Cabluri izolate XLPE: dispozitiv, design, avantaje, aplicații

În prezent, există o creștere constantă a producției și consumului de cabluri cu izolație XLPE pe piața rusă a produselor din cablu și sârmă. Denumirea rusă a acestor cabluri este XLPE, engleza este XLPE, germană este VPE, iar suedeză este PEX.

Să remarcăm principalele avantaje ale cablurilor cu izolație XLPE (cabluri XLPE) față de cablurile cu izolație din hârtie impregnată (cabluri BPI):

• în funcție de condițiile de pozare, debitul cablurilor XLPE este de 1,2-1,3 ori mai mare datorită temperaturii mai mari admise pe termen lung,

• rezistența termică a cablurilor XLPE la curenți de scurtcircuit (SC) este mai mare datorită temperaturii limită mai ridicate, defecțiunile specifice cablurilor XLPE sunt de 10-15 ori mai mici decât cele ale cablurilor BPI,

• durată lungă de viață a cablului XLPE (furnizat de producători de mai mult de 50 de ani),

• condiții mai ușoare pentru instalarea cablurilor XLPE datorită greutății, diametrului, razei de îndoire mai mici, absenței mantalei grele de plumb (sau aluminiu),

• Cablurile XLPE pot fi așezate la temperaturi negative (până la -20 ° C) fără preîncălzire datorită utilizării materialelor polimerice pentru izolație și manta,

• absența componentelor lichide în construcția cablurilor XLPE reduce timpul și costurile de instalare,

• Cablurile XLPE sunt extrem de prietenoase cu mediul datorită absenței scurgerilor de ulei și a poluării mediului în caz de defecțiune,

• higroscopicitatea elementelor structurale ale cablului XLPE este mult mai mică decât cea a cablului BPI, proprietăți dielectrice ridicate ale izolației,

• Cablurile XLPE nu au restricții cu privire la diferența de nivel a traseului cablului.

Orez. 1. Cablu izolat XLPE

Principala caracteristică a cablurilor XLPE este izolația lor fundamental nouă - polietilena reticulata... Polietilena ca izolație este cunoscută de mult timp. Dar polietilena termoplastică convențională are dezavantaje serioase, principalul dintre acestea fiind o deteriorare bruscă a performanței la temperaturi apropiate de punctul de topire. Izolația din polietilenă termoplastică începe să-și piardă forma, caracteristicile electrice și mecanice deja la o temperatură de 85 ° C.

Izolația XLPE își păstrează forma, caracteristicile electrice și mecanice chiar și la 130 °C.

Termenul „reticulare” sau „vulcanizare” se referă la tratarea polietilenei la nivel molecular. Legăturile încrucișate formate în procesul de reticulare între macromoleculele de polietilenă creează o structură tridimensională care determină caracteristicile electrice și mecanice ridicate ale materialului, o higroscopicitate mai scăzută și un interval mai larg de temperatură de funcționare.

În industria globală a cablurilor, în producția de cabluri de alimentare sunt utilizate două tehnologii de reticulare, principala diferență dintre acestea fiind reactivul cu care are loc procesul de reticulare a polietilenei.

Cea mai comună tehnologie este reticulare cu peroxid, atunci când polietilena este reticulată cu ajutorul unor substanțe chimice speciale - peroxizi într-un mediu gazos neutru la o anumită temperatură și presiune. Această tehnologie face posibilă obținerea unui grad suficient de reticulare. legarea pe toată grosimea izolației și pentru a garanta absența incluziunilor de aer. Pe lângă proprietățile dielectrice bune, are, de asemenea, un interval de temperatură de funcționare mai larg decât alte materiale de izolare a cablurilor și proprietăți mecanice excelente. Tehnologia peroxidului este utilizată în producția de cabluri de medie și înaltă tensiune.

Mai puțin obișnuită este reticulare cu rezistență zero, în care compuși speciali (silani) sunt adăugați la polietilenă pentru a asigura reticulare la o temperatură mai scăzută. Sectorul de aplicare pentru această tehnologie mai ieftină acoperă cablurile de joasă și medie tensiune.

Primul producător rus de cabluri XLPE în 1996 a fost compania din Moscova ABB Moskabel, care a folosit tehnologia de reticulare cu peroxid. În 2003, JSC "Kamkabel" a devenit primul producător rus de cabluri XLPE realizate din polietilenă reticulata cu silan.

