Ele-prof.ru

Электро отопление
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Особенности кабеля из сшитого полиэтилена

Особенности кабеля из сшитого полиэтилена

В настоящее время на рынке есть огромный ассортимент моделей силовых кабелей. Среди них можно найти изделия для наземной, воздушной и водной прокладки. В этой статье говорится о том, что такое СЭП кабель и где его используют.

Что такое кабель из сшитого полиэтилена

В последние годы при изготовлении кабелей начали использовать дорогостоящие материалы. Кабель из сшитого полиэтилена стал одной из новинок последних лет. Благодаря новым технологиям получилось применить пластик в качестве обмотки при помощи вулканизации. Изделия выдерживают температуру до 140 градусов. Несмотря на то, что такие модели появились недавно, но они уже успели зарекомендовать себя на рынке, даже не смотря на высокую цену. Ниже подробно описаны все плюсы и минусы проводов СПЭ, что поможет определиться с выбором.

Как выглядит кабель из сшитого полиэтилена

Плюсы и минусы СПЭ кабеля

Основные преимущества изделия:

  • небольшая емкость;
  • для пропуска больших токов нагрузки у провода из сшитого полиэтилена необходимо маленькое сечение жил. Рабочая температура составляет 95 градусов;
  • он довольно мало весит, поэтому с ним легче работать;
  • внутри нет масла и разного вида жидкостей;
  • большая длина провода, что облегчает работу;
  • устойчив к низким температурам. Кабель можно прокладывать при −25 градусах.
  • поскольку модель новая, то ни у кого нет опыта прокладки и отзывов по эксплуатации;
  • во время работы могут возникать повреждения, для исключения которых необходимы затраты при последующем планировании проводов;
  • в отличие от других моделей, кабель СПЭ имеет высокую цену. Это происходит, потому что при производстве используется дорогое сырье.

Технические характеристики

Основные технические параметры представлены в таблицы, еще больше можно прочесть в спецификации изделия:

Минимальное переменное напряжение, кВ9,5
Температура работы кабеля85-90 градусов
Максимальная температура работы140 градусов
Критическая температура кабеля во время КЗ260 градусов
Оптимальная температура при прокладке кабеля-20 градусов
Разрешенное число загибов (в диаметрах)14 наружных
Срок эксплуатации30-35 лет

Расшифровка маркировки

Маркировка

Символы, которыми обозначают СПЭ модели:

  • А — жила выполнена из алюминия, если буквы нет, то из меди;
  • Пв — полиэтиленовая изоляция;
  • П — обозначение слоя из полиэтилена;
  • Пу — слой из полиэтилена повышенной плотности;
  • В — внутренний ПВХ слой;
  • Внг-Ls — указывает на то, что оболочка устойчива к возгораниям;
  • 2г — двойная герметизация провода.

При покупке изделия необходимо читать спецификацию, где полностью описаны все марки.

Сфера применения кабеля СПЭ

Такие модели изделия в основном используют в кабельных каналах распределительных электрических линий, которые могут:

  • передавать высокую электрическую мощность;
  • создать повышенный класс надежности передачи электроэнергии по кабельным контурам;
  • выполнить схему линий электропередачи с высоким классом экологической и пожарной безопасности.

Многожильные провода с маркировкой ПвП, АПвП, ПвПу и АПвПу желательно использовать при установке кабельной линии в почти независимой от уровня коррозионной деятельности грунтов.

Разрешается прокладка этих моделей по воздуху, но при условии выполнения дополнительной защиты от возникновения пожаров и коротких замыканий.

Провода указанных моделей с приставками «г» и «2г» используются для прокладки в почве, в воде (в несудоходных озерах, реках) при соблюдении правил, исключающих механические дефекты изделий.

Также модели СПЭ кабелей используются для прокладки на сложных территориях кабельных дорог, в которых есть:

  • больше трех разворотов под углом больше 30 градусов;
  • прямолинейные зоны с тремя переходами или больше, в туннелях от 20 м;
  • выше двух трубных проходов от 35 метров и больше.

Правила прокладки кабеля из сшитого полиэтилена

СПЭ провода желательно прокладывать при нулевой температуре в окружающей среде. Разрешается проводить работы с изоляцией СПЭ без прогрева при температуре окружающей среды до −20 градусов. Желательно, чтобы была дополнительная защита из ПВХ.

Если температура достаточно низка и сильные морозы, то перед работой изделие нужно прогреть в помещении в течении двух суток, для этого есть специальный прибор. В таком случае на прокладку отводится примерно 45 минут.

По окончанию работы провод должен быть быстро засыпан первым слоем земли. Последнюю засыпку и уплотнение почвы выполняют после охлаждения изделия.

СПЭ в разрезе

Внимание! При температуре −40 и ниже работы производить категорически запрещено.

Разрешенный радиус загиба провода с изоляцией из СПЭ материалов при работе должен составлять не меньше 14 диаметров для моножильных и трехжильных изделий и 10 для трех соединенных вместе одножильных проводов.

Если необходимы загибы, то в их местах нужно нагреть изделие до 25 градусов, чтобы облегчить процесс.

Изделия СПЭ типа необходимо прокладывать с запасом по длине в 0.9 %. В туннелях и внутри помещений запас провода делается в виде зигзага, а по кабельным каналам этот запас делается с небольшим провисанием. Прокладывать изделие в виде колец недопустимо.

