XLPE izolované káble: zariadenie, dizajn, výhody, aplikácie

V súčasnosti na ruskom trhu káblových a drôtených výrobkov neustále rastie výroba a spotreba káblov s izoláciou XLPE. Ruské označenie týchto káblov je XLPE, anglické XLPE, nemecké VPE a švédske PEX.

Všimnime si hlavné výhody káblov s XLPE izoláciou (XLPE káble) oproti káblom s impregnovanou papierovou izoláciou (BPI káble):

• v závislosti od podmienok uloženia je priepustnosť XLPE káblov 1,2-1,3 krát vyššia vďaka vyššej prípustnej dlhodobej teplote,

• tepelný odpor XLPE káblov pri skratových prúdoch (SC) je vyšší v dôsledku vyššej hraničnej teploty, špecifické prierazy XLPE káblov sú 10-15 krát nižšie ako u BPI káblov,

• dlhá životnosť XLPE kábla (poskytovaná výrobcami viac ako 50 rokov),

• jednoduchšie podmienky pre inštaláciu XLPE káblov vďaka nižšej hmotnosti, priemeru, polomeru ohybu, absencii ťažkého oloveného (alebo hliníkového) plášťa,

• XLPE káble je možné klásť pri negatívnych teplotách (do -20 ° C) bez predhrievania vďaka použitiu polymérnych materiálov na izoláciu a plášť,

• absencia tekutých komponentov v konštrukcii káblov XLPE znižuje čas a náklady na inštaláciu,

• XLPE káble sú mimoriadne šetrné k životnému prostrediu vďaka absencii úniku oleja a znečistenia životného prostredia v prípade poruchy,

• hygroskopickosť konštrukčných prvkov kábla XLPE je oveľa nižšia ako u kábla BPI, vysoké dielektrické vlastnosti izolácie,

• XLPE káble nemajú žiadne obmedzenia týkajúce sa rozdielu úrovní káblovej trasy.

Ryža. 1. XLPE izolovaný kábel

Hlavnou charakteristikou XLPE káblov je ich zásadne nová izolácia — zosieťovaný polyetylén... Polyetylén ako izolácia je známy už dlho. Ale bežný termoplastický polyetylén má vážne nevýhody, z ktorých hlavnou je prudké zhoršenie výkonu pri teplotách blízkych bodu topenia. Termoplastická polyetylénová izolácia začína strácať svoj tvar, elektrické a mechanické vlastnosti už pri teplote 85°C.

XLPE izolácia si zachováva svoj tvar, elektrické a mechanické vlastnosti aj pri 130 °C.

Termín "zosieťovanie" alebo "vulkanizácia" sa vzťahuje na úpravu polyetylénu na molekulárnej úrovni. Zosieťovanie vytvorené v procese zosieťovania medzi polyetylénovými makromolekulami vytvára trojrozmernú štruktúru, ktorá určuje vysoké elektrické a mechanické vlastnosti materiálu, nižšiu hygroskopickosť a širší rozsah prevádzkových teplôt.

V globálnom káblovom priemysle sa pri výrobe napájacích káblov používajú dve technológie sieťovania, pričom hlavným rozdielom medzi nimi je činidlo, s ktorým prebieha proces sieťovania polyetylénu.

Najbežnejšou technológiou je sieťovanie peroxidom, kedy sa polyetylén zosieťuje pomocou špeciálnych chemikálií - peroxidov v prostredí neutrálneho plynu pri určitej teplote a tlaku.Táto technológia umožňuje získať dostatočný stupeň zosieťovania. prepojenie v celej hrúbke izolácie a zaručenie absencie vzduchových inklúzií. Okrem dobrých dielektrických vlastností má aj širší rozsah prevádzkových teplôt ako iné izolačné materiály káblov a vynikajúce mechanické vlastnosti. Pri výrobe káblov stredného a vysokého napätia sa používa technológia peroxidu.

Menej časté je zosieťovanie s nulovou pevnosťou, kde sa do polyetylénu pridávajú špeciálne zlúčeniny (silány), aby sa zabezpečilo zosieťovanie pri nižšej teplote. Oblasť použitia tejto lacnejšej technológie zahŕňa káble nízkeho a stredného napätia.

Prvým ruským výrobcom XLPE káblov bola v roku 1996 moskovská spoločnosť ABB Moskabel, ktorá používala technológiu peroxidového sieťovania. V roku 2003 sa spoločnosť JSC "Kamkabel" stala prvým ruským výrobcom káblov XLPE vyrobených zo silánom zosieťovaného polyetylénu.

