С бумажной пропитанной изоляцией
Силовые кабели на напряжение 110 кВ и выше
Кабели с бумажной изоляцией, пропитанной вязким маслоканифольным составом, имеют сравнительно невысокую электрическую прочность, что ограничивает их применение в сетях напряжением выше 35 кВ. Это объясняется наличием в изоляции воздушных включений, которые появляются в процессе эксплуатации кабельных линий.
В процессе эксплуатации кабель подвергается периодическому нагреванию и охлаждению (включение и отключение нагрузки). При нагревании все элементы кабеля (в том числе и пропитывающий состав) увеличиваются в объеме. После охлаждения оболочка кабеля вследствие остаточных деформаций не в состоянии оказывать давление на пропитывающий состав, необходимое для возвращения его в прежнее положение. В результате после нескольких циклов нагрева и охлаждения в кабелях появляются пустоты.
Для увеличения электрической прочности бумажной пропитанной изоляции необходимо либо создать условия, исключающие появление в ней газовых включений, либо повысить электрическую прочность имеющихся пустот, например, путем увеличения в них давления или путем заполнения этих пустот газом, обладающим повышенной электрической прочностью.
Первая возможность реализована при создании так называемых маслонаполненных кабелей, вторая – при создании газонаполненных кабелей.
Маслонаполненные кабели низкого давления.Первые кабели на напряжение 110 кВ, появившиеся в 1923–1931 гг., были одножильными кабелями маслонаполненного типа. Эта конструкция кабелей высокого напряжения является одной из распространенных и в настоящее время.
В маслонаполненных кабелях возможность образования газовых включений при изготовлении, а также при эксплуатации исключается тем, что для пропитки их изоляции применяется маловязкое дегазированное масло. В процессе эксплуатации пропиточный состав находится в кабеле под избыточным давлением, поэтому даже при резком падении нагрузки в кабеле не могут образовываться газовые включения.
Давление масла в кабеле для обеспечения надежности его работы должно поддерживаться в определенных пределах (для этих кабелей, как правило, до 0,5 МПа). Для этого в конструкции кабеля предусматриваются маслопроводящие каналы, а вдоль кабельной линии устанавливаются специальные компенсаторы (баки питания и давления), которые принимают избыток масла при нагревании кабеля и отдают – при его охлаждении.
Токопроводящая жила маслонаполненного кабеля обычно имеет в центре канал, по которому происходит перемещение масла при изменении температуры кабеля. Канал внутри жилы образуется либо с помощью поддерживающей металлической плоской спирали, поверх которой накладываются повивы круглых проволок, либо применением для первого повива проволок специальной конфигурации (рис. 1.7).
а) б)
Рис. 1.7. Конструкция жил одножильных маслонаполненных кабелей.
На рис. 1.7, а приведена конструкция токопроводящей жилы маслонаполненного кабеля, канал в которой образован проволоками, имеющими z-образную форму, что обеспечивает устойчивую конструкцию жилы. Последующие повивы накладываются из проволок сегментообразной формы. Использование сегментных проволок для второго повива необходимо для создания гладкой наружной поверхности жилы. Это обстоятельство весьма существенно для кабелей высокого напряжения, так как любая неровность на поверхности жилы вызывает значительное местное увеличение напряженности электрического поля.
Для токопроводящих жил сечением свыше 600 мм2 целесообразно применять секционированную жилу. Конструкция показана на рис. 1.7, б. Жила скручивается из четырех или шести изолированных друг от друга сегментов, что уменьшает ее сопротивление переменному току за счет снижения поверхностного эффекта и эффекта близости.
Поверхностный эффект проявляется в том, что под действием магнитного поля кабеля ток, протекающий по жиле, вытесняется ближе к ее поверхности. Таким образом, плотность тока в слоях жилы, прилегающих к поверхности, несколько выше, чем в центре жилы, что приводит к увеличению общего сопротивления жилы.