При работе необходимо выкладывать провод подальше от острых камней или инструментов, так как они могут нанести механические повреждения оболочке.

Правильное хранение

Важно! При покупке изделия желательно попросить у продавца лицензию и узнать срок гарантии. Если он меньше двух лет, то, возможно, это подделка. Опытные мастера рекомендуют не экономить на таких вещах. Провод прокладывается на многие годы, а дешевое изделие может привести к коротким замыканиям или пожарам.

В заключение необходимо отметить, что хоть кабель СПЭ относительно новый, он уже зарекомендовал себя на крупных промышленных объектах. В отличие от ВВГ типов, он имеет довольно много преимуществ.

Кабели СПЭ

Ещё не так давно для работы в высоковольтных линиях применялись кабели в традиционной бумажной оболочке, идеально подходящие для передачи мощностей с напряжениями 6 и 10 Киловольт. Вместе с тем не прекращались поиски нового изоляционного материала, который должен был обладать значительно лучшими характеристиками и мог бы без особых проблем заменить прежний. Такое синтетическое вещество было вскоре найдено, а изделия на его основе стали называться «кабели из сшитого полиэтилена» (СПЭ).

Внешний вид изделий из СПЭ

Внешний вид изделий из СПЭ

К настоящему времени большинство промышленных и гражданских потребителей высоковольтной продукции полностью перестроились на кабели СПЭ, оптимально подходящие для передачи мощностей с напряжениями от 6-ти до 10 кв.

Преимущества сшитого полиэтилена

Повсеместное переоснащение трасс на кабели СПЭ обусловлено целым рядом их достоинств, одно из которых состоит в том, что сшитый полиэтилен более надёжен в эксплуатации. Помимо этого, при его применении достигается целый ряд преимуществ, а именно:

  • Существенно снижаются расходы на обслуживание и ремонт изделий;
  • Такая изоляция отличается низким показателем диэлектрических потерь, не превышающих 0,001;
  • Она имеет прекрасные прочностные характеристики и устойчива к деформациям;
  • Увеличены пропускная способность и коэффициент загруженности кабельных линий;
  • Снижена граница допустимых отрицательных температурных перепадов при укладке кабелей СПЭ без дополнительного подогрева;
  • Такая оболочка характеризуется малым коэффициентом влагопоглощения;
  • Благодаря СПЭ, удалость заметно снизить вес и диаметр кабеля, а также радиус его изгиба.
Читайте так же:
Доработка блока питания eax66883501 eay64388801 ограничение тока подсветки

Указанные преимущества позволяют прокладывать кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена в траншеях, где уровни укладки имеют сравнительно большие значения.

Особенности конструкции

Варианты исполнения

Силовые кабели в полиэтиленовой защитной изоляции предназначаются для эксплуатации в линиях с действующими напряжениями 10-35 кВ (в сетях с различными типами заземлений). По своему конструктивному исполнению, а также по присущим им свойствам эти изделия соответствуют общепринятым в России нормам и требованиям.

К ним можно отнести ТУ 3530-001-42747015-2005 года, действующие совместно с техническими рекомендациями МЭК 60502-2.

Специфика конструкции кабелей СПЭ проявляется в следующих основных моментах:

  • Эти изделия могут выпускаться как в одножильном, так и в более сложном – трёхжильном исполнении;
  • Для получения нужного количества линий из трёх одножильных кабелей делается плотная скрутка, помещаемая в одну общую изоляцию;
  • Второе из этих исполнений предполагает выпуск готового трехжильного кабеля с общим металлизированным экраном в наружной бронированной оболочке.

Разновидности кабелей из СПЭ

Разновидности кабелей из СПЭ

Дополнительная информация. Из этих двух вариантов предпочтение чаще всего отдаётся первому (одножильное исполнение), поскольку в этом случае наблюдается выигрыш по техническим показателям и защитным свойствам.

К особенностям их конструкции также следует отнести:

  • Наличие специальных элементов герметизации, создающих надёжное препятствие на пути распространения влаги вдоль по токопроводящей жиле, а также в зоне металлической оболочки;
  • Присутствие в ней хорошо защищённого экрана, сплетённого на основе медных проволочек и имеющего оговорённые в стандартах сечения;
  • Длительные сроки службы этих изделий при соблюдении правил эксплуатации и хранения, составляющие не менее 30 лет.

Устройство

С вариантом конструктивного исполнения типового одножильного кабеля, рассчитанного на 10-35 кВ, можно ознакомиться на приводимом ниже рисунке.

Устройство одножильного кабеля

Устройство одножильного кабеля

В его состав входят следующие обязательные элементы:

  • Алюминиевая, а иногда медная токопроводящая жила округлой формы, состоящая из большого количества уплотнённых проволочек (1);
  • Специальный экранный полупроводящий слой из СПЭ (2);
  • Изоляционная оболочка кабеля (3);
  • Экранная изоляция полупроводящая (4);
  • Отдельная прослойка из электропроводящей бумаги (5);
  • Оболочка-экран, набранная на основе медных проволок, поверх которых наложена лента из того же материала (6);
  • Промежуточный разделяющий слой из ткани с резиной (7);
  • Лента на основе полимера (8);
  • Наружная полиэтиленовая оболочка с повышенными прочностными показателями (9).

