Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена

В настоящее время на российском рынке кабельно-проводниковой продукции наблюдается стабильное увеличение производства-потребления кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Российское обозначение этих кабелей СПЭ, английское — XLPE, немецкое — VPE, шведское — РЕХ.

Опытом эксплуатации СПЭ-кабелей в разбитых странах уже давно доказаны их большие возможности и преимущества перед БПИ-кабелями. В настоящее время в США и Канаде доля СПЭ-кабелей составляет 85 %. в Германии и Дании — 95 %, а в Японии, Франции, Финляндии и Швеции в распределительных сетях систем электроснабжения используются только СПЭ-кабели.

Отметим основные преимущества СПЭ-кабелей перед кабелями с бумажной пропитанной изоляцией (БПИ-кабелей):

в зависимости от условий прокладки пропускная способность СПЭ-кабелей в 1,2—1,3 раза больше благодаря более высокой допустимой длительной температуре;

термическая стойкость СПЭ-кабелей при токах короткого замыкания (КЗ) выше благодаря большей предельной температуре;

большой срок службы СПЭ-кабеля (по данным заводов-изготовителей более 50 лет);

более легкие условия монтажа СПЭ-кабелей, обусловленные меньшими массой, диаметром, радиусом изгиба, отсутствием тяжелой свинцовой (или алюминиевой) оболочки;

СПЭ-кабели можно прокладывать при отрицательных температурах (до -20 °С) без предварительного подогрева благодаря использованию полимерных материалов для изоляции и оболочки;

отсутствие в конструкции СПЭ-кабелей жидких компонентов уменьшает время и снижает стоимость монтажа;

СПЭ-кабели высоко экологичны благодаря отсутствию утечки масла и загрязнения окружающей среды при повреждении;

высокие диэлектрические свойства изоляции;

СПЭ-кабели не имеют ограничений по разности уровней кабельной трассы.

Обычному термопластичному полиэтилену присущи серьезные недостатки, главным из которых является резкое ухудшение характеристик при температурах, близких к температуре плавления. Изоляция из термопластичного полиэтилена начинает терять форму, электрические и механиче­ские характеристики уже при температуре 85 °С.

Изоляция из сшитого полиэтилена сохраненяет форму, электрические и механические характеристики даже при температуре 130 °С.

Термин «сшивка» или «вулканизация» подразумевает обработку полиэтилена на молекулярном уровне. Поперечные связи, образующиеся в процессе сшивки между макромолекулами полиэтилена, создают трехмерную структуру, которая и определяет высокие электрические и механические характеристики материала, меньшую гигроскопичность, больший диапазон рабочих температур.

В мировой кабельной промышленности при производстве силовых кабелей исполь­зуются две технологии сшивки, принципиальное различие которых заключается в реагенте, с помощью которого происходит процесс сшивки полиэтилена.

Существуют два варианта исполнения СПЭ-кабелей — трехжильный и одножильный. В основном СПЭ-кабели выпускаются в одножильном исполнении (рис. 7).

1 2 3 4 5 6 7 8 9

 

Рис.7 Внешний вид одножильного СПЭ-кабеля

1 — круглая многопроволочная уплотненная токопроводящая жила; 2— экран по жиле из полупроводящего сши­того полиэтилена; 3— изоляция из сшитого полиэтилена; 4— экран по изоляции из полупроводящего сшитого полиэтилена; 5— разделительный слой из полупроводящей ленты или полупроводящей водоблокирующей ленты; 6 — экран из медных проволок, скрепленных медной лентой; 7 — разделительный слой из двух лент кре-пированной бумаги, прорезиненной ткани, полимерной ленты или водоблокирующей ленты; 8— разделительный слой из алюмополиэтиленовой или слюдосодержащей ленты; 9 — оболочка из полиэтилена, ПВХ-пластиката

 

Отличительной особенностью трехжильного исполнения СПЭ-кабеля является наличие экструдированного междуфазного наполнителя 1 из полиэтилена или поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката (рис.8).