Эффект близости также увеличивает сопротивление жил из-за неравномерного распределения плотности тока по сечению жилы. Наибольшая концентрация тока наблюдается в областях, обращенных к соседним кабелям, или в противоположно расположенных областях.
Токопроводящая жила, а также изоляция кабелей высокого напряжения экранируются полупроводящей бумагой. При этом масляные пленки, находящиеся между жилой и изоляцией, а также между изоляцией и металлической оболочкой, обладающие меньшей электрической прочностью по сравнению с пропитанной бумагой, оказываются в зоне с нулевой напряженностью электрического поля. Кроме того, электрическая прочность изоляции кабеля возрастает за счет сглаживания поверхности жилы слоями полупроводящей бумаги.
Для экранирования, в принципе, можно использовать, кроме полупроводящих бумаг, металлизированную бумагу, медную или алюминиевую фольгу, однако при применении полупроводящих бумаг дополнительно положительный эффект получается за счет того, что полупроводящая (сажевая) бумага обладает адсорбционными свойствами.
При изменении температуры кабеля происходит движение масла сквозь слои изоляции, прилегающие к жиле и оболочке. Контакт с металлами отрицательно сказывается на свойствах изоляционного масла, способствует увеличению диэлектрических потерь в изоляции.
Наличие у жилы и оболочки кабеля экранов из полупроводящих бумаг, обладающих адсорбционными свойствами, способствует стабилизации электрических свойств изоляции. Очевидно, что стабилизирующее действие экранов ограниченно. С течением времени, когда полупроводящая бумага начинает насыщаться продуктами старения фильтрующегося масла, адсорбционные свойства экранов начинают теряться.
Изоляция маслонаполненных кабелей состоит из лент кабельной бумаги, пропитанных дегазированным минеральным или синтетическим маслом. Такая изоляция обладает целым рядом ценных свойств: высокая электрическая прочность, малые диэлектрические потери, высокие механические параметры, причем стабильность перечисленных свойств сохраняется в процессе эксплуатации. Однако неуклонная тенденция к повышению напряжения при передаче электрической энергии выдвинула дополнительные требования к изоляции силовых кабелей, которым традиционная кабельная бумага из сульфатной целлюлозы, пропитанная изоляционными маслами, не всегда может соответствовать.
Для создания конструкций кабеля на напряжение свыше 500 кВ необходимо использовать материалы с более низкими диэлектрическими потерями. Это возможно лишь при полной или частичной замене целлюлозной бумаги на синтетические электроизоляционные материалы. Однако на сегодняшний день сделать это не удалось.
В настоящее время во всем мире наибольшее внимание уделяется усовершенствованию бумаги или созданию новых бумагоподобных материалов, обладающих соответствующими свойствами. Известны следующие основные направления в этой области:
1. Применение кабельной бумаги повышенного качества. Она получается путем отбора особо чистой целлюлозы, использования при производстве бумаги воды, прошедшей специальную очистку, а также путем усовершенствования отделки кабельной бумаги. Эти бумаги обеспечивают минимальное значение tg δ = 5×10 -3.
2. Использование специальных кабельных бумаг, изготовляемых из древесной целлюлозы с добавками волокон синтетических материалов (лавсан, полиэтилен и т. д.). В этом случае можно получить изоляцию кабелей, имеющую tg δ < 4×10 -3. Однако электрическая прочность такой изоляции пока несколько ниже изоляции, выполненной из обычной кабельной бумаги.
3. Создание изоляционных бумаг путем добавления к целлюлозе слюды в виде мелких чешуек (tg δ < 5×10 -3). Стоимость таких бумаг значительно выше обычных.
4. Разработка новых видов бумаг из синтетических волокон.
5. Создание многослойной комбинированной бумаги в виде чередующихся слоев бумаги и синтетической пленки.
Наиболее перспективны последние два направления.
Для пропитки изоляции маслонаполненных кабелей используется маловязкое нефтяное изоляционное масло марки МН-4. Для кабелей низкого давления в России и за рубежом синтезированы маловязкие пропиточные составы на основе додецилбензолов, алкилбензолов и т. п., обладающие высокой стойкостью к разложению в электрическом поле, а также способностью к газопоглощению.