Добавим к этому, что нормируемая толщина кабельной изоляции зависит от величины рабочих напряжений, на которые рассчитывается продукция данного класса. Как правило, она указывается в ТУ на выпускаемое изделие.

Специфика применения и классы продукции

Кабели в защитной изоляционной оболочке из СПЭ, как правило, применяются в линейных электрических сетях, когда необходимо:

  • Обеспечить передачу на удалённые расстояния большой электрической мощности с высокой степенью надёжности;
  • Обустроить трассу, прокладываемую на участках со значительными перепадами по высотам;
  • Выполнить заданные требования по степени экологической защищённости и пожарной безопасности трассы прокладки.

В зависимости от своего назначения и условий применения кабели с СПЭ подразделяются на ряд классов, причём эта классификация проводится с учётом количества жил в каждом конкретном изделии. Так, одножильная кабельная продукция, общепринятая маркировка которой – «ПвП» и «АПвП», рекомендована к применению при прокладке в грунте. Её подвеска в воздухе и укладка в специальные короба открытого типа допускаются лишь при условии соблюдения дополнительных защитных мер, предохраняющих линию от пожара.

Обратите внимание! Все изделия тех же марок, но имеющие в обозначении индексы «г» и «2г», могут прокладываться как в земле, так и в воде при соблюдении специальных защитных мер, исключающих их деформацию.

В свою очередь, образцы кабельной продукции, имеющие обозначения «ПвПу» и «АПвПу», предназначаются специально для использования на сложных участках кабельных линий, содержащих:

  • Более четырёх изгибов с углом поворота свыше 30 градусов;
  • Участки трассы с прямыми пролётами, имеющие более четырёх кабельных переходов, уложенных в трубах свыше 20-ти метров в длину;
  • То же, но при наличии более двух трубных проходов общей длиной отрезка 40 метров или более.

Кабельные изделия таких известных марок, как «(А) ПвВнг-LS» и «(А) ПвПнг-HF», имеют своим назначением так называемую «групповую» прокладку в воздушных средах и кабельных коробах внутри помещений.

Кабель ПвПнг-HF

При этом, в зависимости от модификации и класса каждой конкретной модели, они предназначаются для эксплуатации в различных условиях задымлённости (плотности дыма), воздействия инертных газов и уровня перенапряжений.

Особенности включения по типу заземления

Эксплуатация кабельных изделий из СПЭ возможна в следующих условиях:

  • Включение их в сети по схеме с изолированной нейтралью;
  • То же, но с заземлённой нейтралью (ЗН);
  • Эксплуатация в условиях замыкания на землю одной из фаз (ОЗЗ).

Рассмотрим, при каких условиях допускается каждое их перечисленных выше включений:

  • Во-первых, при угрозе длительного воздействия на изоляцию предельных перенапряжений кабель может эксплуатироваться лишь при наличии системы автоматического отключения в режиме ОЗЗ;
  • Во-вторых, в отсутствие защитного отключения нельзя исключить возможность пробоя изоляции на отдельных участках с необходимостью их дальнейшего ремонта или замены;
  • В-третьих, наиболее благоприятные условия для эксплуатации кабельных изделий с СПЭ – включение по схеме с ЗН.

Важно! Последнее условие предполагает наличие систем релейной защиты, срабатывающих на отключение при КЗ на землю.

Используемый в таких схемах резистор должен иметь номинальное значение, которое выбирается обычно из следующих соображений. Протекающий через него ток (в точке КЗ на землю) не должен превышать величины фазной утечки наиболее мощного из всех кабельных присоединений.

Применение кабельной продукции из СПЭ в различных заземлённых передающих линиях возможно в тех случаях, если при ОЗЗ обеспечивается:

  • Величина перенапряжений не превышает допустимого нормативами уровня;
  • Возможные перенапряжения действуют в течение ограниченного времени или при условии, что такое воздействие осуществляется в переходном и установившемся режиме.

В заключительной части обзора отметим, что выбор конкретного вида кабельной продукции, соответствующей предполагаемым эксплуатационным режимам, осуществляется ещё на этапе проектирования. При этом особое внимание должно быть уделено соблюдению требований и методик, оговариваемых международным стандартом МЭК.

Они затрагивают такие важные технические характеристики кабельных изделий, какими являются их физико-механические параметры, а также возможность работы при низких температурах. В этих требованиях особо оговариваются минимально возможные радиусы изгиба и возможность защиты от высокочастотных э/м воздействий.

Видео

Кабели 6–10 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена. Требования к прокладке

В настоящее время в электрические сети среднего напряжения различного назначения всё шире внедряются силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE, СПЭ). Применение в кабелях такой изоляции имеет определенные преимущества по сравнению с бумажно-пропитанной изоляцией. К этим преимуществам следует прежде всего отнести более высокие значения пропускной способности, сниженные себестоимость изделия и эксплуатационные затраты.

Читайте так же:
Как узнать допустимый ток светодиода

Немаловажным преимуществом является также и отсутствие жидких компонентов в конструкции кабелей, что не накладывает дополнительных требований по перепаду высот вдоль трассы их прокладки.

Надежная эксплуатация этих кабелей зависит в том числе и от условий их прокладки. Именно способы прокладки в большой мере определяют тепловой режим эксплуатации кабелей, а, следовательно, и надежность как самого кабеля, так и электропитания потребителей.