Există două versiuni de cabluri XLPE - cu trei fire și cu un singur conductor. Cablurile XLPE sunt în general produse într-un design cu un singur conductor (Fig. 2).

Orez. 2.Vedere exterioară a unui cablu XLPE cu un singur conductor: 1- conductor de curent etanșat cu mai multe fire rotunde, 2- ecran de-a lungul miezului din polietilenă reticulata semiconductoare, 3- izolație din polietilenă reticulata, 4- ecran de-a lungul izolației din polietilenă reticulata semiconductoare, 5 — strat de separare din bandă semiconductoare sau bandă hidroizolatoare semiconductoare, 6 — scut din fire de cupru fixate cu bandă de cupru, 7 — strat de separare din două panglici de hârtie creponată, țesătură cauciucată, bandă polimerică sau bandă impermeabilă, 8 straturi de separare din aluminiu-polietilenă sau bandă de mică, 9-înveliș din polietilenă, PVC-plastic

O caracteristică distinctivă a versiunii cu trei fire a cablului XLPE este prezența unui material de umplutură fază-fază extrudat din polietilenă sau amestec de plastic cu clorură de polivinil (PVC).

Utilizarea cablurilor XLPE cu un singur conductor permite, în primul rând, asigurarea unei fiabilități sporite a sursei de alimentare datorită unei reduceri accentuate a probabilității unui scurtcircuit fază-fază. Probabilitatea distrugerii simultane într-un singur loc a izolației a două cabluri cu un singur conductor neînrudite structural (conectori sau manșoane de capăt) corespunde probabilității de deteriorare fază-fază a unei magistrale cu bare colectoare izolate, adică. foarte mic.

Probabilitatea de defecțiuni la pământ monofazate cu cabluri unipolare izolate XLPE este mult mai mică decât în ​​cazul cablurilor BPI cu trei fire. Acest lucru se realizează atât prin proiectarea cablurilor XLPE unic, cât și prin proprietățile dielectrice superioare ale izolației.

Versiunea cu un singur conductor a cablurilor XLPE permite o secțiune transversală a firelor purtătoare de curent de până la 800 mm. Cablurile cu o astfel de secțiune transversală pot concura cu succes cu barele colectoare utilizate în sistemele de alimentare cu energie electrică a întreprinderilor consumatoare de energie.

Ecranarea elementelor de cablu este necesară pentru compatibilitatea electromagnetică a cablului cu diverse circuite externe și pentru a asigura simetria câmpului electric în jurul miezului cablului și deci pentru a crea condiții mai favorabile funcționării izolației. Ecranele interioare sunt realizate din plastic semiconductiv, scutul exterior este realizat din fire și benzi de cupru.

Mantaua de protecție exterioară protejează elementele interne ale cablului de pătrunderea umezelii și de deteriorarea mecanică în timpul instalării și funcționării. Învelișurile exterioare ale cablurilor XLPE sunt realizate din polietilenă de înaltă rezistență sau compus din PVC.

Orez. 3. Cablu cu izolație XLPE APvPg

Denumiri alfanumerice convenționale (marcaj) ale cablurilor cu izolație XLPE:

• A - conductor de aluminiu, fără denumire - conductor de cupru,

• PV — material izolator — polietilenă reticulata (vulcanizată),

• P sau V - carcasă din polietilenă sau plastic PVC,

• y — carcasă din polietilenă armată cu grosime crescută,

• ng — înveliș din compus PVC cu inflamabilitate scăzută,

• ngd — carcasă din compus PVC cu emisii reduse de fum și gaze,

• d — etanșarea longitudinală a ecranului cu benzi impermeabile;

• 1 sau 3 - numărul de fire cu curent,

• 50—800 secțiune transversală a firului purtător de curent, mm2,

• etanșare gzh a firului care transportă curent, 2 16-35-secțiune transversală a ecranului, mm,

• 1-500 — tensiune nominală, kV.

Exemplu de desemnare: cablu APvPg 1×240 / 35-10 cu miez de aluminiu (A), izolație XLPE (Pv), manta din polietilenă (P), ecranare (g), solid (1), secțiunea conductorului 240 mm. ecran secțiune transversală 35 mm, tensiune nominală 10 kV.