Кабели, изолированные в сшитый полиэтилен: особенности конструкции, достоинства, применение
Кабели с полиэтиленовой сшитой изоляцие
Отечественный рынок кабельной продукции отмечает высокую востребованность изделий с изоляцией из сшитого полиэтилена, как и их предложений производителями. По российскому стандарту товары данного вида обозначаются с аббревиатурой СПЭ, в международном учете используются обозначения VPE, PEX.
Достоинства кабеля с СПЭ
Это конкурентоспособная продукция, имеющая массу преимуществ перед аналогами, снабженными изоляцией из бумажной пропитки (БПИ):
- у кабелей СПЭ отмечается повышенная производительность, она на треть превышает стандартные показатели БПИ-кабелей за счет более высокой пропускной способности;
- Благодаря устойчивости к более высоким предельным температурам существенно снижается риск повреждений – у кабелей со СПЭ он в десяток раз ниже, чем у аналогов с изоляцией из бумаги;
- СПЭ-кабели прослужат при оптимальных условиях дестяки лет, что подтверждают сертификационные испытания производителей;
- они обеспечивают облегченный монтаж за счет меньшего веса, компактности, пластичности, в его конструкции отсутствуют экраны из металлов (в БПИ-кабелях присутствует алюминий или свинец);
- полимерное сырье, присутствующее в экранизированных слоях, позволяет устанавливать кабель в морозную погоду без необходимости прогрева
- в структуре силового кабеля с полиэтиленовой изоляцией не предусмотрены жидкие вещества, что помогает существенно снизить время и затраты на прокладывание;
- высокая экологичность СПЭ-кабелей обусловлена исключением вероятности утечки загрязняющих среду компонентов;
- сшитые полиэтилен обладает электронепроницаемостью, более низкой гигроскопичностью по сравнению с изоляцией из бумаги;
- разрешается проводить СПЭ-кабель на всех участках и уровнях трасс.
Технологии изготовления
Техническая особенность СПЭ-кабеля заключается именно в уникальности изоляционного сырья. Полиэтилен давно используется в качестве эффективного изолятора. Однако в традиционном термопластичном виде у него наблюдается отсутствие стойкости к перегреву. Его полезные характеристики существенно ухудшаются при достижении высоких температур. Если говорить о данном факте более точно, то термопластичный полиэтилен теряет исходный вид, стойкость к статике, обычной среде уже ближе к 80 градусам.
Новая технология, применяемая для производства сшитого полиэтилена, позволила сохранять важные для производства СПЭ-кабеля характеристики при достижении атмосферы свыше 120 градусов. Процесс сшивки или вулканизации полиэтилена при ней происходит на наноуровне, где изменяется структура молекул. В результате него между молекулами вещества образуются поперечные соединения, создающие структуру наподобие кристаллической решетки. Именно она обеспечивает наличие высоких физических и электроизоляционных свойств полиэтилену, мизерную влагонасыщаемость, эффективный рабочий температурный диапазон.
Международная кабельная индустрия при изготовлении силового кабеля задействует два схожих метода сшивки. Их различие заключается в среде обработки, вызывающей процесс связки молекул полиэтилена.
Широкое применение нашла технология вулканизации с применением пероксида, осуществляемая в нейтральной газовой среде в условиях подходящего давления и температуры. Она подразумевает использование пероксидного вещества, обеспечивающего равномерный уровень сшивки и полное изгнание воздуха. Пероксидная технология способствует значительному расширению границ приемлемых температур, обретению материалом ценных физических свойств. С помощью нее изготавливают силовые кабели среднего и высокого напряжения.
Также сшитый полиэтилен получаются с помощью силановой технологии, где в качестве реагента применяется специфическая смесь силан – малоустойчивый, легко окисляемый газ. Его свойства обеспечивают качественную сшивку при невысоких температурах. Силановое производство считается наиболее доступным в цене и применяется при изготовлении кабеля средней и высокой токопроводимости.