Вместе с тем проектирующими организациями уделяется недостаточное внимание условиям прокладки кабелей с изоляцией из СПЭ, что в ряде случаев приводит к перегреву и даже к возгоранию кабелей в нормальном эксплуатационном режиме. Этот вопрос на страницах нашего журнала рассматривают ученые из Новосибирска.

Кира Кадомская,

д.т.н., профессор

Юрий Лавров,

Семен Кандаков,

Новосибирский государственный технический университет

Наиболее распространенными в сетях 6–10 кВ в настоящее время являются кабели с СПЭ-изоляцией (более часто их называют кабелями с пластмассовой изоляцией (КПИ)) в однофазном исполнении (рис. 1).

Такое исполнение конструкции кабеля обусловлено требуемыми большими строительными длинами, легкостью монтажа, а также возможностью выполнения кабелей с большими номинальными сечениями жилы. Однофазная конструкция КПИ накладывает определенные ограничения на способы их прокладки в отличие от кабелей традиционных трехфазных конструкций с бумажно-пропитанной изоляцией. Например, в [1] оговариваются допустимые температурные условия эксплуатации кабеля при различных способах его прокладки, а в [2,3] подчеркиваются особенности прокладки КПИ в местах, требующих их механической защиты с помощью труб: при пересечении инженерных сооружений, естественных препятствий и т.п.

Невыполнение регламента прокладки КПИ в этих случаях может привести по крайней мере к двум негативным явлениям: к термическому разрушению кабеля при его эксплуатации в номинальном режиме либо локальному снижению электрической прочности СПЭ-изоляции на участке кабеля, заключенного в трубу.

Деградация CПЭ-изоляции при комбинированном воздействии электрического и теплового полей больше сказывается на снижении электрической прочности СПЭ при высокочастотных импульсных перенапряжениях, которые, например, могут инициировать вакуумные выключатели. Таким образом, неправильное проектирование прокладки КПИ однофазного исполнения на «особых участках» может с течением времени спровоцировать аварийную ситуацию, связанную с тепловым разрушением кабеля или его электрическим пробоем.

О тепловом режиме эксплуатации кабелей

Перегрев кабеля может быть вызван выделением тепла как внутри конструкции кабеля, так и в окружающем его пространстве. Источником теплового поля внутри и снаружи кабеля являются электрические токи, протекающие по всем металлическим элементам конструкции: по жиле кабеля и экрану из медных проволок.

Следует отметить, что в ряде проектов на определенных участках кабельной трассы (зачастую под дорогами) предполагается пофазная прокладка кабелей в металлических трубах. При такой прокладке дополнительным источником тепла являются токи Фуко, протекающие по металлической трубе. Так как длина защитных стальных труб обычно на порядок и более меньше общей длины кабельной линии, то при расчете токов в экранах можно с большой степенью точности пренебречь наличием стальной трубы. Проведенные расчеты подтвердили это предположение (рис. 2).

Новости электротехники. Кабели.

Конструкция кабеля с СПЭ-изоляцией однофазного исполнения

Новости электротехники. Кабели.

Направления токов в металлических элементах конструкции при пофазной прокладке кабеля в трубе

Токи в экранах кабелей в общем случае прокладки трех фаз кабеля

Рассмотрим общий случай прокладки трех фаз кабельной линии, экраны которых заземляются по концам его строительных участков (рис. 3). Расчеты производились как с помощью аналитической методики, основанной на анализе электромагнитного поля в соответствующих электрических схемах, так и на основе численного анализа поля с помощью векторного метода конечных элементов (ВМКЭ). При использовании численного метода использовалось понятие векторного магнитного потенциала, описывающего распределение магнитного поля в проводящей среде и в диэлектрике.

На рис. 4 приведены зависимости отношений токов в экранах к токам в жилах от расстояния между фазами кабеля при горизонтальной прокладке трех фаз в грунте. Рассмотрен кабель 10 кВ фирмы Nexans с изоляцией из сшитого полиэтилена типа N2XSY10 1•500. Токопроводящая жила и экран выполнены из меди. Сечение токопроводящей жилы 500 мм 2 , сечение экрана 35 мм 2 , номинальный ток при прокладке в земле 745 А, толщина изоляции по жиле – 4 мм, толщина ПВХ оболочки – 2,5 мм. Внешний диаметр кабеля – 45 мм. Заглубление центров фаз кабелей – 0,7 м.

Этот и аналогичные расчеты показали, что токи в экранах кабелей однофазного исполнения могут составлять значительную величину – начиная с 10–15% от тока в жиле при расположении фаз кабеля в непосредственной близости друг от друга и до 40–50% при значительном удалении фаз. Следовательно, при пофазной прокладке фаз в стальной трубе токи в экранах являются существенным дополнительным источником тепла.

Новости электротехники. Кабели.

Заземление экранов по концам строительного участка КЛ

Новости электротехники. Кабели.

Зависимость отношения токов в экранах к токам в жилах от расстояния между центрами фаз

Тепловыделение в стальной трубе

Произведенные расчеты показали, что при прокладке стальной трубы в грунте вихревые токи вследствие существенно большей проводимости трубы, выполненной из конструкционной стали (107См/м), замыкаются лишь по самой трубе. Тепловыделение в ней, определенное с помощью численного расчета теплового поля от вихревых токов при прокладке фазы кабеля с параметрами, указанными выше, и номинальном токе в нем составило 129 Вт/м.

