕ.
Енергетичні компанііУкаіни, оцінивши позитивні аспекти експлуатації кабелів середнього та високого напруги з ізоляцією з СПЕ, також орієнтовані на використання даного типу кабелів при прокладці нових кабельних ліній і заміні або капітельного ремонті старих. Крім того, для здійснення з'єднань між кабелями з паперово-просоченою ізоляцією та ізоляцією із зшитого ПЕ застосовуються спеціально розроблені муфти. Це істотно зменшує проблеми при ремонтах і реконструкціях електричних мереж.