XLPE-isolerade kablar: enhet, design, fördelar, applikationer

För närvarande sker en konstant ökning av produktionen och förbrukningen av kablar med XLPE-isolering på den ryska marknaden för kabel- och trådprodukter. Den ryska beteckningen för dessa kablar är XLPE, den engelska är XLPE, den tyska är VPE och den svenska är PEX.

Låt oss notera de huvudsakliga fördelarna med kablar med XLPE-isolering (XLPE-kablar) jämfört med kablar med impregnerad pappersisolering (BPI-kablar):

• beroende på läggningsförhållandena är genomströmningen av XLPE-kablar 1,2-1,3 gånger högre på grund av den högre tillåtna långtidstemperaturen,

• den termiska resistansen för XLPE-kablar vid kortslutningsströmmar (SC) är högre på grund av den högre begränsningstemperaturen, de specifika nedbrytningarna av XLPE-kablar är 10-15 gånger lägre än för BPI-kablar,

• lång livslängd för XLPE-kabel (tillhandahålls av tillverkare i mer än 50 år),

• enklare förhållanden för installation av XLPE-kablar på grund av lägre vikt, diameter, böjradie, frånvaro av tung bly (eller aluminium) mantel,

• XLPE-kablar kan läggas vid negativa temperaturer (upp till -20 ° C) utan förvärmning på grund av användningen av polymermaterial för isolering och mantel,

• frånvaron av flytande komponenter i konstruktionen av XLPE-kablar minskar installationstid och kostnader,

• XLPE-kablar är extremt miljövänliga på grund av frånvaron av oljeläckage och miljöföroreningar vid fel,

• hygroskopiciteten hos XLPE-kabelns strukturella delar är mycket mindre än BPI-kabelns, höga dielektriska egenskaper hos isoleringen,

• XLPE-kablar har inga begränsningar för nivåskillnaden för kabeldragningen.

Ris. 1. XLPE isolerad kabel

Det huvudsakliga kännetecknet för XLPE-kablar är deras i grunden nya isolering — tvärbunden polyeten... Polyeten som isolering har varit känt sedan länge. Men konventionell termoplastisk polyeten har allvarliga nackdelar, vars främsta är en kraftig försämring av prestanda vid temperaturer nära smältpunkten. Termoplastisk polyetenisolering börjar förlora sin form, elektriska och mekaniska egenskaper redan vid en temperatur på 85 ° C.

XLPE-isolering behåller sin form, sina elektriska och mekaniska egenskaper även vid 130 °C.

Termen "tvärbindning" eller "vulkanisering" avser behandlingen av polyeten på molekylär nivå. Tvärbindningarna som bildas i processen för tvärbindning mellan polyetenmakromolekyler skapar en tredimensionell struktur som bestämmer materialets höga elektriska och mekaniska egenskaper, lägre hygroskopicitet och ett bredare driftstemperaturområde.

I den globala kabelindustrin används två tvärbindningstekniker vid tillverkning av kraftkablar, vars huvudskillnad är det reagens med vilket polyeten tvärbindningsprocessen äger rum.

Den vanligaste tekniken är tvärbindning med peroxid, då polyeten tvärbinds med hjälp av speciella kemikalier - peroxider i en neutral gasmiljö vid en viss temperatur och tryck. Denna teknik gör det möjligt att erhålla en tillräcklig grad av tvärbindning. länkar genom hela isoleringens tjocklek och för att garantera frånvaron av luftinneslutningar. Förutom goda dielektriska egenskaper har den också ett bredare driftstemperaturområde än andra kabelisoleringsmaterial och utmärkta mekaniska egenskaper. Peroxidteknik används vid tillverkning av mellan- och högspänningskablar.

Mindre vanligt är nollhållfast tvärbindning, där speciella föreningar (silaner) tillsätts till polyeten för att säkerställa tvärbindning vid lägre temperatur. Användningssektorn för denna billigare teknik omfattar låg- och mellanspänningskablar.

Den första ryska tillverkaren av XLPE-kablar 1996 var Moskvaföretaget ABB Moskabel, som använde peroxidtvärbindningsteknik. 2003 blev JSC "Kamkabel" den första ryska tillverkaren av XLPE-kablar gjorda av silan tvärbunden polyeten.

