Кабели из сшитого полиэтилена недостатки: Кабели из сшитого полиэтилена — преимущества, расшифровка – Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена: минусы и недостатки

Содержание

Кабели из сшитого полиэтилена — преимущества, расшифровка

Применять кабели из сшитого полиэтилена (КСПЭ) в мире начали с 1970-х годов 20 века. С тех пор у стран запада накопился опыт в их эксплуатации, испытаниях и монтаже. В странах, где понимают буквы, которые я пишу, использовать данный тип кабелей стали относительно недавно, вследствие чего существует множество вопросов и необходимость раскрыть эту тему подробнее.

Плюсы и минусы кабелей из сшитого полиэтилена

Массовое внедрение КСПЭ вместо маслонаполненных и кабелей с пропитанной бумажной изоляцией связано во первых с более высокими характеристиками новых кабелей и во-вторых с высоким показателем отказов старых кабелей. Показатель отказов характеризуется количеством пробоев изоляции на сто километров. Сам встречал ситуации, когда кабель представляет из себя сплошные муфты, которые ставят после очередного пробоя, а количество муфт растет с каждым новым повреждением. Чем же так хороши КСПЭ.

преимущества кабеля из сшитого полиэтилена над КПБИ

  • низкая удельная повреждаемость
  • По статистическим данным использования этих кабелей в Германии на напряжении 6-35кВ по сравнению с кабелями пропитанной бумажной изоляцией (КПБИ), показатели повреждения у КСПЭ в два-три раза ниже чем у их бумажных “коллег”. Это в свою очередь снижает затраты на капремонты КЛЭП.

  • меньшая емкость
  • По сравнению с КПБИ, емкость у КСПЭ меньше на 17%, что означает меньший емкостной ток замыкания на землю, да и меньше разряжаться будет такой кабель после испытаний.

  • большая пропускная способность
  • Для прохождения больших токов нагрузки у кабеля из сшитого полиэтилена требуется меньшее сечение жил. А допустимая рабочая температура жил составляет 90 градусов, против 70-ти у КПБИ.

  • меньший вес
  • Это упрощает прокладку и монтаж данного кабеля.

  • отсутствие масла и разного рода жидкостей

    Здесь сразу множество плюсов. Это и возможность прокладки на разных уровнях, более легкие условия монтажа и установки муфт, отсутствие течи масла, что благоприятно сказывается на окружающей среде.

  • большая строительная длина
  • Этот показатель определяется длиной кабеля в барабане, чем он больше, тем меньше нужно муфт при прокладке. Однако, не всегда это хорошо, ведь, бывает, нужно 60 метров, а минимум в барабане 300м, но это уже лирика.

  • высокая морозоустойчивость
  • Кабели позволяют производить прокладку без подогрева при температурах до -20 градусов, что несомненно относится к преимуществам.

  • при прокладке в воздухе допускают протекание большего тока, нежели под землей

Недостатки кабеля из сшитого полиэтилена

  • отсутствие многолетних данных эксплуатации
  • В ходе эксплуатации могут возникать дефекты и факты, для устранения которых потребуются затраты при последующем проектировании кабелей. В случае со старыми типами кабелей, как говорится, все учтено. Однако, с каждым годом актуальность данного пункта будет уменьшаться.

  • высокая стоимость
  • Высокая стоимость обусловлена сложность самого процесса производства. Однако это может измениться, вопрос когда?

  • потери в кабеле из сшитого полиэтилена
  • Из-за возможности пропускать ток большей величины и большей возможной рабочей температуры (90 градусов) увеличивается активное сопротивление и связанные с этим потери активной мощности. При присутствии же реактивной нагрузки все еще хуже, потому что одножильные КСПЭ имеют большее индуктивное сопротивление чем трехжильные КБПИ, а следовательно и потери реактивной мощности. При прокладке КСПЭ в линию их индуктивное сопротивление примерно в 1,6 раз больше, чем при прокладке “треугольником”.

  • ток в экране одножильного кабеля
  • Возникающий в экране одножильного кабеля ток при прокладке трех жил достигает величин равных току жилы. Для уменьшения величины этого тока рекомендуют производить транспозицию экранов. Экранов!, а не кабелей.

Существенных недостатков не выявлено, а вот достоинств хоть отбавляй. Отсюда приходим к выводу, что КСПЭ высоконадежные элементы энергосистемы, внедрение которых идет на пользу надежности и долговечности работы электросетей.

Типы кабелей из СПЭ

КСПЭ выпускаются на средние напряжения 6-35кВ (одно- и трехжильные), высокие и сверхвысокие вплоть до 500кВ (одножильные) с медной или алюминиевой жилой. Чтобы было нагляднее приведем рисунок, на котором покажем вид в разрезе одножильного кабеля из сшитого полиэтилена.

Состоит одножильный кабель из: токопроводящей жилы (медная или алюминиевая) круглая многопроволочная, внутреннего и внешнего (относительно СПЭ) полупроводящего слоя, сама изоляция из сшитого полиэтилена, экран из медных проволок, окруженный внешним и внутренним разделительным слоем водоблокирующей ленты и оболочка из полиэтилена. При напряжении выше 110кВ выпускаются КСПЭ, в которых три жилы помещены в стальную трубу.

Маркировки кабелей из сшитого полиэтилена

Теперь, представив, как примерно выглядит кабель в разрезе, постараемся разобраться с русскими и зарубежными маркировками кабелей и их расшифровками. Для этого сведем собранные данные в табличку.