Практика эксплуатации маслонаполненных кабелей низкого давления показала, что наиболее экономичными являются кабели с давлением масла, находящимся в пределах 0,024–0,29 МПа для кабелей в свинцовой оболочке и 0,024–0,5 МПа – для кабелей в алюминиевой оболочке.
Для защиты от увлажнения поверх изоляции накладывается металлическая (свинцовая или алюминиевая) оболочка. Конструкции кабелей на напряжение свыше 220 кВ иногда предусматривают два маслонаполненных канала. Один – в центре жилы, другой – под металлической оболочкой. Оболочка таких кабелей на внутренней стороне имеет продольные канавки.
Наличие каналов под металлической оболочкой необходимо для уменьшения перепада давления масла в изоляции при нагревании и охлаждении кабеля. Металлические оболочки имеют упрочняющие и защитные покровы.
Примеры выпускаемых в России маслонаполненных кабелей низкого давления:
МНС – кабель в свинцовой оболочке с упрочняющими и защитными покровами;
МНСК – то же, но защитные покровы включают слой оцинкованных круглых стальных проволок (рис. 1.8);
МНСШв – то же, но защитные покровы выполнены в виде шланга из ПВХ пластиката.
Рис. 1.8. Кабель марки МНСК на напряжение 220 кВ
Маслонаполненные кабели высокого давления (в стальных трубопроводах).Большое распространение в России получили маслонаполненные кабели высокого давления (рис. 1.9). Эти кабели выпускаются на переменные напряжения 110, 220 и 550 кВ.
Рис. 1.9. Кабель в стальном трубопроводе с маслом под давлением
Линия содержит три одножильных кабеля, затянутых в стальной трубопровод, который заполняется маслом под давлением 1,5 МПа. Эти кабели имеют ряд преимуществ по сравнению с кабелями низкого давления. Во-первых, электрическая прочность таких кабелей выше, так как изоляция кабеля находится под более высоким давлением. Кроме того, для пропитки изоляции и для заполнения трубопровода применяется более вязкое масло, которое обеспечивает большую импульсную прочность кабелей. Во-вторых, стальной трубопровод является надежной защитой кабеля от механических повреждений, благодаря чему кабельные линии высокого давления являются исключительно надежными.
Однако монтаж указанных линий несколько сложнее, а стоимость выше, чем монтаж и стоимость линий с одножильными маслонаполненными кабелями низкого давления.
Токопроводящие жилы кабелей в стальном трубопроводе с маслом под давлением имеют круглую форму и скручиваются из медных луженых проволок. Если сечение жилы превышает 700 мм2, жила скручивается из четырех секторов, два из которых изолированы бумажными лентами. Поверх накладывается экран из полупроводящей бумаги. Изоляция кабеля состоит из бумажных лент, пропитанных изоляционным маслом повышенной вязкости. Заполнение трубопровода производится этим же маслом. Применение вязкого пропиточного масла облегчает монтаж кабельной линии, так как уменьшается вытекание его из изоляции. На изоляцию кабеля накладывается экран из лент полупроводящей бумаги, поверх которого размещаются медные перфорированные ленты для образования металлического экрана. Назначение последнего – создание равномерного радиального поля в изоляции кабеля.
Для облегчения затягивания изолированных жил кабеля в трубопровод поверх медных перфорированных лент накладываются с шагом 100–300 мм две-три медные или бронзовые полукруглые проволоки скольжения. Благодаря проволокам скольжения кабели в трубопроводе расположены на некотором расстоянии друг от друга, что несколько улучшает охлаждение области внутри треугольника, образованного центрами изолированных жил кабелей.
Компенсация изменения объема масла в кабельной линии при ее нагревании или охлаждении, а также поддержание давления в линии в определенных пределах осуществляются с помощью автоматического подпитывающего устройства, расположенного на одном из концов линии.