Распределение температуры в плоскости сечения кабеля, проложенного в стальной трубе

При решении уравнения теплопроводности в рассматриваемой системе (однофазный кабель в трубе) были приняты следующие правомочные допущения:

— поверхность земли принята изотермической при заданной температуре,

— на границе расчетной области тепловой поток принят равным нолю,

-на границах сред с различными значениями коэффициента теплопроводности принималось условие непрерывности температурного поля (T1 = T2).

При проведении расчетов учитывались температурные зависимости теплофизической теплопроводности воздуха и электропроводности медной жилы и экрана. Распределение температуры в плоскости сечения конструкции приведено на рис. 5.

Новости электротехники. Кабели.

Распределение температуры в плоскости сечения фазы кабеля, проложенной в металлической трубе

Новости электротехники. Кабели.

Последствие прокладки фазы кабеля с пластмассовой изоляцией в стальной трубе

Новости электротехники. Кабели.

Температурное поле в сечении конструкции при прокладке трех фаз кабеля в стальной трубе

Из рисунка видно, что температура жилы в рассматриваемой конструкции составляет величину порядка 150 О С, что значительно выше длительно допустимой температуры нагрева изоляции из сшитого полиэтилена (90ºС).

Правомочность приведенных результатов подтверждается непосредственными измерениями температуры трубы при повреждении кабеля длиной 110 м, связывающего генераторы теплоэлектростанции с КРУ (длина стальных труб с проложенными под дорогой пофазно кабелями составляла 13 м). При этих измерениях температура стальной трубы оказалась равной 140–145 О С. На рис. 6 приведена фотография поврежденной фазы кабеля.

Читайте так же:
Свет 12 вольт выключатель

Избежать повреждения кабеля, проложенного пофазно в стальной трубе, можно, нагрузив его не более чем на 50–60% от номинального тока. Очевидно, что такая недогрузка кабелей вряд ли допустима.

Одной из возможных мер уменьшения рабочей температуры кабелей при прокладке их в стальных трубах является расположение всех трех фаз вплотную в вершинах правильного треугольника в общей стальной трубе.

Распределение температурного поля при прокладке трех фаз, расположенных в стальной трубе в вершинах правильного треугольника, приведено на рис. 7. Из рисунка видно, что при такой прокладке температура наиболее нагретой жилы составила 85 О C, что не превышает допустимого значения.

Можно заметить, что в наихудших условиях с точки зрения температуры находится верхняя фаза (фаза А на рис. 7), так как через неё проходит тепловой поток от нижних фаз.

1. Пофазная прокладка кабелей среднего напряжения в стальных трубах недопустима из-за появления дополнительного источника тепла в виде вихревых токов в стальной трубе, что приводит к повышению температуры в конструкции, существенно превышающей допустимую.

2. Снизить тепловыделение в стальной трубе можно путем прокладки трех фаз однофазных кабелей вплотную, в вершинах правильного треугольника в общей стальной трубе. Тепловыделение в трубе при этом становится соизмеримым с тепловыделением в жиле и экране кабеля, а максимальная рабочая температура не превышает предельно допустимых значений.

3. Если это не требуется по условиям механической прочности, то следует по возможности избегать прокладки кабелей в трубах из ферромагнитных материалов, а применять отрезки неметаллических труб (например, асбоцементные, керамические, пластмассовые или из иного немагнитного материала).

1. Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10, 20, 35 кВ. Технические условия. ТУ 16.К71-335-2004. (ОАО ВНИИКП).

2. Инструкция по прокладке кабелей силовых с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10, 20 и 35 кВ. RUKAB/ID 23-2-019 (ABB Москабель).

3. Инструкция. Прокладка силовых кабелей на напряжение 10 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена. ИМ СК-20-03 (Камкабель).

Расшифровка маркировок кабелей с изоляцией из СПЭ, ПВХ и БПИ

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.

Монтаж кабеля СПЭ

Особенности конструкции

Чем отличается кабель от провода

Изоляция из полиэтилена при приближении к температурам плавления теряет свои качества: форму, механические параметры и электрические характеристики. Температура 850С является критичной для такого типа изоляции. СПЭ выдерживает без последствий нагрев до 1300С.

К сведению. Обработка полиэтилена, в результате которой меняются связи между молекулами (на уровне «макро»), называется «сшивкой». Трёхмерная структура поперечных связей, полученная с помощью такой вулканизации, даёт повышение параметров изоляции по всем позициям.


Молекулярная трёхмерная структура СПЭ

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 СПЭ

Важна или нет технология сшивки полиэтилена для кабелей 10 кВ

Уже давно никто не сомневается в необходимости заменять в распределительных сетях, рассчитанных на среднее напряжение, широко используемые ранее кабели с изоляцией из пропитанной бумаги на кабели в изоляции из сшитого полиэтилена. Преимущества новых кабелей настолько очевидны, что уже сложно и припомнить, когда по этому поводу была последняя дискуссия. На сегодняшний день все ведущие энергетические компании России при ремонте существующих кабельных линий на напряжение 10 кВ и при прокладке новых повсеместно применяют кабель в изоляции из сшитого полиэтилена. Впервые в России изготовила кабель с СПЭ-изоляцией , в 1996 году. Тогда была использована, при изготовлении кабеля, технология пероксидной сшивки. И только в 2003 году ОАО «Камкабель» первым сумел освоить изготовление силового кабеля в изоляции из силаносшитого полиэтилена. В эксплуатации и производстве данных видов силовых кабелей имеются определенные особенности, которые мы и рассмотрим ниже. Достоинства кабелей в изоляции из сшитого полиэтилена