Элемент Обозначение Расшифровка
Токопроводящая жила медная
А (А) алюминиевая
Изоляция Пв (2X) сшитый полиэтилен
Экран Э медный экран по изолированной жиле
Эо медный общий экран трехжильных кабелей
Эоа герметизация общего экрана алюмополимерной лентой
г продольная герметизация экрана водонабухающими лентами
га, 2г продольная и поперечная герметизация экрана водонабухающими и алюмополимерной лентой
Броня
нет брони
Б броня из стальных оцинкованных лент
К броня из стальных оцинкованных проволок
Ак броня из алюминиевых проволок
Наружная оболочка П полиэтилен
Пу усиленная полиэтиленовая
Пнг-HF-А(В) полимерная композиция не распространяющая горение по кат. А(В) пожарн.
В ПВХ пластикат
Внг-А(В) ПВХ пластикат пониженной горючести
Внг-LS-А(В), Внгд ПВХ пластикат пониженной горючести с пониженным газо- и дымовыделением
ов (после экрана) оптические волокна в стальных трубках, встроенные в экран

Числовые значения, например, 1х240/50 означают одна жила, сечение жилы и сечение экрана в миллиметрах квадратных.

Как испытать кабель из СПЭ

В реалиях устанавливающейся эксплуатационной практики, нормы и объем испытаний определялись заводами-изготовителями продукции. Однако, в последних редакциях норм объема испытаний электрооборудования в Беларуси, например, установлены следующие нормы высоковольтных испытаний:

  • испытание жил переменным напряжением частотой 0,1 Гц в течение 15 минут трехкратным номинальному напряжению. То есть для 6-18, для 10-30 и так далее.
  • испытание оболочки выпрямленным напряжением 10 кВ в течение 600 секунд, или 10 минут. Это напряжение прикладывается между металлическим экраном и заземлителем.

Для испытаний используют специальные высоковольтные установки для подачи переменного напряжения малой частоты. Об этом напишу отдельный материал. ну и естественно до и после испытаний мегаомметром испытываем кабель на 2500В.

По запросу у заводов-изготовителей можно узнать данные емкостей, сопротивлений активных и индуктивных. Активное сопротивление может изменяться в зависимости от сечения от 0,01 до 0,4 Ом/км, индуктивное (в зависимости от сечения для класса напряжения 6-35кВ) — от 0,08 до 0,2 Ом/км.

Радиус изгиба кабелей из сшитого полиэтилена должен быть не менее 15 наружных диаметров кабеля для напряжения до 35кВ и двадцати диаметров для напряжения 110-220кВ.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями



Последние статьи


Самое популярное

как выбрать трансформатор тока

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена: минусы и недостатки

Несмотря на множество достоинств кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) по сравнению с более старыми типами кабелей с изоляцией с бумажно-пропитанной изоляцией, доля их производства относительно невелика. Это, в первую очередь, обусловлено тем, что произведенный кабель используется, в основном, для ремонта уже существующих кабельных систем, а не для прокладки новых. Если быть более точным, то для ремонта кабельных линий используется около 55% всех кабелей, остальные же – для реконструкции и строительства новых КЛ.

Этим и объясняется небольшая доля кабелей с СПЭ в общем производстве кабельной продукции. Но это одна из причин.

Вторая проблема заключается в отсутствии государственных нормативных документов, устанавливали правила по прокладке кабелей с СПЭ. В настоящее время производители кабельных изделий имеют право самим разработать нормы, которые бы регламентировали все виды работ с использованием кабелей этого типа. Однако в отрасли просто недостаточно компетентных экспертов, способных разработать подобные документы.

Таким образом, даже если каждый завод-производитель и разработает весь комплект документации, определяющий проектирование, прокладку и эксплуатацию кабельных линий с кабелями с изоляцией из СПЭ, то они будут существенно отличаться друг от друга и в лучшем случае смогут носить рекомендательный характер.

Третья проблема: производители стараются упоминать только о преимуществах своей продукции, а что касается недостатков, то на них не заостряют внимание и стараются упоминать реже.

Перечислим достоинства кабелей с изоляцией из СПЭ:
• возможность подключения к оборудованию любого типа;
• прокладка при низких температурах не требует прогрева;
• стойкость изоляции к агрессивным средам;
• нормальная эксплуатация в зонах блуждающих токов;
• стойкость к вибрации (прокладка в теле мостов).

Но, разумеется, у кабеля с изоляцией из СПЭ есть и минусы. Предельно допустимая нагрузка по току, указываемая производителем, часто не соответствуют реальным значениям, получаемым при использовании кабеля

Максимальная рабочая температура токопроводящих жил кабеля, допустимая на протяжении длительного периода эксплуатации, по данным производителей часто достигает 90 С – это значение является завышенным для реальных условий. Все дело в том, что увеличение температуры требует отвода получаемого тепла от кабеля в окружающую среду. Некоторые известные производители кабелей рекомендуют снижать порог допустимой температуры жилы кабеля при прокладке в земле, чтобы не подвергать изоляцию излишним тепловым нагрузкам.

Также необходимо увеличить механическую прочность оболочки за счет, например, усиления ребрами жесткости, причем это касается не только высоковольтных кабелей, но и кабелей, рассчитанных на среднее напряжение.

Кабели с изоляцией СПЭ — очень деликатная конструкция, и каждому производителю следовало бы держать обратную связь с монтажными организациями — проводить семинары и обучение работе с кабелем нового поколения.

 

Преимущества кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

Мировые тенденции развития кабельных энергораспределительных сетей среднего напряжения в течение последних десятилетий направлены на внедрение кабелей с теплостойкой экструдированной изоляцией (сшитый полиэтилен и этилен-пропиленовая резина) и замену ими кабелей с бумажной пропитанной изоляцией. В настоящее время в промышленно развитых странах Европы и Америки практически 100% рынка силовых кабелей занимают кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Переход от кабелей с бумажной пропитанной изоляцией (БПИ) к кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), связан со всё возрастающими требованиями эксплуатирующих организаций к техническим параметрам кабелей. В этом отношении преимущества кабелей из СПЭ очевидны.

Перечислим только некоторые из них:

  • высокая пропускная способность;
  • низкий вес, меньший диаметр и радиус изгиба;
  • низкая повреждаемость;
  • полиэтиленовая изоляция обладает малой плотностью, малыми значениями относительной диэлектрической проницаемости и коэффициента диэлектрических потерь;
  • прокладка на сложных трассах;
  • монтаж без использования специального оборудования;
  • значительное снижение себестоимости прокладки.