В России выпускаются кабели в стальных трубах следующих марок: МВДТ – маслонаполненный кабель высокого давления в свинцовой оболочке, снимаемой на месте прокладки при протягивании кабеля в трубопровод; МВДТк – маслонаполненный кабель высокого давления в контейнере с маслом.
Такие кабели могут прокладываться в туннелях, в земле и под водой.
Газонаполненные кабели.Газонаполненные кабели устроены таким образом, что непосредственно в кабель подводится чистый сухой газ под давлением. Значение давления определяется особенностями конструкции кабеля и условиями прокладки и находится в пределах 0,7–3,0 МПа.
В зависимости от конструкции кабеля сжатый газ может либо поступать непосредственно в изоляцию кабеля (зазоры между лентами, пространство между проволоками внутри жилы), либо не иметь непосредственного соприкосновения с изоляцией, а передавать давление на изоляцию через специальную мембрану. Если газ под давлением подается в изоляцию кабеля, то кабель может изолироваться двумя способами. Во-первых, может применяться обедненно-пропитанная бумажная изоляция. В этом случае на жилу накладываются бумажные ленты, затем после сушки и пропитки изоляции излишки пропиточного состава удаляются. Пропиточный состав остается лишь в капиллярах бумажных лент. Промежутки между бумажными лентами заполняются газом под давлением. Во-вторых, для изолирования кабеля могут использоваться ленты кабельной бумаги, подвергнутые предварительной сушке и пропитке. В кабеле с изоляцией из предварительно пропитанных бумажных лент пространство между бумажными лентами также заполняется сжатым газом. Если сжатый газ не имеет доступа в изоляцию, то кабель изолируется бумажными лентами с последующей пропиткой вязким составом или жидким маслом. Поверх изоляции на кабель наносят пластмассовую оболочку, играющую роль мембраны.
Для заполнения газонаполненных кабелей применяется осушенный, очищенный от примесей азот. Наиболее перспективным является применение для этих целей азота в смеси с электрически более прочным газом – элегазом (SF6).
Электрическая прочность газонаполненных кабелей значительно ниже, чем маслонаполненных. Кроме того, электрические параметры этих кабелей весьма нестабильны, так как сильно зависят от давления газа и температуры.
Но они имеют свои преимущества: эти кабели значительно дешевле маслонаполненных, так как в их конструкции отсутствует дорогостоящее дегазированное масло; пропитка изоляции может производиться обычным маслоканифольным составом; для поддержания давления внутри кабеля используется простая подпитывающая аппаратура; возможна установка пунктов подпитки на значительном расстоянии друг от друга, а также прокладка кабеля по трассе различной сложности.
Элементы конструкции газонаполненного кабеля те же, что и у маслонаполненного. На рис. 1.10 приводится конструкция кабеля в трубопроводе с газом под давлением. Эти кабели получили большое распространение за рубежом.
Рис. 1.10. Кабель в стальной трубе с газом под давлением
Кабели с газовой изоляцией. В настоящее время нашла практическое применение идея создания кабелей высокого напряжения с основной изоляцией из сжатого газа. В таких кабелях элегаз находится под давлением до 0,25 МПа (кабели низкого давления) или до 1,5 МПа (кабели высокого давления). Основными элементами кабеля являются алюминиевые трубчатые токопроводящая жила и оболочка. Соосное расположение жилы и оболочки обеспечивается изоляционными распорками, расположенными на определенном расстоянии друг от друга вдоль секции.
Кабели с газовой изоляцией имеют ряд преимуществ по сравнению с маслонаполненными:
1) они могут передать значительно большие мощности, что достигается за счет малых диэлектрических потерь в изоляции и хорошими условиями отвода теплоты от токопроводящей жилы;
2) они имеют малую электрическую емкость благодаря тому, что диэлектрическая проницаемость газа близка к единице (при определенных условиях, возможно добиться работы элегазовых кабелей в режиме равенства нулю реактивной мощности);
3) они могут быть созданы для работы в системах самого высокого уровня напряжения.
