Kabeli s izolacijom od XLPE: uređaj, dizajn, prednosti, primjena

Trenutačno postoji stalni porast proizvodnje i potrošnje kabela s XLPE izolacijom na ruskom tržištu kabelskih i žičanih proizvoda. Ruska oznaka ovih kabela je XLPE, engleska je XLPE, njemačka je VPE, a švedska je PEX.

Napomenimo glavne prednosti kabela s XLPE izolacijom (XLPE kabeli) u odnosu na kabele s impregniranom papirnom izolacijom (BPI kabeli):

• ovisno o uvjetima polaganja, propusnost XLPE kabela je 1,2-1,3 puta veća zbog više dopuštene dugotrajne temperature,

• toplinska otpornost XLPE kabela pri strujama kratkog spoja (SC) veća je zbog više granične temperature, specifični kvarovi XLPE kabela su 10-15 puta niži nego kod BPI kabela,

• dug radni vijek XLPE-kabela (proizvođači pružaju više od 50 godina),

• lakši uvjeti za ugradnju XLPE kabela zbog manje težine, promjera, radijusa savijanja, nepostojanja teškog olovnog (ili aluminijskog) plašta,

• XLPE kabeli mogu se polagati na negativnim temperaturama (do -20 ° C) bez predgrijavanja zbog upotrebe polimernih materijala za izolaciju i plašt,

• odsutnost tekućih komponenti u konstrukciji XLPE kabela smanjuje vrijeme i troškove instalacije,

• XLPE kabeli su izuzetno ekološki prihvatljivi zbog odsutnosti curenja ulja i zagađenja okoliša u slučaju kvara,

• higroskopnost strukturnih elemenata XLPE kabela mnogo je manja nego kod BPI kabela, visoka dielektrična svojstva izolacije,

• XLPE kabeli nemaju ograničenja u visini razlike trase kabela.

Riža. 1. XLPE izolirani kabel

Glavna karakteristika XLPE kabela je njihova temeljno nova izolacija — umreženi polietilen... Polietilen kao izolacija poznat je već dugo vremena. Ali konvencionalni termoplastični polietilen ima ozbiljne nedostatke, od kojih je glavni oštro pogoršanje performansi na temperaturama blizu tališta. Termoplastična polietilenska izolacija počinje gubiti svoj oblik, električna i mehanička svojstva već na temperaturi od 85°C.

XLPE izolacija zadržava svoj oblik, električna i mehanička svojstva čak i na 130 °C.

Pojam «umreženje» ili «vulkanizacija» odnosi se na obradu polietilena na molekularnoj razini. Poprečne veze koje nastaju u procesu poprečnog povezivanja između makromolekula polietilena stvaraju trodimenzionalnu strukturu koja određuje visoka električna i mehanička svojstva materijala, manju higroskopnost i širi raspon radnih temperatura.

U svjetskoj kabelskoj industriji u proizvodnji energetskih kabela koriste se dvije tehnologije umrežavanja, a glavna razlika između njih je reagens s kojim se odvija proces umrežavanja polietilena.

Najčešća tehnologija je umrežavanje s peroksidom, kada se polietilen umrežuje uz pomoć posebnih kemikalija - peroksida u neutralnom plinskom okruženju pri određenoj temperaturi i tlaku. Ova tehnologija omogućuje postizanje dovoljnog stupnja unakrsnog povezivanja. povezivanje kroz cijelu debljinu izolacije i jamčenje odsutnosti zračnih inkluzija. Osim dobrih dielektričnih svojstava, također ima širi raspon radnih temperatura od ostalih materijala za izolaciju kabela i izvrsna mehanička svojstva. Peroksidna tehnologija koristi se u proizvodnji kabela srednjeg i visokog napona.

Manje uobičajeno je umrežavanje nulte čvrstoće, gdje se polietilenu dodaju posebni spojevi (silani) kako bi se osiguralo umrežavanje na nižoj temperaturi. Sektor primjene ove jeftinije tehnologije obuhvaća kabele niskog i srednjeg napona.

Prvi ruski proizvođač XLPE kabela 1996. godine bila je moskovska tvrtka ABB Moskabel, koja je koristila tehnologiju peroksidnog umrežavanja. Godine 2003., JSC "Kamkabel" postao je prvi ruski proizvođač XLPE kabela izrađenih od polietilena umreženog silanom.