Рис.8 Внешний вид трехжильного СПЭ-кабеля

 

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена прокладываются в земле (скрытая прокладка) и воздухе (открытая прокладка). Скрытая прокладка осуществляется в земляных траншеях. Открытая прокладка по территории предприятия выполняется в кабельных сооружениях. Открытая прокладка кабелей в цехах промышленных предприятий производится по опорным конструкциям, изготавливаемым в виде стоек с полками, настенных полок и др.

Прокладка кабельных линий (КЛ) в земляной траншее является одним из наиболее распространенных, простых и экономичных способов прокладки. Глубина заложения КЛ от планировочной отметки должна быть не менее 0,7 м для кабелей напряжением до 20 кВ и не менее 1 м для кабелей напряжением 35 кВ и выше.

Одножильные кабели могут распола­гаться горизонтально в плоскости с рассто­янием между кабелями «в свету» не менее диаметра кабеля d. Одножильные кабели могут собираться в трехфазную группу тре­угольником вплотную. Расстояние между соседними группами кабелей не менее 2d.

Новые высокие технологии, применяе­мые при производстве кабелей, требуют соответствующей арматуры: соединитель­ных и концевых муфт. Широко применяе­мые для БПИ-кабелей свинцовые и эпок­сидные муфты морально устарели и не отвечают основному требованию — надеж­ной работе.

Термоусаживаемые муфты. Принцип термоусадки основан на технологии изго­товления поперечно сшитых полимеров с пластической памятью формы. В комплект термоусаживаемой муфты входят элементы (трубки, манжеты, перчатки, шланги и др.), поставляемые в растянутом состоянии, что позволяет легко их надеть на элементы раз­деланного кабеля. При нагревании пропан-бутановой горелкой происходит усадка этих деталей и плотный охват элементов кабеля, чем создается герметичная и меха­нически прочная конструкция. Темпера­тура усадки составляет 120—150 °С и не является опасной для изоляции кабеля.

Монтаж концевой термоусаживаемой муфты трехжильного кабеля принципи­ально не отличается от монтажа муфты одножильного кабеля. В комплектах муфт для трехжильных кабелей используются термоусаживаемые перчатки, надеваемые на три фазные жилы разделанного кабеля.

При монтаже термоусаживаемых муфт отсутствуют экологически опасные газо­вые выделения, удается уйти от таких эко­логически вредных операций, как пайка и битумное наполнение при монтаже свинцо­вых муфт.

Муфты горячей и холодной усадки сохраняют гибкость кабеля, не разруша­ются при циклических температурных нагрузках и смещениях грунта при смене времен года. Продольное усилие на разрыв муфты составляет 60 % усилия на разрыв кабеля. Стопорные свойства таких муфт позволяют увеличить допустимую раз­ность уровней кабельной трассы для БПИ-кабелей.

Муфты горячей и холодной усадки используются для кабелей с любой изоля­цией, при любом способе прокладки кабе­лей, надежны в эксплуатации (срок службы не менее 30 лет), характеризуются неболь­шим временем монтажа (около 1 ч для оконцевания и около 2 ч для соединения кабелей напряжением 6—10 кВ). Напряже­ние на КЛ может подаваться сразу же после монтажа муфты.

 

Контрольные вопросы

 

1. Как поставляют кабели потребителям?

2. Как транспортируют барабаны с кабелем?

3. Каковы рекомендуемые размеры траншей в зависимости от числа размещаемых в них кабелей?

4. Из каких операций состоит прокладка кабельной линии в траншее?

5. Назовите основные способы прокладки кабелей?

6. Чем обусловлен выбор способа прокладки кабельных линий?

7. Какие сооружения относятся к кабельным?

8. Какие основные преимущества СПЭ-кабелей в сравнении с БПИ-кабелеями?

9. Есть ли отличия монтажа СПЭ-кабелей и БПИ-кабелей?

Глава 2