Однако кабели с газовой изоляцией имеют и некоторые недостатки, например, существуют определенные технологические трудности при изготовлении, транспортировке, прокладке и монтаже секций, ремонтные работы в случае отказа сложны и занимают много времени.
Кабели в одножильном исполнении разработаны на классы напряжения до 500 кВ переменного тока. В разработке конструкции на напряжения до 1200 кВ. Трехжильные кабели разрабатывают в основном Япония и США – до 500 кВ.
Один из вариантов кабеля с газовой изоляцией, разработанный в Великобритании, представлен на рис. 1.11.
Рис. 1.11. Гибкий кабель с элегазовой изоляцией:
1 – жила; 2 – оболочка; 3 – изоляционная распорка
1.7. Силовые кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение 110–500 кВ
Надежность кабелей в процессе длительной эксплуатации (25–40 лет) во многом связана с интенсивностью старения полимерной изоляции. В настоящее время установлено, что старение полиэтилена, являющегося основным изоляционным материалом для силовых кабелей, в условиях воздействия электрического поля определяется, прежде всего, наличием неоднородностей в изоляции, возникающих как в процессе производства кабелей, так и свойственных самому изоляционному материалу в исходном состоянии. Если в полимерной изоляции кабеля существуют неоднородности, то в процессе эксплуатации в этой изоляции начинают развиваться проводящие каналы, известные под названием дендритов (древовидных образований) или триингов.
Исследования изоляции кабеля в процессе эксплуатации позволили выявить два типа триингов: триинги чисто электрического происхождения и так называемые водные триинги (электрохимического происхождения).
Триинги электрического происхождения возникают и развиваются только при воздействии переменного тока, а также импульсного при очень высоких напряжениях. Они образуются в местах концентрации напряженности электрического поля, значение которой не приводит к немедленному пробою, но достаточно высоко для ионизации газового включения. При низких напряженностях электрического поля электрические триинги образуют только после очень длительной эксплуатации.
Образование в изоляции водных триингов связано с проникновением в изоляцию кабеля влаги. Этот процесс можно представить следующим образом: наличие влаги в изоляции приводит к конденсации ее в местах неоднородностей, образованию и росту водных триингов с последующим ухудшением электрических характеристик изоляции, в частности снижению электрической прочности, что может привести к пробою кабеля. Влага проникает в изоляцию как в результате процесса диффузии через пластмассовую оболочку, так и через дефекты в оболочке и изоляции под действием электрического поля. Установлено, что в целом проникновение воды в полимер зависит от температуры, электрического поля и типа и количества ионов, содержащихся в воде.
Главным фактором, влияющим на возникновение и рост каналов, являются местные увеличения напряженности электрического поля в кабеле, которые вызываются неоднородностью поверхности электропроводящих экранов и наличием пустот и загрязнений в изоляции. Поэтому в конструкции кабелей для увеличения однородности поверхности полупроводящих экранов предусматривают обычно уплотненную жилу и замену ленточных экранов на экструдированные.
Применяемая наружная оболочка должна препятствовать проникновению влаги в изоляцию. Это достигается либо увеличением толщины полиэтиленового шланга, либо использованием дополнительного слоя металлической или металлопластмассовой ленты, либо применением в качестве материала оболочки металла. Для защиты изоляции от увлажнения в случае повреждения наружной оболочки часто используется так называемая продольная герметизация кабеля. При этом герметизируются в основном области токопроводящей жилы и пространство между экраном по изоляции и защитной оболочкой.
Основные мероприятия, которые необходимо осуществить при организации выпуска кабелей высокого напряжения с пластмассовой изоляцией, сводятся к следующему:
1) исключение попадания пыли в полиэтилен, как при его изготовлении, так и при транспортировке, загрузке и экструзии, т. е. при производстве кабелей с пластмассовой изоляцией должна обеспечиваться максимальная чистота применяемых изоляционных и электропроводящих материалов;
2) обеспечение наложения экранов и изоляции на токопроводящую жилу в один проход через экструдер, для чего следует использовать экструдеры сдвоенного типа (при этом уменьшается количество пустот между изоляцией и экранами);
3) обеспечение достаточно плавного охлаждения кабеля, выходящего из пресса; наименьшее количество полостей в изоляции получается при охлаждении кабеля под давлением;
4) использование для вулканизации полиэтилена беспаровой среды (инертный газ).
