XLPE-eristetyt kaapelit: laite, muotoilu, edut, sovellukset

Tällä hetkellä XLPE-eristeisten kaapelien tuotanto ja kulutus kasvavat jatkuvasti Venäjän kaapeli- ja lankatuotteiden markkinoilla. Näiden kaapeleiden venäläinen nimitys on XLPE, englanninkielinen XLPE, saksalainen VPE ja ruotsinkielinen PEX.

Huomioikaa XLPE-eristeisten kaapeleiden (XLPE-kaapelit) tärkeimmät edut verrattuna kaapeleihin, joissa on kyllästetty paperieristys (BPI-kaapelit):

• asennusolosuhteista riippuen XLPE-kaapeleiden läpijuoksu on 1,2-1,3 kertaa suurempi korkeamman sallitun pitkäaikaisen lämpötilan vuoksi,

• XLPE-kaapeleiden lämpövastus oikosulkuvirroilla (SC) on korkeampi korkeamman rajalämpötilan vuoksi, XLPE-kaapeleiden ominaisrikkomukset ovat 10-15 kertaa pienemmät kuin BPI-kaapeleilla,

• XLPE-kaapelin pitkä käyttöikä (valmistajien toimittamat yli 50 vuotta),

• helpommat olosuhteet XLPE-kaapeleiden asentamiselle pienemmän painon, halkaisijan, taivutussäteen, raskaan lyijy- (tai alumiini-) vaipan puuttumisen vuoksi,

• XLPE-kaapelit voidaan asentaa negatiivisissa lämpötiloissa (jopa -20 ° C) ilman esilämmitystä, koska eristykseen ja vaippaan käytetään polymeerimateriaaleja,

• nestemäisten komponenttien puuttuminen XLPE-kaapeleiden rakenteesta vähentää asennusaikaa ja kustannuksia,

• XLPE-kaapelit ovat erittäin ympäristöystävällisiä, koska niissä ei esiinny öljyvuotoja ja ympäristön saastumista vian sattuessa,

• XLPE-kaapelin rakenneosien hygroskooppisuus on paljon pienempi kuin BPI-kaapelin, eristeen korkeat dielektriset ominaisuudet,

• XLPE-kaapeleilla ei ole rajoituksia kaapelireitin tasoerolle.

Riisi. 1. XLPE-eristetty kaapeli

XLPE-kaapeleiden pääominaisuus on niiden pohjimmiltaan uusi eristys — silloitettu polyeteeni... Polyeteeni eristeenä on tunnettu jo kauan. Mutta tavanomaisella termoplastisella polyeteenillä on vakavia haittoja, joista tärkein on jyrkkä suorituskyvyn heikkeneminen lämpötiloissa, jotka ovat lähellä sulamispistettä. Termoplastinen polyeteenieriste alkaa menettää muotoaan, sähköisiä ja mekaanisia ominaisuuksiaan jo 85 °C:n lämpötilassa.

XLPE-eriste säilyttää muotonsa, sähköiset ja mekaaniset ominaisuutensa jopa 130 °C:ssa.

Termi "silloittaminen" tai "vulkanointi" viittaa polyeteenin käsittelyyn molekyylitasolla. Polyeteenimakromolekyylien välisessä silloittumisprosessissa muodostuneet silloitukset luovat kolmiulotteisen rakenteen, joka määrää materiaalin korkeat sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet, alhaisemman hygroskooppisuuden ja laajemman käyttölämpötila-alueen.

Globaalissa kaapeliteollisuudessa voimakaapeleiden valmistuksessa käytetään kahta silloitustekniikkaa, joiden pääasiallinen ero on reagenssi, jolla polyeteenin silloitusprosessi tapahtuu.

Yleisin tekniikka on silloitus peroksidilla, jolloin polyeteeni silloitetaan erikoiskemikaalien - peroksidien avulla neutraalissa kaasuympäristössä tietyssä lämpötilassa ja paineessa.Tällä tekniikalla saadaan aikaan riittävä silloitusaste. yhdistämällä eristeen koko paksuuden ja takaamaan ilmansulkujen puuttumisen. Hyvien dielektristen ominaisuuksien lisäksi sillä on myös muita kaapelieristysmateriaaleja laajempi käyttölämpötila-alue ja erinomaiset mekaaniset ominaisuudet. Peroksiditeknologiaa käytetään keski- ja suurjännitekaapeleiden valmistuksessa.

Vähemmän yleistä on nollalujuussilloitus, jossa polyeteeniin lisätään erityisiä yhdisteitä (silaaneja) silloittumisen varmistamiseksi alemmassa lämpötilassa. Tämän halvemman teknologian sovellusala kattaa matala- ja keskijännitekaapelit.

Ensimmäinen venäläinen XLPE-kaapeleiden valmistaja vuonna 1996 oli moskovalainen ABB Moskabel, joka käytti peroksidisilloitustekniikkaa. Vuonna 2003 JSC "Kamkabel" tuli ensimmäiseksi venäläiseksi silaanisilloitetusta polyeteenistä valmistettujen XLPE-kaapeleiden valmistaja.