Российские поставщики СПЭ кабеля
Впервые в РФ СПЭ кабель стал изготавливаться столичным заводом «Москабель» в начале 1996-го годп. Для изготовления компанией была выбрана технология с внедрением пироксидов. Первые изделия с силаносшитым полимером стал поставлять «Камкабель» в начале 2000-х.
Существует две категории СПЭ-кабеля 1-жильная, 3-жильная. Наиболее распространенным считается 1-жильный кабель
Строение 1-жильного кабеля со СПЭ
1 – электропроводящая жила, состоящая из множества проволок.
2 – жильный экран из полимера с полупроводниковыми свойствами.
3- изоляция СПЭ.
4 – поверхностный экран на СПЭ.
5 - водоизоляционный слой.
6 – проволочный экран, укутанный в ленту из меди
7 – разделяющий слой из прорезиненного материала с водоизоляционными свойствами.
8 – слой ленты из алюмополиэтилена или изолятора, содержащего слюду.
9 – полимерное покрытие.
В структуре трехжильного СПЭ-кабеля кроме вышеуказанных компонентов присутствует междуфазный наполнитель, изготовленный из экструдированного полиэтилена или другого полимера
Эксплуатация
1-жильные кабели со СПЭ смогли снизить вероятность появления опасных коротких замыканий, что положительно сказывается на надежности их применения в электроснабжении. Практические отсутствует риск одновременного повреждения изоляции у локально проводимых кабелей.
Одножильный кабель со СПЭ по фактору надежности намного обогнал 3-жильный кабель с бумажной изоляцией. С помощью него вероятность специфических повреждений электропередач существенно снижается. Все благодаря повышенной электронепроницаемости.
Одножильная структура СПЭ-кабеля может формироваться с поперечной площадью до восьмисот квадратных миллиметров. Данная модификация считается хорошей альтернативой аналогам например, кабелю гибкому в резиновой изоляции, используемыми для возведения сетей повышенного энергоснабжения, в том числе на энергоемких предприятиях.
Назначение отдельных компонентов кабеля
Экранирование кабельных компонентов осуществляется с целью снижения электромагнитного взаимодействия при работе в зонах с внешними установками, выравнивания электро-магнитного поля вокруг кабельной жилы, что благоприятно сказывается на эффективной эксплуатации изоляции. Сырьем для изготовления глубоких экранов служит полупроводящий пластик, внешних - медные изделия.
Внешняя оболочка защищает содержимое конструкции кабеля от проникновения воды, механического воздействия, оказываемого при монтажных работах и задействовании. Для этого их изготавливают из прочных полимеров.
В условных обозначениях или маркировке кабелей со СПЭ присутствуют буквы и цифры:
- А – токопроводящая жила из алюминия, без обозначения используется жила из меди;
- Пв – сокращенное обозначение вулканизированного полиэтилена, изоляционного материала;
- У – усиленный вариант полиэтиленовой оболочки с большей толщиной,
- П ли В – обозначение полиэтилена или ПВХ-пластиката для оболочки;
- Б – стальная оцинкованная ленточная броня;
- нг — экран из ПВХ-пластика с хорошими огнеупорными характеристиками;
- нгд – оболочка из поливинилхлорида с пониженным дымообразованием;
- г – наличие продольной герметичной ленты с водонепроницаемыми качествами;
- 1, 3 – количество токовых жил;
- 50, 100, 800 – размер сечения токопроводящей жилы в квадратных миллиметрах;
- гж – наличие герметика токопроводящей жилы,
- 1-500 – максимально допустимое напряжение в кВ
Рассмотрим обозначение на примере 1-жильного кабеля с алюминиевой жилой, сшитым изоляционным полиэтиленом, оболочкой из плотного полиэтилена, герметичным экраном, поперечной площадью жилы в 280 мм2, сечением экрана в 20 мм, разрешенным напряжением 8 кВ. Маркировка будет иметь следующий вид АПвПг 1х280 20-8.