Дополнительные требования выдвигаются к оборудованию для наложения сшитого полиэтилена. До недавнего времени был широко распространен способ вулканизации полиэтилена в среде пара. Как показали исследования, при таком способе происходит диффузия пара в изоляцию с образованием микрополостей, в которых при охлаждении конденсируются мельчайшие капельки воды. При достаточно высокой рабочей напряженности поля в изоляции эта влага будет сокращать срок службы кабеля. Поэтому для изготовления кабелей высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена вулканизация должна производиться в беспаровой среде, например в среде инертного газа.
Конструкции кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение 110–500 кВ.Первые кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение 110–220 кВ появились в конце 60-х годов. Эти кабели имели изоляцию из термопластичного полиэтилена. Затем все шире начинает использоваться изоляция из сшитого (вулканизированного) полиэтилена и, наконец, в начале 80-х годов кабели такого типа становятся основными, успешно заменяя маслонаполненные кабели. В 1986–1988 гг. были изготовлены первые образцы кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжения 400 и 500 кВ.
В России для напряжения 110–220 кВ используются конструкции кабелей с алюминиевыми токопроводящими жилами сечением до 625 мм2 и изоляцией из сшитого полиэтилена. Токопроводящие жилы могут быть однопроволочными (сечением до 500 мм2 включительно) и комбинированными, состоящими из многопроволочного сердечника и прессованной алюминиевой оболочки (сечения свыше 500 мм2). Выбор токопроводящих жил таких конструкций обусловлен необходимостью обеспечения продольной герметизации кабеля по жиле.
Кабели имеют ряд особенностей, которые обеспечивают существенное повышение технико-экономических и эксплуатационных показателей:
1) в качестве электрической изоляции применяется сшитый полиэтилен, предварительно очищенный методом фильтрации от посторонних примесей с размерами более 50 мкм;
2) снижена напряженность электрического поля на поверхности электропроводящего экрана по жиле благодаря наложению слоя полимерной композиции с увеличенной диэлектрической проницаемостью (εr=4,5); полимерная композиция имеет в своем составе диоксид титана и обладает антиэмиссионными свойствами, т.е. свойством захватывать свободные электроны эмиссии с поверхности электропроводящего экрана при высоких напряженностях электрического поля;
3) наложение изоляции, электропроводящих экранов и эмиссионного слоя производится методом экструзии за один проход с последующей их вулканизацией в беспаровой среде ("сухой" способ вулканизации), что обеспечивает отсутствие влаги и газовых включений в объеме изоляции.
В результате удается обеспечить для напряжения 110 кВ радиальную толщину изоляции, включая эмиссионный слой, равную 12 мм, для напряжения 220 кВ – толщину 23 мм. Длительная рабочая температура на жиле кабеля не должна превышать 90°С, допустимая температура при перегрузках 130°С. В режиме короткого замыкания допустимая температура составляет 250°С. Срок службы кабеля – не менее 25 лет.
По толщине изоляции, выпускаемые в России кабели на напряжение 110–220 кВ, относятся, к так называемым, кабелям второго поколения. Большинство зарубежных аналогов имеют повышенную толщину изоляции, а, следовательно, и повышенную материалоемкость. Так, в Японии толщина изоляции кабелей на 110 кВ составляет 18 мм. Как уже указывалось, снижение толщины изоляции в отечественных конструкциях достигнуто благодаря введению эмиссионного слоя и тщательной очистке полиэтилена перед его подачей в экструдер.
Все конструкции кабелей на 110–220 кВ имеют элементы продольной и радиальной герметизации, так как проникновение влаги в кабель сокращает срок его службы.