Применение данных кабелей по сравнению с традиционными в поливинилхлоридной изоляции позволяет:

  • Использовать жилы меньшего сечения для передачи равного потока;
  • Увеличить длительно допустимую температуру нагрева жил кабелей до 90°С;
  • Увеличить длительно допустимую температуру нагрева жил кабелей при коротком замыкании до 250°С.

Своими уникальными свойствами кабели с изоляцией из СПЭ обязаны применяемому изоляционному материалу. Полиэтилен в настоящее время является одним из наиболее применяемых изоляционных материалов при производстве кабелей. Но изначально термопластичному полиэтилену присущи серьезные недостатки, главным из которых является резкое ухудшение механических свойств при температурах, близких к температуре плавления. Решением этой проблемы стало применение сшитого полиэтилена.

Термин «сшивка» подразумевает обработку полиэтилена на молекулярном уровне. Поперечные связи, образующиеся в процессе сшивки между макромолекулами полиэтилена, создают трехмерную структуру, которая и определяет высокие электрические и механические характеристики материала, меньшую гигроскопичность, больший диапазон рабочих температур.

Конструкция кабелей с изоляцией из СПЭ значительно отличается от традиционных кабелей с бумажной изоляцией. Кабели выпускаются с многопроволочной круглой медной или алюминиевой жилой, а применение различных типов оболочек и возможность герметизации позволяет использовать кабель как для прокладки в земле, так и для кабельных сооружений, в том числе при групповой прокладке.

При прокладке в земле применяется оболочка из полиэтилена высокой плотности, обеспечивающая необходимую защиту кабеля от механических повреждений, как при прокладке, так и в процессе эксплуатации. Если необходима герметизация экрана, используется два разделительных слоя водоблокирующих лент под и поверх медного экрана, накладываемых с перекрытием. При прокладке кабеля в кабельных сооружениях применяется оболочка из ПВХ-пластиката пониженной горючести.

По сумме факторов, кабели с изоляцией из СПЭ более надежны в эксплуатации, требуют меньших расходов на монтаж, реконструкцию и содержание кабельных линий. Это подтверждено почти сорокалетним опытом эксплуатации таких кабелей в большинстве промышленно развитых стран. Например, по данным зарубежных источников, процент электрических пробоев кабелей с изоляцией из СПЭ на два-три порядка меньше, чем у кабелей с БПИ.

Применение кабелей с изоляцией из СПЭ на напряжение 6-10 кВ позволяет решить многие проблемы по надежности электроснабжения, оптимизировать, а в некоторых случаях даже изменить традиционные схемы сетей Сейчас в США и Канаде доля кабелей с изоляцией из СПЭ составляет 85%, в Германии и Дании — 95%, а в Японии, Франции, Финляндии и Швеции в распределительных сетях среднего напряжения используется только кабель с изоляцией из СПЭ.

Первым российским производителем кабеля с СПЭ-изоляцией стал Пермский ОАО «Камкабель». В настоящий момент, завод является обладателем новейшего оборудования для производства силовых кабелей из сшитого полиэтилена . Производственный корпус общей площадью 1700 кв.м , оборудован высокотехнологичным оборудованием для вулканизации полиэтиленовой изоляции в азотной среде английской фирмы «PROTON». Расчетная максимальная скорость линии — 50 м/мин. Новое оборудование позволяет выпускать силовые кабели с изоляцией из СПЭ на напряжение 6, 10, 20, 35 кВ в оболочке их полиэтилена и ПВХ-пластиката и в исполнении «нг- LS», сечением от 35 до 800 мм2 (алюминиевая жила), от 25 до 630 мм2 (медная жила). На складе ООО «МИКО ГРУПП», расположенном в максимально удобном для клиентов месте, всегда есть полный ассортимент продукции, производимой заводом, так же имеется возможность изготовления более 3000 наименований под заказ. И если ваша фирма идет в ногу со временем, использует новейшие технологии прокладки кабеля, фирма «МИКО Групп» готова полностью удовлетворить вашу потребность в кабельно-проводниковой продукции.

Алексей Овчинников,
ООО «МИКО ГРУПП».

Кабель из сшитого полиэтилена — отличия, все характеристики, сечения, оболочка

кабель из сшитого полиэтиленаКабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), еще его называют кабель из вулканизированного полиэтилена, начал производиться более 20 лет назад. Сегодня такие кабеля приходят на замену кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией.виды кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

В Европе уже практически все новые линии монтируются именно из СПЭ. При этом КЛ со свинцовой броней и вовсе запрещены. Мало того, их даже нельзя оставлять в земле. При ремонте они в обязательном порядке должны быть извлечены из грунта и утилизированы.

Как производится

схема производства кабеля с изоляцией из сшитого полиэтиленаСтруктура сшитого полиэтилена представляет из себя монолитную конструкцию, имеющую измененные электрические и физические характеристики обычного полиэтилена.

Например, если температура плавления обычного полиэтилена около 140 градусов, то у сшитого уже 250 градусов цельсия. Также и диэлектрическая проницаемость у нового материала в 15 раз меньше, чем у бумажно-пропитанной изоляции.структура сшитого полиэтилена

Кроме этого, СПЭ очень твердый материал. Он всего лишь на 5 единиц уступает по твердости стали.

Сшивка полиэтилена может происходить двумя способами:

  • радиационным – облучением жесткими гамма-лучами

способы сшивки полиэтилена при производстве кабеляХимический способ в свою очередь также делится на 2 вида:

  • пероксидная сшивка

Самый эффективный способ это облучение. Однако после такой обработки в кабеле остается большое количество остаточной радиации. Поэтому такой кабель опасен для обычной эксплуатации.