Existujú dve verzie káblov XLPE - trojžilové a jednožilové. XLPE káble sa vo všeobecnosti vyrábajú v jednožilovom prevedení (obr. 2).

Ryža. 2.Vonkajší pohľad na jednožilový XLPE kábel: 1- okrúhly viacžilový zatavený prúdový vodič, 2- tienenie pozdĺž jadra z polovodivého zosieťovaného polyetylénu, 3- izolácia zo zosieťovaného polyetylénu, 4- tienenie pozdĺž izolácie z polovodivého zosieťovaného polyetylénu, 5 — separačná vrstva z polovodičovej pásky alebo polovodivej hydroizolačnej pásky, 6 — štít z medených drôtov upevnený medenou páskou, 7 — separačná vrstva z dvoch pásov krepového papiera, pogumovaná tkanina, polymérová páska alebo hydroizolačná páska, 8-dielna vrstva hliník-polyetylénová alebo sľudová páska, 9-násobný obal z polyetylénu, PVC-plast

Charakteristickým znakom trojžilovej verzie kábla XLPE je prítomnosť extrudovaného plniva fázovej fázy vyrobeného z plastovej zmesi polyetylénu alebo polyvinylchloridu (PVC).

Použitie jednožilových káblov XLPE umožňuje v prvom rade zabezpečiť zvýšenú spoľahlivosť napájacieho zdroja v dôsledku prudkého zníženia pravdepodobnosti fázového skratu. Pravdepodobnosť súčasného zničenia na jednom mieste izolácie dvoch konštrukčne nesúvisiacich jednožilových káblov (konektorov alebo koncových objímok) zodpovedá pravdepodobnosti fázovo-fázového poškodenia zbernice s izolovanými prípojnicami, t.j. veľmi malé.

Pravdepodobnosť jednofázových zemných porúch u jednožilových káblov s izoláciou XLPE je oveľa menšia ako u trojžilových káblov BPI. To je dosiahnuté jednak konštrukciou jednožilových XLPE káblov, jednak vynikajúcimi dielektrickými vlastnosťami izolácie.

Jednožilová verzia XLPE káblov umožňuje prierez vodičov s prúdom až do 800 mm. Káble s takýmto prierezom môžu úspešne konkurovať prípojniciam používaným v napájacích systémoch energeticky náročných podnikov.

Tienenie káblových prvkov je nevyhnutné pre elektromagnetickú kompatibilitu kábla s rôznymi vonkajšími obvodmi a na zabezpečenie symetrie elektrického poľa okolo jadra kábla a tým na vytvorenie priaznivejších podmienok pre fungovanie izolácie. Vnútorné tienenia sú vyrobené z polovodivého plastu, vonkajšie tienenie je z medených drôtov a pásikov.

Vonkajší ochranný plášť chráni vnútorné prvky kábla pred prenikaním vlhkosti a mechanickým poškodením počas inštalácie a prevádzky. Vonkajšie plášte káblov XLPE sú vyrobené z vysokopevnostného polyetylénu alebo zmesi PVC.

Ryža. 3. Kábel s XLPE izoláciou APvPg

Bežné alfanumerické označenia (označenie) káblov s izoláciou XLPE:

• A — hliníkový vodič, bez označenia — medený vodič,

• PV — izolačný materiál — zosieťovaný (vulkanizovaný) polyetylén,

• P alebo V – puzdro vyrobené z polyetylénu alebo PVC plastu,

• y — vystužený polyetylénový plášť so zvýšenou hrúbkou,

• ng — plášť zo zmesi PVC s nízkou horľavosťou,

• ngd — plášť vyrobený z PVC zmesi s nízkymi emisiami dymu a plynov,

• d — pozdĺžne utesnenie obrazovky vodotesnými páskami,

• 1 alebo 3 — počet vodičov s prúdom,

• 50-800 prierez vodiča pod prúdom, mm2,

• gzh-tesnenie vodiča pod prúdom, 2 16-35-prierez sita, mm,

• 1-500 — menovité napätie, kV.

Príklad označenia: APvPg 1×240 / 35-10-kábel s hliníkovým jadrom (A), izolácia XLPE (Pv), polyetylénový plášť (P), tienenie (g), plný (1), prierez vodiča 240 mm.tienenie prierez 35 mm, menovité napätie 10 kV.