Det finns två versioner av XLPE-kablar - trekärniga och enkelkärna. XLPE-kablar tillverkas i allmänhet i en konstruktion med en kärna (fig. 2).

Ris. 2.Yttre vy av en XLPE-kabel med en kärna: 1- rund flertråds tätad strömförande ledare, 2- skärm längs kärnan gjord av halvledande tvärbunden polyeten, 3- isolering av tvärbunden polyeten, 4- skärm längs isoleringen av halvledande tvärbunden polyeten, 5 — separationsskikt av halvledande tejp eller halvledande vattentätande tejp, 6 — skärm av koppartråd fäst med koppartejp, 7 — separerande lager av två band av kräpppapper, gummerat tyg, polymertejp eller tätskiktstejp, 8-skiljande lager av aluminium-polyeten eller glimmertejp, 9-omslag av polyeten, PVC-plast

En utmärkande egenskap hos den trekärniga versionen av XLPE-kabeln är närvaron av ett extruderat fasfasfyllmedel tillverkat av polyeten eller polyvinylklorid (PVC) plastblandning.

Användningen av enkelkärniga XLPE-kablar gör det först och främst möjligt att säkerställa ökad tillförlitlighet hos strömförsörjningen på grund av en kraftig minskning av sannolikheten för en fas-fas kortslutning. Sannolikheten för samtidig förstörelse på ett ställe av isoleringen av två strukturellt orelaterade enkärniga kablar (kontakter eller ändhylsor) motsvarar sannolikheten för fas-fasskada hos en buss med isolerade samlingsskenor, d.v.s. väldigt liten.

Sannolikheten för enfas jordfel med XLPE-isolerade enlediga kablar är mycket mindre än med trelediga BPI-kablar. Detta uppnås både genom utformningen av enkelkärniga XLPE-kablar och genom de överlägsna dielektriska egenskaperna hos isoleringen.

Enkelkärnig version av XLPE-kablar tillåter ett tvärsnitt av strömförande ledningar upp till 800 mm. Kablar med ett sådant tvärsnitt kan framgångsrikt konkurrera med samlingsskenorna som används i energiintensiva företags strömförsörjningssystem.

Skärmningen av kabelelementen är nödvändig för kabelns elektromagnetiska kompatibilitet med olika externa kretsar och för att säkerställa symmetrin hos det elektriska fältet runt kabelns kärna och därför skapa mer gynnsamma förhållanden för driften av isoleringen. De inre sköldarna är gjorda av halvledande plast, den yttre skölden är gjorda av koppartrådar och remsor.

Den yttre skyddsmanteln skyddar kabelns inre delar från fuktinträngning och mekanisk skada under installation och drift. Yttermanteln på XLPE-kablar är gjorda av höghållfast polyeten eller PVC-blandning.

Ris. 3. Kabel med XLPE-isolering APvPg

Konventionella alfanumeriska beteckningar (märkning) av kablar med XLPE-isolering:

• A — aluminiumledare, ingen beteckning — kopparledare,

• PV — isoleringsmaterial — tvärbunden (vulkaniserad) polyeten,

• P eller V — hölje av polyeten eller PVC-plast,

• y — förstärkt polyetenskal med ökad tjocklek,

• ng — hölje av PVC-förening med låg brännbarhet,

• ngd — hölje av PVC-blandning med låga rök- och gasemissioner,

• d — längsgående tätning av skärmen med vattentäta tejper,

• 1 eller 3 — antalet ledningar med ström,

• 50—800 tvärsnitt av den strömförande ledningen, mm2,

• gzh-tätning av den strömförande ledningen, 2 16-35-tvärsnitt av skärmen, mm,

• 1-500 — nominell spänning, kV.

Beteckningsexempel: APvPg 1×240 / 35-10-kabel med aluminiumkärna (A), XLPE-isolering (Pv), polyetenmantel (P), skärmning (g), massiv (1), ledartvärsnitt 240 mm skärm tvärsnitt 35 mm, nominell spänning 10 kV.