Силановая сшивка происходит после наложения изоляции на токоведущую жилу, путем помещения в раствор солей кремниевой кислоты. А вот при пероксидной, наложение изоляции и сшивка происходят одновременно.методы производства кабеля СПЭ

Одним из главных преимуществ пероксидной сшивки является то, что она делается при помощи катализатора – перекиси дикумила. При механической обработке, например снятии или просто распиливании изоляции у такого кабеля, сразу появляется резкий специфический запах.

Этот запах не переносят ни грызуны, ни насекомые.

А значит, такой кабель из сшитого полиэтилена, можно спокойно выбирать для прокладки в подвальных помещениях.

При этом не боясь, что его погрызут мыши или крысы.кабель из сшитого полиэтилена не боится мышей и грызунов

Изначально после сшивки, в изоляции кабеля находится метан. Поэтому его необходимо выдержать в специальной камере под давлением с температурой 70-80 градусов, чтобы удалить все газы.

Если кабель не качественный, то при монтаже муфт на КЛ из СПЭ возможны возгорания, именно из-за воздействия пламени горелки и метана выделяющегося из оболочки.установка муфты на кабель из СПЭ сшитый полиэтилен

При производстве продукции особое внимание уделяется сверхвысокой чистоте полиэтилена. Допускается наличие примесей размером в 5 кубических микрон на 1см3. Это примерно как поместить один теннисный мячик в большом спортзале.

конструкция кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена в разрезеПо конструкции кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена чем-то напоминают кабели с отдельно освинцованными жилами. Например БМПИ до 35кв: кабель с отдельно освинцованными жилами 35кв в разрезе3

Здесь присутствует токоведущая жила круглой формы, на которую нанесен изолирующий слой. А поверх этого слоя идут дополнительные защитные слои.

Ранее, для высокого напряжения использовались и используются маслонаполненные кабели:маслонаполненный кабель низкого и высокого давления 35кв

  • и высокого давления

маслонаполненные кабели низкого и высокого давления в разрезеОднако затраты на эксплуатацию таких сетей очень большие. Практически за 10 лет работы требуется затратить столько же денег, сколько стоит сама кабельная линия.муфты на кабелях низкого и высокого давления

Конструкция кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена единообразна для всех напряжений 6-10-35-110кв до 500кв включительно. Разница заключается в толщине основной изоляции.

  • для 6-10кв – 3,4мм
  • для 20кв – 5,5мм
  • для 110кв – 15мм
  • для 500кв – 42мм

Технические характеристики кабелей СПЭ

Маркировка и обозначение букв в названии кабеля СПЭ: маркировка и обозначение букв в названии кабеля из сшитого полиэтилена

расшифровка марки кабеля из сшитого полиэтилена

Сравнительные характеристики кабеля с СПЭ изоляцией 6-35кв и кабелей с бумажной изоляцией: сравнительные характеристики кабелей с СПЭ изоляцией и с бумажной изоляцией

Таблицы технических характеристик для кабелей из сшитого полиэтилена на 6-10кв, 20кв, 35кв, 110кв, 220кв (сечение, толщина изоляции, вес, номинальный ток): 

6-10кв20кв35кв110кв220кв

Дополнительные характеристики (токи КЗ, сопротивление, емкость, вместимость барабанов):

Допустимые токи КЗ для КЛ 6-10-35квПоправочные коэффицентыСопротивление жил кабеляЕмкость кабеляЗначение тока утечкиИндуктивное сопротивление жилВместимость кабельных барабанов

Трехфазные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена

трехфазный кабель с изоляцией сшитого полиэтиленаВ основной массе производятся именно однофазные кабеля СПЭ. Однако кроме них, также выпускают и 3-х фазные виды.

Правда следует учитывать, что трехфазные делают только на напряжение до 35кв. От 110кв и выше, уже идут только однофазные варианты.

Преимущественная форма жилы – круг. Такие виды более эффективны, чем секторные.трехфазный кабель СПЭ с секторными жилами

Электромагнитное поле распространяется наиболее далеко именно от выступающих мест на токоведущих частях. А круглые жилы таких выступов практически не имеют.

Кроме того, при расположении круглых жил в равностороннем треугольнике образуется симметричное магнитное поле, потери в котором достаточно низкие.

Трехфазные кабеля СПЭ с заполнением могут прокладываться в условиях любой влажности.

Разве что, при монтаже в воде, применяют дополнительные защитные слои, герметизирующие внутреннюю поверхность.

Трехфазные кабеля без полноценного заполнения внутренних полостей, имеют несколько недостатков:

  • затрудняется их эксплуатация на протяженных трассах

трехфазный кабель их трех однофазных не предназначен для прокладки в землеПри установке манжет и муфт возникают полости на сторонах треугольника жил. Отсюда вытекает риск недостаточной герметизации. Поэтому такие кабеля, без заполнения внутренних полостей, не предназначены для прокладки в земле.

  • общая форма кабеля треугольник, а не круг
  • на сегодняшний день, нет нормального заводского инструмента для разделки таких жил (секторных)

виды трехфазных и одно фазных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтиленаПриходится снимать изоляцию вручную. При этом не всегда квалификация электромонтеров кабельщиков позволяет это сделать грамотно.

Именно поэтому широкое распространение получили именно кабеля с круглыми жилами с внутренним заполнением.

Статьи по теме

Кабель из сшитого полиэтилена: технические характеристики, основные преимущества

Кабели из сшитого полиэтиленаНа мировом рынке кабель из сшитого полиэтилена появился в прошлом веке, в первой половине 1970-х годов. Компании, использующие данную технологию, успели получить большой запас опыта. Это относится к монтажу, испытаниям данной продукции и ко всем эксплуатационным моментам. На постсоветском пространстве кабель, выполненный по такой технологии, появился относительно недавно.

Преимущества кабеля из полиэтилена

Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена имеет ряд преимуществ перед остальными. Именно поэтому он отлично зарекомендовал себя в странах СНГ.