Postoje dvije verzije XLPE kabela - trožilni i jednožilni. XLPE kabeli općenito se proizvode u jednožilnom dizajnu (slika 2).

Riža. 2.Vanjski izgled jednožilnog XLPE kabela: 1- okrugli višežilni zatvoreni strujni vodič, 2- oklop duž jezgre od poluprovodljivog umreženog polietilena, 3- izolacija od umreženog polietilena, 4- oklop duž izolacije od poluprovodljivog umreženog polietilena, 5 — razdjelni sloj od poluprovodljive trake ili poluvodičke vodonepropusne trake, 6 — oklop od bakrenih žica pričvršćenih bakrenom trakom, 7 — razdjelni sloj od dvije vrpce od krep papira, gumirane tkanine, polimerna traka ili vodonepropusna traka, 8-sloj za odvajanje od aluminij-polietilena ili traka od liskuna, 9-omot od polietilena, PVC-plastika

Posebnost trožilne verzije XLPE kabela je prisutnost ekstrudiranog fazno-faznog punila izrađenog od plastične smjese polietilena ili polivinilklorida (PVC).

Korištenje jednožilnih XLPE kabela omogućuje, prije svega, osiguranje povećane pouzdanosti napajanja zbog naglog smanjenja vjerojatnosti kratkog spoja faze-faze. Vjerojatnost istovremenog uništenja na jednom mjestu izolacije dvaju strukturno nepovezanih jednožilnih kabela (konektori ili završne čahure) odgovara vjerojatnosti fazno-faznog oštećenja sabirnice s izoliranim sabirnicama, tj. jako malo.

Vjerojatnost jednofaznog zemljospoja kod jednožilnih kabela s XLPE izolacijom mnogo je manja nego kod trožilnih BPI kabela. To se postiže dizajnom jednožilnih XLPE kabela i vrhunskim dielektričnim svojstvima izolacije.

Jednožilna verzija XLPE kabela omogućuje presjek strujnih žica do 800 mm. Kabeli s takvim poprečnim presjekom mogu se uspješno natjecati sa sabirnicama koje se koriste u sustavima napajanja energetski intenzivnih poduzeća.

Oklop elemenata kabela je nužan za elektromagnetsku kompatibilnost kabela s različitim vanjskim strujnim krugovima i za osiguranje simetrije električnog polja oko jezgre kabela i stoga za stvaranje povoljnijih uvjeta za rad izolacije. Unutarnji oklopi izrađeni su od poluprovodljive plastike, vanjski oklop izrađen je od bakrenih žica i traka.

Vanjski zaštitni omotač štiti unutarnje elemente kabela od prodiranja vlage i mehaničkih oštećenja tijekom instalacije i rada. Vanjski omotači XLPE kabela izrađeni su od polietilena visoke čvrstoće ili PVC spoja.

Riža. 3. Kabel s XLPE izolacijom APvPg

Uobičajene alfanumeričke oznake (označavanje) kabela s XLPE izolacijom:

• A — aluminijski vodič, bez oznake — bakreni vodič,

• PV — izolacijski materijal — umreženi (vulkanizirani) polietilen,

• P ili V — kućište od polietilena ili PVC plastike,

• y — ojačana polietilenska ljuska povećane debljine,

• ng — plašt od PVC spoja niske zapaljivosti,

• ngd — kućište izrađeno od PVC smjese s niskom emisijom dima i plinova,

• d — uzdužno brtvljenje zaslona vodootpornim trakama,

• 1 ili 3 - broj žica s strujom,

• 50—800 poprečni presjek žice za struju, mm2,

• gzh-brtvljenje žice koja nosi struju, 2 16-35-presjek ekrana, mm,

• 1-500 — nazivni napon, kV.

Primjer oznake: APvPg 1×240 / 35-10-kabel s aluminijskom jezgrom (A), XLPE izolacijom (Pv), polietilenskim plaštem (P), oklopom (g), punim (1), presjekom vodiča 240 mm. zaslon presjeka 35 mm nazivnog napona 10 kV.