Переход к силовым кабелям в изоляции из СПЭ (сшитый полиэтилен) от кабелей в изоляции БПИ (бумажная пропитанная изоляция) был обусловлен постоянно растущими требованиями, которые выдвигают эксплуатирующие предприятия, к техническим характеристикам кабелей. Учитывая этот фактор, становится понятно, почему кабели в изоляции из сшитого полиэтилена столь привлекательны: • за счет того, что увеличена рабочая температура жил (с 70°С до 90°С) выросла пропускная способность; • диэлектрические потери уменьшены в 8 раз; • при возникающем КЗ (коротком замыкании) значительно увеличился ток термической стойкости; • кабель с изоляцией БПИ можно прокладывать только при температуре не ниже 0°С (если не используется предварительный подогрев), тогда как кабель в изоляции СПЭ может быть проложен, если температура окружающей среды не ниже -20°С; • меньший вес, небольшой радиус и диаметр изгиба, что существенно облегчает прокладку кабеля при сложных трассах; • при прокладке трасс нет ограничений, связанных с разностью уровней. Кабели, изготавливаемые с изоляцией из сшитого полиэтилена, меньше требуют расходов, связанных с монтажом, содержанием и реконструкцией кабельных линий и более надежны и долговечны в эксплуатации. Данные факты подтверждены опытом эксплуатации, который насчитывает уже почти 40 лет, в абсолютном большинстве развитых промышленных странах. По зарубежным источникам можно сделать вывод, что электрические пробои кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена встречаются в десятки раз реже, чем у кабелей с изоляцией БПИ. При строительстве кабельных линий на 6 – 10 кВ использование кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена дает возможность решить множество проблем, связанных с надежностью электроснабжения и оптимизацией сетей. В ряде случаев такие кабели позволяют даже полностью изменить традиционно принятые схемы сетей. Сегодня в Северной Америке (Канада и США) доля кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена достигает 85%, в Дании и Германии – 95%, а Франция, Япония, Швеция и Финляндия для организации распределительных сетей среднего напряжения используют исключительно кабель в изоляции из СПЭ.
Особенности технологий сшивки полиэтилена
В современном производстве кабельной продукции полиэтилен стал одним из самых распространенных применяемых материалов. Но сам термопластичный полиэтилен изначально обладает рядом серьезных недостатков. Главным таким недостатком стало резкое падение механических характеристик, наблюдаемое при температурах близких к плавлению полиэтилена. Использование сшитого полиэтилена помогло решить данную проблему. Широко известным термином «сшивка» называют процесс обработки на молекулярном уровне полиэтилена. В результате такой обработки возникают поперечные связи между макромолекулами полиэтилена, создающие трехмерную структуру, определяющую высокие механические и электрические характеристики материала, широкий диапазон рабочей температуры и пониженную гигроскопичность. Молекулярная обработка, сшивка, встречается трех видов: силановая, пероксидная и радиационная. При изготовлении кабельно-проводниковой продукции используют первые две. Наиболее широко распространена пероксидная сшивка. Ее суть заключается в обработке полиэтилена в среде нейтрального газа при помощи пероксидов. В процессе поддерживается давление 20 атм. и температура 300 – 400°С. Эта технология нашла свое применение при изготовлении кабелей высокого и среднего напряжения. Силановая сшивка позволяет, за счет добавления специальных смесей (силанов), сшивать полиэтилен при значительно более низких температурах. До недавнего времени данная технология не была широко распространена. Используется силановая сшивка при изготовлении кабелей среднего и низкого напряжения.
Борьба технологий в точке пересечения интересов
По началу, производители кабелей среднего напряжения, проявляли незначительный интерес к технологии силановой сшивки. Это объяснялось тем, что были недостаточно проработаны электропроводящие и изоляционные компоненты, используемые при сшивании. Материалы, которые применяли в то время в силаносшиваемой технологии при изготовлении кабелей 0,4 – 1 кВ, не позволяли обеспечить трехслойное экструдирование и сшивку изоляции необходимой толщины (4мм). Но ситуация изменилась чуть более 20 лет тому назад, когда ряд зарубежных производителей получили требуемые композиции и поставили на производство кабели с изоляцией СПЭ, рассчитанные на напряжение до 20 кВ. Именно этот момент можно считать отправной точкой жесткой конкуренции изготовителей силовых кабелей, которые применяли различные технологии сшивания полиэтилена при их производстве. Борьба сконцентрировалась на секторе силовых кабелей на напряжение 6 – 20 кВ. Следует отметить, что производители кабелей на основе пероксидной технологии отличались куда более агрессивным поведением, видимо на правах старожилов. Сегодня до России докатились уже не только отголоски этой борьбы, но и собственно она сама. Кабели, изготавливаемые по пероксидной технологии, известны на рынке России уже давно и отлично себя зарекомендовали. Силановая сшивка почти неизвестна потребителю и задачей производителя стала необходимость донести до эксплуатационников преимущества новой технологии.
Какая технология лучше?
С ролью арбитра прекрасно справился ведущий институт кабельной промышленности России – ВНИИКП. Образцы кабелей на 10 кВ, изготовленные по технологии пероксидной и силановой сшивки, подвергли в лабораториях ВНИИКП широкому спектру исследований и сравнительных испытаний. У испытываемых образцов были идентичными такие показатели, как допустимые токи нагрузки и температуры, сроки службы, конструкции кабелей, области применения и другие соответствующие показатели. Самым важным результатом исследований стал факт, что характеристики кабелей, которые были изготовлены с использованием силановой сшивки, находятся на уровне аналогичных кабелей, которые изготовили с использованием пероксидной сшивки. Специалисты ВНИИКП отметили, что при испытаниях ряд параметров показал преимущества силаносшитой изоляции пред пероксидной. Однако была сделана оговорка, что полученные данные имеют отношение к конкретным образцам, подвергшимся исследованиям. К этим преимуществам были отнесены следующие параметры: • структура силаносшитой изоляции более однородна, чем у пероксидной изоляции, что, при других совпадающих показателях, способствует повышению электрической прочности; • у силаносшитой изоляции меньше внутреннее механическое напряжение, чем у пероксидной изоляции (показатели ниже по всем трем составляющим); • у силаносшитой изоляции большее содержание антиоксиданта, чем у пероксидной изоляции (видимо из-за гораздо более низких температур вулканизации). Для эксплуатирующих организаций важным параметром является степень содержания влаги в изоляции – именно этот показатель чрезвычайно влияет на срок эксплуатации кабеля. Ранее бытовало мнение, что силаносшитая изоляция обладает более высоким содержанием влаги, по сравнению с пероксидной изоляцией. Это мнение было вызвано тем, что вулканизация силаносшитой изоляции происходит в значительно более влажной среде. Однако проведенные испытания доказали, что на самом деле все совершенно не так: химические процессы при сшивании силанами обеспечивают гораздо меньшее содержание влаги, чем у пероксидной изоляции. Помимо исследований механических и электрических характеристик изоляций в лабораториях ВНИИКП был проведен анализ предоставленных образцов на имеющиеся дефекты изоляции технологического происхождения. Выводы одинаковые для всех предоставленных образцов: количество дефектов незначительно, что свидетельствует об имеющемся высоком контроле над качеством продукции у изготовителей кабелей, как по силановой технологии, так и по пероксидной.