Монтаж кабеля СПЭ

Преимущества кабеля СПЭ:

  1. Сшитый полиэтилен намного лучше переносит высокие температуры. Это позволяет проводу оставаться холодным, что увеличивает пропускную способность. Также при подаче высокого напряжения изоляция не плавится (жила может довольно сильно раскалиться).
  2. Отлично переносит скачки напряжения и не портится при коротких замыканиях. Изоляция это выдерживает.
  3. Снижена стоимость готового изделия, так как не нужно применять стальной переплёт провода. Такую возможность даёт высокий показатель влагостойкости.
  4. Переносит сильное сгибание, что позволяет значительно уменьшить радиус поворота при монтаже электросети.
  5. Его не нужно прогревать при прокладке в условиях экстремально низких температур, потому что полиэтилен очень эластичный и гибкий. Такие характеристики и у изоляции.
  6. Благодаря гибкости и эластичности его можно проложить в одну электрическую сеть сразу на нескольких уровнях.
  7. Его просто монтировать в любых условиях, потому что сшитый полиэтиленовый кабель очень лёгкий, а его размер относительно небольшой.
  8. Сравнительная себестоимость низкая. Это возможно благодаря простоте в изготовлении.

На данный момент такой кабель применяется повсеместно. При прокладке новых линий электропередачи используют именно его.

Технология производства

Производство кабеля с изоляцией из сшитого полиэтиленаЛюди давно знали, что сшитый полиэтилен является отличным изоляционным материалом. Но полный потенциал данного изолятора раскрыли только недавно, так как технология применения в производстве провода была сильно недоработана.

Обычный термопластичный полиэтилен имеет множество недоработок и недостатков, если его использовать в производстве кабелей. Критическая температура — +85 градусов. На пороге +85 он начинает плавиться и изменять свою форму. Изоляционные свойства резко снижаются.

Сшитый полиэтилен не начинает деформироваться даже при +135 градусах. Термит «сшивка» в этой отрасли на самом деле обозначает вулканизацию, то есть нагрев до предельной для материала температуры. В структуре происходят связи на молекулярном уровне. Образуется сетка, благодаря которой у материала появляется термоустойчивость, повышенная прочность, а также повышенная электроизоляционная характеристика.

Виды вулканизации

На данный момент все мировые производители кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена используют два типа вулканизации. В каждом из них используется разный полимер для процесса термообработки.

Виды сшивки:

  1. Вулканизация кабеля СПЭПероксидная сшивка очень часто используется в производстве. Пероксиды — основной компонент, используемый в процессе вулканизации обычного полиэтилена. Данную процедуру выполняют при очень высоких температурах от +300 до +400 градусов по Цельсию. Используемое давление — до 12 атмосфер. Это сухой способ сшивки. Кабель, полученный пероксидной вулканизацией, используют при строительстве линий электропередачи средней и высокой мощности. Предельное напряжение — 35 кВ.
  2. Во втором способе используется смесь, которая называется силан. Данная технология именуется силальной. В этом варианте температуры низкие — от 80 до 90 градусов. Также используется вода и водяной пар. Технические характеристики такого кабеля ниже. Используется для сетей с напряжением до 1 кВ.

Этот кабель имеет сложную конструкцию, в нём применяется многослойная изоляция. При соединении и подключении провод нужно разделать. Для этого потребуются специальные приспособления и инструменты.

Разделка кабеля

На рынке представлено большое количество инструмента от разных производителей. Но специалисты отдают первенство специальным съёмникам. Съёмник — это специальное устройство для быстрого и лёгкого снятия изоляционных слоёв. При этом жилы силового кабеля не повреждаются.

Набор инструментов для разделки кабеля из сшитого полиэтилена

К разделке силового кабеля нужно относиться очень ответственно и скрупулёзно (чтобы не было никаких деформаций жил), так как эта конструкция состоит из многих слоёв. Иначе он может начать сильно перегреваться. В данном процессе используются два съёмника. Каждый из них предназначен для своей задачи. Первый снимает наружную изоляцию. Второй применяется для очистки самой жилы. У каждого инструмента можно менять лезвия. Также есть возможность выбирать глубину прорези.

В магазинах можно приобрести комплекты для разделки кабелей из сшитого полиэтилена. В них входят два съёмника, кромкорез (применяется для фаски провода), а также нож, который используется при обработке краёв жилы.

Технология испытаний

Испытание кабеля из сшитого полиэтиленаНезависимо от вида кабеля, испытания должны проводиться в обязательном порядке. В процессе проверяется соответствие всех характеристик и свойств на соответствие нормам. Раньше такие испытания подразумевали пропуск тока, сила которого была в несколько раз больше, чем номинальная (примерно в 6 раз).

Этот метод отбросили, потому что в процессе поверки у ЛЭП снижались характеристики из-за слишком высокого напряжения. В особенности у тех, которые уже давно использовались и имели плохую изоляцию.

В настоящее время для испытаний используют другую технологию. Её ещё называют «щадящей». При этом методе используют напряжение, которое выше номинального всего в 3 раза. Но при этом частота тока равняется 0,1 Гц. Объёмные заряды не образуются при таких испытаниях. Благодаря этому, нет негативного воздействия на изоляционные слои.

строение. классификация, характеристики и прокладка

Кабель из сшитого полиэтилена вошел в практику российских электромонтеров несколько позже других видов проводниковой продукции. Однако он стремительно набирает популярность и все чаще применяется на объектах стран СНГ. Поэтому даже опытным специалистам желательно познакомиться с СПЭ кабелями поближе.

Достоинства СПЭ

Изоляция СПЭ кабеля позволяет добиться более хороших эксплуатационных характеристик в сравнении с другими материалами. Улучшению технических свойств проводника способствует сложная технология сшивки молекул полиэтилена. Полученный материал обладает рядом преимуществ:

  1. Изоляция из сшитого полиэтилена выдерживает более высокие температуры в сравнении с устаревшими бумажными кабелями. Поэтому проводники способны перенести больший нагрев. Соответственно по СПЭ кабелю возможно передать к потребителю больший ток и мощность.
  2. Такой проводник легче переносит нагрев, возникающий при токах короткого замыкания. СПЭ кабель выходит из строя при КЗ в 15 раз реже.
  3. Изоляция из сшитого полиэтилена легче резины. Это упрощает его прокладку.
  4. В строении отсутствует масло. Соответственно он не способен высохнуть и потерять электрическую прочность. Вдобавок снижается риск загрязнения окружающей среды.
  5. Продолжительный срок службы более 30 лет. Отчасти это вызвано низкой впитывающей способностью полиэтилена.

Провода с полиэтиленовой изоляциейПровода с полиэтиленовой изоляцией

к содержанию ↑

Конструкция проводника

Кабель из сшитого полиэтилена в первую очередь отличается материалом основной изоляции. В обычном проводнике изолирующий слой выполнен из пропитанной диэлектрическим маслом бумаги и резины. В СПЭ изолятор изготовлен из сшитого полиэтилена. Но это не тот материал, который используется при производстве одноразовых пакетов. Разумеется, и нитками здесь ничего не сшивается.

Жилы плотно прилегают к полимерному наполнителю. Конструкция исключает образование пустот и складок в теле проводника. Вдобавок полиэтилен крайне плохо впитывает и пропускает воду. Поэтому токоведущие жилы защищены от коррозии и межфазного пробоя.

Конструкция кабеля из СПЭКонструкция кабеля из СПЭКонструкция кабеля из СПЭк содержанию ↑

Производство кабелей из сшитого полиэтилена

Химически сшитый полиэтилен состоит из тех же молекул что и обычный. Однако между ними формируются дополнительные связи атомов углерода. Данная реакция осуществляется с помощью двух методов:

  1. Радиационный. Наиболее дешевый способ производства. Исходное сырье облучается жесткими гамма-лучами. В результате образуются новые химические связи между молекулами. Однако полученный на выходе проводник обладает остаточной радиацией. Поэтому такой метод используют крайне редко.
  2. Химический. Менее опасный. Делится на два подвида: пероксидная и силановая сшивка.

Пероксидный метод более эффективен. Сшивается до 85% молекул. В качестве реагента выступает перекись водорода. Реакция осуществляется при температуре 200°C.

Силановый метод позволяет сшить до 70% молекул этилена. В реакции используются катализаторы и вода. Силаны — это соединения кремния с водородом.

к содержанию ↑

Технические характеристики СПЭ кабелей

Характеристики СПЭ могут иметь незначительные отличия у различных производителей. Это вызвано отличающимися способами производства и техническими нормами конкретного завода изготовителя. Поэтому перед прокладкой следует внимательно ознакомиться с технической документацией. Обычно она имеется на барабане с проводником. С примерными характеристиками трехжильных кабелей из сшитого полиэтилена можно ознакомиться в таблице.

Сечение жилы СПЭ кабеля напряжением 6-10 кВ, кв. мм Продолжительные допустимые токи, А
Медь Алюминий
50 223 173
70 273 212
95 326 253
120 370 288
150 414 322
185 467 365
240 540 423
300 607 477
400 683 543
500 768 618
630 858 702
800 788

Важно! При поиске повреждения кабеля специальными приборами (Р5-10 и подобные) необходимо учитывать коэффициент укорочения линии. Этот показатель определяется материалом изоляции, формой жил и другими техническими характеристиками. Для кабелей из сшитого полиэтилена при расчете используют значения коэффициента от 1,5 до 1,67.

Общая информация о кабеле содержится в его маркировке. Например, АПвП — распространенный вид проводника. Расшифровка букв имеет следующий вид:

  • А — материал токоведущей жилы — алюминий;
  • Пв — изоляция из сшитого полиэтилена;
  • П — полиэтиленовая наружная оболочка.
Обозначение силовых кабелейОбозначение силовых кабелейОбозначение силовых кабелейк содержанию ↑

Варианты конструктивного исполнения

Проводники с изоляцией из сшитого полиэтилена производятся на номинальное напряжение от 0,4 до 500 кВ. В алюминиевом исполнении токоведущие жилы обладают сечением от 35 до 800 кв. мм. Медные же образцы производятся сечением от 25 до 630 кв. мм.

СПЭ проводник обладает 1, 2 или 3 токоведущими жилами. Силовые кабели дополнительно оснащаются наружным слоем из металлической брони. Она выполняет не только защитную функцию, но и препятствует излучению помех от токоведущих жил.

Низковольтные модели имеют обычную оболочку из сшитого полиэтилена. При напряжении 10 кВ защитный слой выполняется более толстым. А при 110 кВ изоляция усилена дополнительными ребрами жесткости.

Изоляция АПвПу2г 110 кВт с ребрами жесткостиИзоляция АПвПу2г 110 кВт с ребрами жесткостиИзоляция АПвПу2г 110 кВт с ребрами жесткости

В зависимости от исполнения отличаются и противопожарные свойства. Применяемые материалы не поддерживают горение. По пожарной безопасности они соответствуют категории А или В.

к содержанию ↑

Строение

Со строением СПЭ проще ознакомится на примере одножильного силового проводника. В середине находится токовод из меди или алюминия. У многожильных кабелей он бывает круглого или треугольного сечения. Далее идет полупроводящий слой. Затем мощная толстая изоляция из сшитого полиэтилена.

Следующий слой разделительный. Он изготовлен в виде ленты и наматывается на кабель при его производстве. Далее идет медный экран. Дополнительно он усиливается лентами из аналогичного металла. За ним следует влагозащитный слой, изготовленный из прорезиненной ткани или полимерной ленты. Снаружи располагается оболочка из полиэтилена или усиленного ПВХ пластика.

Дополнительная информация. Предпочтительней использовать кабели с тоководами круглого сечения. Треугольная форма имеет острые грани. Они образуют большую напряженность поля, способную повредить сшитый полиэтилен. Также нет специального инструмента для разделки проводов треугольного сечения. Поэтому приходится делать это вручную при помощи ножа.

Строение кабеляСтроение кабеля

Толщина изолирующего слоя зависит от номинального напряжения трассы и тока, на который она рассчитана. Чем выше напряжение, тем больше вероятность высоковольтного пробоя и межфазного замыкания. А чем больше ток в кабеле, тем сильнее он греется и нуждается в теплоотводе.

к содержанию ↑

Классификация СПЭ кабелей

По классу номинально напряжения проводники из сшитого полиэтилена подразделяются на 3 группы:

  1. До 35 кВ — 1-я группа.
  2. 45-150 кВ — 2-я группа.
  3. 220 кВ и выше — 3-я группа.

По площади сечения токопроводящей жилы:

  1. До 1600 кв. мм — 1-я.
  2. 70-2000 кв. мм — 2-я.
  3. 400-2000 кв. мм — 3-я.

По количеству токопроводящих жил:

  1. 1 или 3 токовода — 1-я группа.
  2. 1 — 2-я и 3-я группа.
Кабель силовой с алюминиевыми жилами 10 кВтКабель силовой с алюминиевыми жилами 10 кВтКабель силовой с алюминиевыми жилами 10 кВт

С точки зрения материала токоведущей жилы СПЭ кабеля бывают:

  1. Медные.
  2. Алюминиевые.

По типу материала наружной оболочки:

  1. Полимерное покрытие.
  2. ПВХ пластик.
  3. Полиэтилен.

По типу защиты от механических повреждений:

  1. Бронирование стальными лентами.
  2. Проволокой из стали.
  3. Алюминиевой проволокой.
Кабель с проволочной бронейКабель с проволочной бронейКабель с проволочной броней

Важно! СПЭ кабели категорически запрещено испытывать постоянным напряжением. Его воздействие приводит к возникновению триингов, которые в последующем приведут к пробою изоляции. Поэтому для высоковольтных испытаний данной проводниковой продукции применяются установки переменного тока.

к содержанию ↑

Особенности заземления кабельной трассы

Наружное покрытие СПЭ проводников выполнено из полупроводящего материала. Это необходимо для поиска повреждения оболочки. Однако этот факт создает некоторые сложности при заземлении.

Если к земле подключаются оба конца кабеля, то при протекании по нему тока на внешней оболочке наводится ЭДС. В результате возникает ток, циркулирующий между землей и полупроводящей оболочкой. Это приводит к лишним и нежелательным потерям активной энергии. Проблема решается разделением линии на 3 участка и транспозицией отрезков полупроводящей оболочки. Для этого выпускаются специальные транспозиционные муфты, которые позволяют выполнить отвод от оболочки отдельным высоковольтным проводом.

Транспозиционная муфта 110 квТранспозиционная муфта 110 квТранспозиционная муфта 110 кв

Практикуют и другой способ заземления экрана — подключение с одного конца. В таком случае на оставшемся свободным окончании кабеля наводится чрезмерно большое напряжение. Это требует подключения разрядников или ограничителей перенапряжения (ОПН). Их рекомендуется использовать на 6 кВ. Перед испытанием линии все ОПН придется отключать, что крайне неудобно на длинных трассах.

к содержанию ↑

Трехфазные кабели

Выпускаются различные модификации трехфазных кабелей. На практике чаще всего используют изделия с отдельным экранированием каждой жилы. Дополнительно у них может быть один общий экран для всего кабеля. Такая комбинация позволяет уменьшить помехи, испускаемые во внешнюю среду.

Существует и другой способ прокладки. При нем каждая фаза укладывается отдельным кабелем. Такой метод предпочтительней для мощных проводников сечением от 240 кв. мм, ведь проще укладывать 3 тонких кабеля, чем один толстый. Раздельная прокладка трех фаз благоприятно сказывается и на пропускной способности линии. Разведенные друг от друга жилы менее подвержены перегреву и способны пропустить без разрушения больший ток.

Раздельная прокладка фаз одножильными проводникамиРаздельная прокладка фаз одножильными проводникамиРаздельная прокладка фаз одножильными проводниками

СПЭ обладает повышенной надежностью. Он проще переносит нагрев, токи короткого замыкания и влажную среду в траншее. Из-за отсутствия масла он невосприимчив к разности высот при прокладке. Такие достоинства позволяют добиться бесперебойности в работе и внушительного срока эксплуатации более 30 лет.

В то же время достоинства есть и с точки зрения электромонтажников. СПЭ проводник более прост в работе. Он имеет сниженный вес и меньший радиус изгиба. Эти факторы делают его более предпочтительным для монтажа, от простоты и удобства которого зависит стоимость работ.

Кабель из сшитого полиэтилена (СПЭ): строение. классификация, характеристики и прокладка

свойства, виды и применение 2020

Кабель с изоляцией из сшитого полиэтиленаСшитый полиэтилен (PEX или СПЭ) на данный момент является одним из самых применимых материалов при изготовлении изоляции силового и связного кабеля. Его уникальные свойства прочности, водонепроницаемости, устойчивости к термо-физическим и механическим нагрузкам позволяют создавать изоляционные материалы, по надежности и долговечности намного превосходящие традиционные.

Свойства изоляции СПЭ

В качестве кабельной изоляции многие годы выступала промасленная бумага, которая не отличалась ни прочностью, ни стабильностью свойств. Она требовала обязательной твердой оболочки из металла, так как была неустойчива к механическим нарушениям, боялась воды и вертикальной прокладки, при которой масло стекало в нижнюю точку провода. Сейчас современные материалы из полимеров, в особенности из так называемого «сшитого» полиэтилена, все чаще заменяют бумажный способ изоляции.

Технические параметры

Сшитый полиэтилен – это полимер углеводорода этилена, модифицированный на молекулярном уровне до выстраивания абсолютно новой структуры. Полученная в процессе «сшивки» система межмолекулярных связей СПЭ выглядит, как трехмерная ячеистая сетка, похожая на кристаллическую решетку твердых веществ. Такое изменение дает особую прочность на разрыв и повышение всех остальных характеристик полиэтилена.

В сравнении как с маслонаполненной, так и ПВХ-изоляцией сшитый полиэтилен дает гораздо более высокие прочностные и диэлектрические характеристики, что видно из таблицы:

Показатели СПЭ (PEX)-изоляция Масляная изоляция ПВХ-изоляция
Наибольшая температура, которую материал может выдерживать длительное время, 0C 90 85 70
Аварийно возможная температура, 0C 130 90 80
Максимум возможной температуры при коротком замыкании, 0C 250 200 160
Максимально допустимый ток короткого замыкания, А/мм2
  • Для медного провода
  • Для алюминиевого провода
144
93

101

67

125

81

Диэлектрическая проницаемость при нормальной температуре (+20 0C) 2,4 3,3 3,5
Диэлектрические потери при нормальной температуре (+20 0C) 0,001 0,004 0,02

ИНТЕРЕСНО! Нижний температурный предел использования сшитого полиэтилена без изменения его диэлектрических и прочностных характеристик равен -500C, что выгодно отличает его от других полимеров (ПВХ, полипропилен), температурный диапазон эксплуатации которых начинается лишь с -15 0C.

Преимущества использования

Использование СПЭ для изоляции силовых кабелей дало возможность как расширения эксплуатационных свойств электропроводки, так и более удобного ее монтажа:

  • Высокие диэлектрические показатели полиэтилена при минимальных диэлектрических потерях разрешили проблему изоляции высоковольтных линий,
  • Увеличение максимально допустимой температуры позволило увеличить пропускную способность провода на 20-30% по сравнению с бумажно-масляными аналогами,
  • Стойкость к быстрому повышению температуры с рабочей до максимальной величины обезопасила ситуации коротких замыканий,
  • Влагонепроницаемость PEX-изоляции исключила необходимость гидрозащиты,
  • Устойчивость к механическим повреждениям отменила обязательную металлическую оболочку для провода небольшого сечения, тем самым облегчив его вес и уменьшив нагрузку на опорные конструкции при монтажных работах,
  • Эластичность сшитого полиэтилена сделала кабель очень гибким, что позволило свободно менять направление прокладки и делать ее разноуровневой,
  • Стойкость к отрицательным температурам до -50 0C без изменения пластичности сделала возможным монтаж электросетей в зимних условиях без предварительного подогрева кабеля.

Недостатки

Упаковка кабеля в изоляцию из сшитого полиэтиленаИзоляция из сшитого полиэтилена, при всех положительных качествах, имеет следующие недостатки, ограничивающие ее использование:

  1. Полиэтилен, даже «сшитых» образцов, плохо переносит длительное воздействие ультрафиолетового излучения, поэтому его использование на открытых для солнечного света местах нежелательно,
  2. На PEX-материалы оказывает разрушающее воздействие проникающий в их структуру свободный кислород воздуха, в связи с чем изделия нуждаются в специальном защитном покрытии.

ВАЖНО! Из-за уменьшения срока службы СПЭ при использовании в открытых местах одновременно с идеальными изоляционными свойствами в защищенных зонах его используют для изготовления изоляции, которая непосредственно соприкасается с проводящей ток металлической жилой. Внешние же оболочки кабеля делаются из других материалов.

Виды изоляционных материалов СПЭ

Сшитый полиэтилен может производиться по разным технологиям при изменениях температуры, давления проходящей реакции, а также сопутствующих веществ. При этом получают материалы, которые несколько отличаются по своим свойствам. В электроизоляционной промышленности используются:

  • PEXb – полиэтилен, «сшитый» химическим силановым (или силанольным) способом. В его производстве используются вещества кремневодороды, которые с повышением температуры до 80-90 0C участвуют в гидролизе, связывая боковые ответвления полимерных макромолекул. Сравнительно дешевый метод, дает около 65 % сшивки. Был очень распространен на начальном этапе использования полиэтилена в качестве кабельной изоляции, но давал неравномерность распределения свойств по всему объему.
  • PEXa «сшивается» в присутствии перекиси водорода, из-за чего называется «пероксидным», при повышении температуры до 400 0C и давления 8-9 атм. Такой метод модификации полиэтилена более сложный и дорогой, но дает до 80 % сшитых молекул и сравнительно равномерное распределение показателей по объему материала. Получил наибольшее применение как высоковольтная изоляция большой толщины.

ВНИМАНИЕ! На данный момент изоляция PEXb разрешена только для кабелей, рассчитанных на напряжение не более 1 кВ. При большем напряжении она имеет меньшую электростойкость, часто дает пробои и быстро приходит в негодность. Для изоляции провода в 10-35 кВ и более используется только материал PEXa!

Применение

Изоляция из сшитых образцов полиэтилена используется в производстве одножильного и трехжильного кабеля, применяемых как в однолинейной, так и в групповой прокладке на открытых местах, в кабельных конструкциях, под землей. Толщина изоляции варьируется от 3,4 до 35 мм при сечении кабеля от 35-ти до 3000 мм2 и протекании тока напряжением до 550 кВ.

В зависимости от качества дополнительных оболочек медный и алюминиевожильный кабель в СПЭ-изоляции может использоваться:

  • В полиэтиленовой (П) оболочке – для прокладки в помещениях и в воздухе,
  • В усиленной оболочке из полиэтилена (Пу) – для прокладки на сложных участках на поверхности земли,
  • В оболочке из ПВХ (В, ВГ) – для прокладки одиночной линии в местах, где исключены его механические повреждения (помещение и сухой грунт),
  • С защитой из ПВХ пониженной горючести (Внг, ВГнг) – для групповой прокладки,
  • С дополнительной герметизацией (г, 2г) – для прокладки в сырых местах, в земле с наличием грунтовых вод,
  • Бронированные металлической проволокой или лентой (Б) – в местах с вероятностью механических повреждений.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о