Находят применение следующие три способа обеспечения радиальной герметичности высоковольтных кабелей:
1) применение пластмассовой оболочки из полиэтилена;
2) применение многослойной оболочки, состоящей из металлических или ме-таллопластмассовыхх лент, имеющих достаточно хорошую взаимную адгезию;
3) применение сплошной металлической оболочки.
При повреждении радиального барьера, особое значение приобретает продольная герметизация кабеля, которая может быть как непрерывной, так и дискретной. Продольная герметизация по жиле может обеспечиваться, прежде всего, конструкцией жилы, как это сделано в отечественной практике, когда используется либо сплошная алюминиевая жила, либо алюминиевая комбинированная жила (со сплошной оболочкой поверх скрученного сердечника). Это по существу сплошная продольная герметизация жилы.
Ряд зарубежных фирм использует дискретную герметизацию жилы, герметизируя только ее концы во время производства, транспортировки, монтажа и эксплуатации кабеля. Продольная герметизация кабеля под наружной оболочкой, а иногда и по жиле, осуществляется следующим образом. Поверх электропроводящего покрытия по изоляции наносится слой пудры, набухающий при увлажнении и препятствующий продольному распространению воды. Также вместо пудры могут применяться гигроскопичные ленты.
На сегодняшний день силовые кабели с пластмассовой изоляцией производятся на напряжение до 500 кВ.
Одна из конструкций силового кабеля с пластмассовой изоляцией представлена на рис. 1.12.
Рис. 1.12. Конструкция кабеля с пластмассовой изоляцией:
1 – жила алюминиевая уплотненная; 2 – экран по жиле из полупроводящего полиэтилена;
3 – эмиссионный слой; 4 – изоляция (сшитый полиэтилен); 5 – экран по изоляции из полупроводящего полиэтилена; 6 – наполненная сажей крепированная бумага; 7 – свинцовая оболочка
В России, к настоящему времени организовано новое производство кабелей среднего напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена (ПЭ) на четырех российских заводах: «Камкабель» (10 кВ), «Электрокабель» (10–35 кВ), «Кавказкабель» (10 кВ), «Иркутсккабель» (10–35 кВ) и украинском заводе «Южкабель» (10–35 кВ). Освоена технология изготовления таких кабелей еще на двух российских заводах: «Севкабель», «Сарансккабель», причем пуск производства должны были осуществить в 2005 году.
В системе Мосэнерго начиная с 1996 года накоплен положительный опыт монтажа и эксплуатации кабелей с изоляцией из сшитого ПЭ на напряжение 10 кВ, на основе которого было принято решение с 2004 года применять только такие кабели при строительстве новых кабельных линий и реконструкции старых, отказавшись от использования кабелей с пропитанной бумажной изоляцией. Региональные энергосистемы также в большинстве своем взяли курс на использование этих прогрессивных кабелей. Таким образом, набирает темпы процесс замены кабелей с пропитанной бумажной изоляцией на кабели с изоляцией из сшитого ПЭ, предпосылками для которого являются высокие эксплуатационные показатели новых кабелей и наличие их отечественного производства.
С учетом действующего производства фирмы «АББ Москабель» кабели среднего напряжения будут выпускаться на постсоветском пространстве на восьми предприятиях с суммарной производственной мощностью не менее 8,5 тыс. км/год в приведении к трехжильному кабелю, что позволит заменить на рынках продаж 40–50% кабелей с пропитанной бумажной изоляцией на кабели с изоляцией из сшитого ПЭ.
Например, на кольчугинском заводе «Электрокабель», цех по производству кабелей на среднее напряжение с изоляцией из сшитого полиэтилена был построен в рекордно короткие сроки – два с половиной года и в конце декабря 2004 года госкомиссией был принят в эксплуатацию.
На производстве применяются две технологии сшивки ПЭ:
1) пероксидная сшивка;
2) силановая сшивка.
Как показали опыты (ОАО «ВНИИКП») промышленные кабели, изготовленные по технологии силановой сшивки, по уровню электрической прочности не уступают кабелям, изготовленным по технологии пероксидной сшивки.