Читайте так же:
Как обозначаются выключатели аварийного освещения

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.

Как производится

При производстве силовых кабелей (СК) во всём мире применяют две технологии.

Что такое сшитый полиэтилен кабель

Прокладка новых электрических сетей в России или замена старых линий всё чаще осуществляется с использованием более дорогостоящих, но надёжных материалов. Таким является кабель из сшитого полиэтилена – пришедший на смену проводам с пропитано-бумажной или свинцовой защитой. Современные технологии позволили использовать пластик в качестве обмотки благодаря «сшивке» или «вулканизации». Обработка на макромолекулярном уровне позволяет сохранять все характеристики полиэтиленовой обмотки и значительно расширить диапазон температур до 130 С.

Кабель из сшитого полиэтилена

Преимущества

Полиэтиленовая защита силового кабеля по суммарным показателям более надёжна в любых условиях. Высокая стоимость окупается меньшими затратами на монтаж, реконструкцию и обслуживание, имеет более низкие диэлектрические потери – коэффициент составляет всего 0,001. История эксплуатации кабеля из сшитого полиэтилена насчитывает порядка 40 лет – за всё это время количество пробоев зарегистрировано на 50 % меньше, чем у аналогов с БПИ.

  • хорошая влагостойкость, как следствие высокого качества герметизации;
  • устойчивость к повреждениям;
  • небольшой вес, сечение и радиус – всё это значительно упрощает монтаж на сложных участках;
    увеличена пропускная способность до 90 С; а при перегрузке — до 130 С;
  • при коротких замыканиях имеет более высокую допустимую термическую устойчивость – для кабеля из СПЭ это 250 С;
  • в пределах одной магистрали не ограничиваются уровни прокладки; экологическая безопасность продукции.
  • Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена наделён уникальными характеристиками как общего, так и индивидуального характера, в зависимости от метода изготовления.
Читайте так же:
Как узнать ток светодиодной матрицы

Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена в разрезе

Кабель из сшитого полиэтилена – это материал будущего, поэтому сегодня наблюдается массовый переход на использование этой продукции за рубежом и в России. Конечно, главное преимущество – это надёжность и отсутствие вреда для окружающей среды. В изделиях СПЭ отсутствуют жидкие включения, что позволяет обеспечивать прокладку линий абсолютно на любых объектах и осуществлять дальнейшую эксплуатацию практически без обслуживания.

Маркировка кабеля из сшитого полиэтилена

Приобретая кабель из сшитого полиэтилена необходимо учитывать цели, сферу, условия использования и способы укладки. Для идентификации используется маркировка – буквенные и цифровые обозначения помогут сориентироваться в широком ассортименте кабельной полиэтиленовой продукции. Буквенные сокращения «Пв» применяются для обозначения всех типов кабеля из СПЭ. Первая буква шифра обозначает материал жил – А – алюминий (при использовании меди буква не ставится).

Как пример: изделия АПвП означает алюминиевый кабель с изоляцией жил из сшитого полиэтилена с оболочкой из полиэтилена – на тип оболочки указывает последняя буква.