XLPE-kaapeleita on kaksi versiota - kolmijohtiminen ja yksijohtiminen. XLPE-kaapelit valmistetaan yleensä yksijohtimisina (kuva 2).

Riisi. 2.Ulkokuva yksijohtimisesta XLPE-kaapelista: 1- pyöreä monijohtiminen tiivistetty virtaa johtava johdin, 2- suojus sydäntä pitkin valmistettu puolijohtavasta ristisilloitetusta polyeteenistä, 3- eristys silloitettua polyeteeniä, 4-suojus puolijohtavan ristisilloitetun polyeteenin eristystä pitkin, 5 — puolijohtavasta teipistä tai puolijohtavasta vedeneristysnauhasta valmistettu erotuskerros, 6 — kuparinauhalla kiinnitetty kuparilankojen suoja, 7 — kahden kreppipaperinauhan erottava kerros, kumitettu kangas, polymeeriteippi tai vedeneristysteippi, 8-kerros alumiini-polyeteeni- tai kiilleteippiä, 9-kerros polyeteeniä, PVC-muovia

XLPE-kaapelin kolmijohtimisversion erottuva piirre on suulakepuristetun faasifaasitäyteaine, joka on valmistettu polyeteenistä tai polyvinyylikloridi (PVC) muoviseoksesta.

Yksijohtimien XLPE-kaapeleiden käyttö mahdollistaa ensinnäkin virransyötön paremman luotettavuuden varmistamisen, koska vaihe-vaiheoikosulun todennäköisyys pienenee jyrkästi. Kahden rakenteellisesti toisiinsa liittymättömän yksijohdinkaapelin (liittimet tai päätyholkit) eristyksen samanaikainen tuhoutuminen yhdessä paikassa vastaa eristetyillä kiskoilla varustetun väylän vaihevaihevaurion todennäköisyyttä, ts. hyvin pieni.

Yksivaiheisten maasulkujen todennäköisyys XLPE-eristetyillä yksijohdinkaapeleilla on paljon pienempi kuin kolmijohtimisilla BPI-kaapeleilla. Tämä saavutetaan sekä yksijohtimien XLPE-kaapeleiden suunnittelulla että eristyksen erinomaisilla dielektrisillä ominaisuuksilla.

XLPE-kaapeleiden yksijohtiminen versio mahdollistaa virtaa kuljettavien johtojen poikkileikkauksen 800 mm asti. Tällaisen poikkileikkauksen omaavat kaapelit voivat kilpailla menestyksekkäästi energiaintensiivisten yritysten tehonsyöttöjärjestelmissä käytettävien kiskojen kanssa.

Kaapelielementtien suojaus on tarpeen kaapelin sähkömagneettisen yhteensopivuuden kannalta erilaisten ulkoisten piirien kanssa sekä sähkökentän symmetrian varmistamiseksi kaapelin sydämen ympärillä ja siten suotuisampien olosuhteiden luomiseksi eristyksen toiminnalle. Sisäsuojat on valmistettu puolijohtavasta muovista, ulompi suojus on valmistettu kuparilangoista ja -nauhoista.

Ulkoinen suojavaippa suojaa kaapelin sisäosia kosteuden tunkeutumiselta ja mekaanisilta vaurioilta asennuksen ja käytön aikana. XLPE-kaapeleiden ulkovaipat on valmistettu lujasta polyeteenistä tai PVC-yhdisteestä.

Riisi. 3. Kaapeli XLPE-eristyksellä APvPg

Tavanomaiset aakkosnumeeriset merkinnät (merkinnät) kaapeleille, joissa on XLPE-eristys:

• A — alumiinijohdin, ei nimitystä — kuparijohdin,

• PV — eristysmateriaali — silloitettu (vulkanoitu) polyeteeni,

• P tai V - kotelo polyeteenistä tai PVC-muovista,

• y — vahvistettu polyeteenikuori, jonka paksuus on suurempi,

• ng - vaippa PVC-yhdisteestä, jonka syttyvyys on alhainen,

• ngd – PVC-seoksesta valmistettu kotelo, jolla on vähän savu- ja kaasupäästöjä,

• d — näytön pitkittäinen tiivistäminen vedenpitävillä teipillä,

• 1 tai 3 - virtajohtojen lukumäärä,

• 50-800 virtaa johtavan johdon poikkileikkaus, mm2,

• virtaa johtavan langan gzh-tiivistys, 2 16-35-suunnan poikkileikkaus, mm,

• 1-500 — nimellisjännite, kV.

Nimitysesimerkki: APvPg 1×240 / 35-10-kaapeli alumiinisydämisellä (A), XLPE-eristys (Pv), polyeteenivaippa (P), suojaus (g), kiinteä (1), johtimen poikkileikkaus 240 mm. poikkileikkaus 35 mm, nimellisjännite 10 kV.