Области применения

Кабель СПЭ 1кв 10кв 35кв 110кв

  1. служат для прокладки линий в любом грунте, при условии, что есть защита от механических повреждений;
  2. используются для монтажа сетей под водой, в болотах, солончаках и на участках земли, где есть опасность электрокоррозии;
  3. применяются для укладки в местах, где не исключено механическое воздействие и (или) растягивание;
  4. эксплуатируются на участках трассы со сложным рисунком, в сырых или часто затапливаемых местах, а так же по воздуху.

Кроме того, кабель СПЭ выбирают для проведения электричества в производственные помещения и прокладки в кабельных сооружениях. Специальные типы изделий выпускаются как малогорючие, что позволяет эксплуатировать их в стационарных электроустановках, промышленных и общественных сооружениях. Везде, где действуют разрушающие газовоздушные среды.

Устройство и конструкция

Кабель из сшитого полиэтилена выпускается в одно- и трёхжильной конструкции, последняя используется для работы под напряжением до 35 кВ. Оптимальное устройство и надёжная герметизация обусловлены способом изготовления. Система состоит из нескольких слоёв в зависимости от исполнения.

Нормы испытаний кабелей из сшитого полиэтилена

  • Силановая сшивка – когда изоляция накладывается на токопроводящую жилу в растворе солей кремниевой кислоты.
  • Пероксидная – это параллельный процесс сшивки и наложения изоляции при помощи перекиси дикумила.

Последний вариант обработки позволяет использовать силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена в подвальных помещениях, где есть насекомые или грызуны. При нарушении изолирующего покрытия появляется острый запах, который отпугивает вредителей.
Наружный диаметр и вес кабелей

Наружный диаметр кабеля из СПЭ зависит от внутреннего сечения жил, их типа и толщины защитного слоя. Для производства кабельной продукции из сшитого полиэтилена используются проводник круглого сечения и сектор. При одинаковом диаметре, изделия с алюминиевыми жилами легче медных. Для расчёта массы используются показатели веса 1 километра изделия.

Кабель из сшитого полиэтилена: варианты прокладки

Кабель из сшитого полиэтилена может быть поврежден по ряду разных причин

Прокладка кабеля из сшитого полиэтилена осуществляется в грунтах различного типа, в кабельных объектах, туннелях и галереях, в блоках и трубах, по воздуху, воде и в помещениях. По стенам и кабельным шахтам или стволам. В зависимости от класса, изделия предназначены для использования в умеренном, холодном и тропическом климате, на высоте до 4 тыс. 300 м. над уровнем моря.

Кроме вышеперечисленных моментов, сфера использования включает в себя эстакады, мосты, пожароопасные и взрывоопасные зоны различных категорий. Кабель СПЭ рекомендован к монтажу для снабжения электроустановок и трасс любой конфигурации.

Ёмкость кабеля

Параметры ёмкости у кабелей СПЭ по средним показателям ниже на 17 % чем у изделий бумажно-масляной изоляцией. Например, для одножильного варианта с сечением 50-240 мм, ёмкость равна 0,23-0,41 мкФ/км. Использование продукции со сшитой изоляцией позволяет значительно снизить ёмкостные токи замыкания на землю.

Кабель СПЭ с ПВХ оболочкой

Силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена могут выпускаться с оболочкой из ПВХ. основное назначение этих изделий – транспортировка электричества в установках стационарного типа. Их отличает широкий диапазон эксплуатации. Рабочее напряжение составляет 0.66, 1.0 и 6,0 кВ, частотой 50 Гц. ПВХ защита позволяет эксплуатировать такие изделия во влажном и жарком климате, такие сети устойчивы к появлению и развитию плесени.

Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена, на напряжение 10, 20, 35 кВ

Линейка продукции с обозначением «НГ» и «НГ-LS» обладают повышенной пожаробезопасностью при групповой прокладке. Допустимая температура длительного нагрева составляет до +70 С, а возможность эксплуатации в аварийном режиме достигает 8 часов. За весь срок службы (30 лет) экстренные периоды ограничены сроком в 1000 часов.

Марки кабеля более 1 кВ

Кабель из сшитого полиэтилена чаще используется для прокладки магистралей более 1 кВ – на 6,10, 35,110 и более кВ.

  • АПвП, ПвП – для укладки в грунт;
  • АПвПу, ПвПу – с повышенной защитой для трасс со сложной конфигурацией;
  • АПвПг, ПвПг – для монтажа в траншеях с повышенной влажностью;
  • АПвПуг-10 –трёхфазный кабель с усиленной оболочкой и герметизирующим слоем под экраном.

Особенностью кабеля СПЭ более 1 кВ является наличие специальных добавок в токопроводящий слой, защищающий жилу. В числе которых, в качестве полупроводника, используется сажа, которая позволяет выровнять электромагнитное поле и исключить появление частичных разрядов между жилой и изоляцией. Такой слой накладывается и поверх основной изоляции.

Нормы намоток кабелей на барабаны

Подготовка барабанов с кабелем

Для хранения и транспортировки кабеля предназначены специальные барабаны, которые изготавливают из дерева и реже из металла, диаметром 1800, 2200, 2600, 3000 или 3200 мм. Максимальная длина кабеля сечением жилы 800 мм2 составляет 250 метров на деревянном барабане № 18; 500 метров на № 22 и 700 метров на металлической основе № 22. На таблице представлены показатели для барабанов №№ 26, 30 и 32.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector