Кабели бумажно полиэтиленовой изоляцией

Кабели бумажно полиэтиленовой изоляцией

Кабели бумажно полиэтиленовой изоляцией

Область применения, технологии сшивки, регламент входного контроля и преимущества силовых кабелей в изоляции из сшитого полиэтилена (СПЭ) по сравнению с силовыми кабелями в бумажно-пропитанной изоляции (БПИ)

Силовые кабели в изоляции из СПЭ применяются для строительства магистральных и внутренних линий электроснабжения энергопринимающих устройств объекта низкого напряжения до 3кВ и среднего напряжения 6-35кВ.

Сегодня на российском рынке кабельно-проводниковой продукции все чаще используют в новых проектах силовые кабели в изоляции из сшитого полиэтилена. Например, силовые кабели в бумажно-пропитанной изоляции низкого напряжения 1кВ марки ААБл, АСБл практически перестали использоваться при строительстве новых кабельных линий (КЛ) и находят применение только при реконструкции старых износившихся КЛ, а также при монтаже коротких вставок в аварийных случаях на КЛ. В филиале Московской кабельной сети ПАО «МОЭСК» при проектировании и строительстве новых кабельных линий низкого и среднего напряжений, а также реконструкции старых магистральных кабельных линий с бумажно-пропитанной изоляцией при замене больших участков трассы применяют преимущественно силовые кабели в изоляции из сшитого полиэтилена марок: АПВбШп(г)-1кВ, АПвПуг-10кВ.

Полиэтилен как изоляция известен достаточно давно. В марте 1963 года в результате длительных экспериментов два инженера исследовательской лаборатории «General Electric», в США изобрели сшитый полиэтилен. Основной особенностью кабелей в изоляции из СПЭ является принципиально новая изоляция — сшитый полиэтилен. Но 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 90 градусов С. Изоляция из СПЭ сохраняет форму, электрические и механические характеристики даже при температуре 130 градусов С.

Термин «сшивка» 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, больший диапазон рабочих температур, меньшую гигроскопичность (т.е. низкой способностью изоляции поглощать водяные пары из воздуха).

В кабельной промышленности при производстве силовых кабелей используют три технологии сшивки, принципиальное различие которых заключается в реагенте, с помощью которого происходит процесс сшивки полиэтилена. Одной из них является радиационная сшивка, но данная технология из-за своей дороговизны и высокого излучения не нашла массового применения и является менее востребованной. Такая технология применялась на заводе Кавказкабель.

Менее используемой является силанольная сшивка, при которой в полиэтилен добавляются специальные смеси — силаны для обеспечения сшивки при более низкой температуре. Эта технология применяется при производстве кабелей низкого и в небольших количествах среднего напряжения.

Большое же распространение получила технология пероксидной сшивки, когда сшивка полиэтилена происходит с использованием специальных химических веществ –пероксидов в среде нейтрального газа при определенной температуре и давлении. Такая технология позволяет получить достаточную степень сшивки по всей толщине изоляции и обеспечить отсутствие воздушных пузырьков. Помимо хороших диэлектрических свойств, это и больший, чем у других кабельных изоляционных материалов, диапазон рабочих температур и отличные механические характеристики. Пероксидная технология сшивки применяется при производстве кабелей среднего и высокого напряжений.

В России производство силовых кабелей в изоляции из СПЭ использующий технологию пероксидной сшивки впервые появилось в 1996 году на территории завода Москабель в г. Москва по инициативе Мосэнерго на совместном предприятии АВВ Москабель.

Первым же российским производителем силовых кабелей в изоляции из СПЭ использующий технологию силанольной сшивки в 2003 году стал завод Камкабель.

Силовые кабели в изоляции из СПЭ до 3кВ изготавливается с медными и алюминиевыми, многопроволочными круглыми и секторными жилами в двух, четырех и пятижильном исполнении. С номинальным сечением жил от 16 до 240 мм квадратных. Силовые кабели используются для прокладки внутриплощадочных сетей от распределительного пункта (РП) до трансформаторной подстанции (ТП) на объекте потребителя мощности.

Силовые кабели в изоляции из СПЭ 6-35кВ также изготавливается с медными и алюминиевыми, многопроволочными круглыми и секторными жилами в одно и трехжильном исполнении. В одножильном исполнении производятся с номинальным сечением от 35 до 1000 кв. мм. В трехжильном исполнении с номинальным сечением от 16 до 240 кв. мм. Силовые кабели на среднее напряжение в основном используются для строительства магистральных и радиальных линий передачи электроэнергии до распределительных пунктов (РП).

Силовые кабели в изоляции из СПЭ используется в различных сферах таких как гражданское и промышленное строительство (жилое малоэтажное и многоэтажное строительство, различные административно-бытовые и физкультурно-оздоровительные комплексы, бизнес центры, детские сады, школы, перинатальные центры, кинотеатры, заводы, торгово-развлекательные комплексы, заправки, розничные магазины, вокзалы, стадионы и т.д.), а также в военно-промышленном комплексе, т.е. везде где требуется технологическое присоединение энергопринимающих устройств объекта заказчика к сетям электросетевой компании для получения необходимой мощности.

Самыми крупными потребителями силовых кабелей в изоляции из СПЭ являются федеральные и муниципальные акционерные электросетевые компании (МОЭСК, ЛОЭСК, ЕЭСК, ОЭК, МОСОБЛЭНЕРГО, КРАСНОДАРЭНЕРГО и др.), а также частные электросетевые компании меньшего размера, имеющие тариф на передачу и распределение электроэнергии (мощности) потребителям. Большим потребителем также, является концерн «РОСЭНЕРГОАТОМ».

Силовые кабели в изоляции из СПЭ низкого напряжения до 3кВ изготавливается по ТУ 16-705.499-2010, ТУ 16.К71-277-98, Нормативным документом является ГОСТ 31996-2012.

Силовые кабели в изоляции из СПЭ среднего напряжения 6-35кВ изготавливается по ТУ 16.К71-335-2004, Нормативным документом является ГОСТ Р 55025-2012.

Преимущества силовых кабелей в изоляции из СПЭ перед силовыми кабелями в БПИ:

  • Низкий показатель отказов, повреждений кабелей в изоляции из СПЭ, который характеризуется количеством пробоев изоляции на сто километров КЛ. Это уменьшает стоимость капитальных ремонтов и обслуживания при длительной эксплуатации КЛ. Часто встречаются ситуации, когда кабель в БПИ представляет из себя сплошные муфты, которые ставят после очередного пробоя, а количество муфт растет с каждым новым повреждением.
  • Большая строительная длина намотки на барабан и меньший вес. Этот показатель измеряется меньшим количеством используемых соединительных муфт по всей длине КЛ и соответственно уменьшает ее расходы на перевозку, хранение, упрощает и ускоряет ее монтаж.
  • Отсутствие масла и тяжелой свинцовой оболочки. Здесь сразу множество плюсов. Это и возможность прокладки на разных уровнях, более легкие условия монтажа и установки муфт, отсутствие течи масла, что является экологичным для окружающей среды. Например, в некоторых странах Европы отрезок кабеля в БПИ даже запрещено класть на землю. Как в принципе и само использование кабеля в БПИ.
  • Большая пропускная способность. Для передачи больших токов нагрузки у кабелей в изоляции из СПЭ требуется меньшее сечение жил, чем у кабелей в БПИ. А допустимая длительная рабочая температура нагрева жил составляет 90 градусов, против 75-ти градусов у кабелей в БПИ. То есть там, где используются кабели в БПИ для передачи энергии с сечением жилы 240 мм квадратных, при замене их на кабели в изоляции из СПЭ сечение жил можно использовать 185 мм квадратных.
  • Высокая морозоустойчивость. Силовые кабели в изоляции из СПЭ позволяют производить монтаж без подогрева при температурах до -20 градусов С, а в некоторых случаях при общении с представителями ряда электромонтажных организаций г. Москвы прокладка осуществлялась при температурах до -25 градусов по С при сохранении физико-механических характеристик кабелей. Монтаж силовых кабелей в БПИ без подогрева производиться только до 0 градусов С. Данное преимущество позволяет круглогодично использовать для прокладки(монтажа) кабели в изоляции из СПЭ.
  • Допустимый нагрев токопроводящей жилы у кабелей в изоляции из СПЭ при коротком замыкании доходит до 250 градусов С, а у кабелей с БПИ до 200 градусов С.

В настоящее время в российских реалиях единственным, но существенным сдерживающим фактором от полного отказа в использовании кабелей в БПИ является то, что при применении кабелей в изоляции из СПЭ предъявляются более высокие требования при монтаже и осторожное обращение при установке кабельных муфт, что требует высокой монтажной культуры, квалификации и обучаемости персонала электромонтажных организаций. В ряде случаев присутствует косность сотрудников проектных организаций неохотно применяющих при проектировании новых объектов силовые кабели в изоляции из СПЭ. В наступившем новом веке и мировом тренде борьбы за экологию в недалеком будущем кабели в изоляции из СПЭ полностью вытеснят кабели в БПИ с энергетического рынка России.

Регламент входного контроля кабелей в изоляции из СПЭ низкого и среднего напряжений.

У электросетевых компаний есть свой внутренний перечень аттестованных производителей кабелей в изоляции из СПЭ разрешенных для монтажа (прокладки) в своих электросетях. В Московской кабельной сети ПАО «МОЭСК» и АО «Объединенная Энергетическая Компания» перечень различается. Соответственно кабель не каждого завода можно использовать в указанных электросетевых компаниях. Предъявляемые требования к регламенту проводимых входных испытаний кабельной продукции низкого и среднего напряжений в АО «Объединенная Энергетическая Компания» намного выше, чем в Московской кабельной сети и в ПАО «МОЭСК» в целом, и отличаются большим количеством испытываемых технических характеристик, параметров, размеров и свойств.

Приведем пример регламента входного контроля АО «Объединенная Энергетическая Компания»:

  • Образцы кабеля для исследования поставляет монтажная организация, выполняющая прокладку кабеля.
  • Для проведения входного контроля с каждого барабана отрезается загерметизированный заводской капой образец длиной не менее 1 метра. Образец должен быть загерметизирован капой с двух сторон,на другом конце капу устанавливает организация производившая отрезку образца. К каждому образцу прикладывается копия паспорта кабеля с барабана. Для кабелей в изоляции из СПЭ низкого и среднего напряжений отбор образцов проводит монтажная организация в присутствии представителей эксплуатирующей организации.

Входной контроль включает в себя:

Проверку маркировки барабана, длины, состояние барабана, крепление наружного и внешнего конца кабеля, состояние капы внешнего и наружного конца кабеля осуществляется представителями монтажной организации в присутствии представителей эксплуатирующей организации.

Для кабелей среднего напряжения осуществляется проверка технических характеристик:

  • Проверка конструкции кабеля.
  • Проверка геометрических параметров кабеля.
  • Проверка физико-механических свойств (проверка степени сшивки).
  • Проверка на отсутствие грубых дефектов изоляционной системы.
  • Идентификация материалов изоляционной системы.
  • Проверка остаточных механических напряжений в изоляции.

Для кабелей низкого напряжения:

  • Проверка конструкции кабеля.
  • Проверка геометрических размеров кабеля.
  • Проверка физико-механических свойств.
  • Идентификация материалов изоляции, оболочки и заполнения не распространяющих горения кабелей.
  • После выполнения указанных работ заполняется протокол и подписывается представителями, проводившими исследования.
  • На основании полученных результатов входного контроля делается заключение о соответствие качества полученной кабельной продукции требованиям и допуску кабельной продукции к применению.

Кабели среднего напряжения: сшитый полиэтилен или бумага?

В настоящее время в России возрос интерес потребителей к новым кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ, XLPE), которые в недалёком будущем заменят кабели с бумажно-пропитанной (БПИ) и поливинилхлоридной (ПВХ) изоляцией. Предприятия, имеющие такие кабельные линии, высоко оценили эксплуатационные преимущества кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Многие российские производители уже модернизировали свои технологии и наладили производство подобных кабелей для отечественных потребителей.

Это объясняется такими важными преимуществами кабелей с изоляцией из СПЭ, как:

  • существенно меньшая повреждаемость при прокладке, что в настоящее время является основной причиной отказов кабельных линий (КЛ);
  • большая пропускная способность кабеля, достигнутая за счёт увеличения допустимой температуры жилы (в зависимости от условий прокладки допустимые нагрузочные токи на 15—25% выше, чем у кабелей с бумажной изоляцией):
    • длительная нагрузка — 90 вместо 70°С;
    • при перегрузке — 130 вместо 90°С;
  • при коротком замыкании обеспечивается больший ток термической устойчивости (250 вместо 200°С);
  • высокая устойчивость к влаге, при этом отпадает необходимость в металлической оболочке;
  • изоляционные электрические характеристики выше, а диэлектрические потери ниже (коэффициент диэлектрических потерь равен 0,001 вместо 0,008);
  • меньше допустимый радиус изгиба кабеля;
  • поскольку для изоляции и оболочки применяются полимерные материалы, то для прокладки кабелей при температуре -20°С его предварительный подогрев не требуется (допустимая температура прокладки кабеля -20°С вместо 0°С);
  • неограниченные возможности по прокладке кабелей на трассах с любой разностью уровней;
  • кабель с изоляцией из СПЭ имеет меньшие габариты и массу — в результате его прокладка, как в кабельных сооружениях, так и в грунте на сложных трассах, становится легче;
  • более экологичный монтаж и эксплуатация (отсутствие свинца, масла, битума);
  • более дешёвая эксплуатация кабеля (ниже затраты на персонал, обслуживающий сеть).

Кабели с бумажно-пропитанной изоляцией, несмотря на достаточно высокие и стабильные электрические характеристики, имеют ряд недостатков:

  • технология изготовления кабеля сложна и трудоёмка;
  • кабель имеет ограничения при вертикальной прокладке, так как наблюдается стекание пропиточного состава;
  • конструкция кабеля довольно тяжёлая, так как её обязательным элементом является металлическая оболочка, которая защищает пропитанную бумагу, теряющую изоляционные свойства при попадании влаги;
  • в случае использования алюминиевой оболочки присутствует проблема её коррозии, что в дальнейшем приводит к отказу кабеля.

Проблема с вытеканием масла из-под оболочки и концевой заделки остаётся актуальной на протяжении всего существования кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией. Именно сложностью её устранения во многом обусловлен переход на использование кабелей со сплошной экструдированной изоляцией, например, из сшитого полиэтилена. Тем не менее именно кабели с БПИ применяются сейчас наиболее широко, по крайней мере, в сетях среднего напряжения. Течь масла приводит к резкому обеднению изоляции, падению как диэлектрических характеристик, так и способности к теплоотводу. В конечном счёте образование течи приводит к отказу в работе кабельной линии.

Все вышеперечисленные недостатки не присущи кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Как показывает практика, использование кабелей с изоляцией из СПЭ на напряжение 10-35 кВ позволяет повысить надёжность электроснабжения потребителей путём оптимизации и реконструкции схем электрических сетей. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена призваны заменить морально устаревшие кабели с пропитанной бумажной изоляцией. Этот процесс в промышленно развитых странах начался в 60-х годах прошлого века. В настоящее время многие страны практически полностью перешли на использование силовых кабелей среднего напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена и имеют положительный опыт их эксплуатации. Так, в США и Канаде они занимают 85% всего рынка силовых кабелей, в Германии и Дании — 95%, а в Японии, Франции, Финляндии и Швеции — 100%, тогда как в России только 25%.

В частности, в Германии было проведено обширное исследование по сбору статистики отказов для оценки эксплуатационных показателей распределительных кабельных систем (РКС). На графике показано количество отказов по причине пробоя изоляции кабелей, находящихся в эксплуатации, в зависимости от года их установки [1]. Начиная с середины 80-х годов прошлого века Германия перешла на применение триингостойкой изоляции из СПЭ, модифицированной сополимерами акрилата.

Статистика отказов кабелей, находящихся в эксплуатации в Германии, в зависимости от года установки

Полученные данные свидетельствуют о повышении надёжности, которая обеспечивается главным образом использованием данного типа изоляции. Как видно на графике, количество отказов в РКС для кабелей с изоляцией из триингостойкого СПЭ в среднем составляет 0,005-0,01 случая на каждые 100 км кабеля в год. Для сравнения: при применении кабелей с БПИ данный показатель на порядок или два выше.

Например, по данным на 2010 год, для Москвы количество отказов всех кабельных линий 6-20 кВ находилось на уровне 11,7 случая на 100 км кабеля в год. Конечно, нужно отметить общий значительный износ кабельных линий, что, естественно, влияет на данные показатели [2].

В настоящее время в российской электроэнергетике физический износ кабельного парка находится на уровне 70-80%, а удельная повреждаемость КЛ в среднем составляет от 4,5 до 12 случаев на 100 км в год [3]. Относительно высокая повреждаемость кабельных линий и значительная протяжённость распределительных кабельных сетей, которая для таких мегаполисов, как Москва, Санкт-Петербург и Новосибирск, составляет соответственно около 57, 44 и 3 тыс. км, заставляют обслуживающий персонал работать в аварийно-восстановительном режиме эксплуатации КЛ. Это практически исключает возможность проведения плановых профилактических работ по своевременному выявлению электрически ослабленных мест в изоляции кабельной системы. Вместо плановых испытаний и своевременной диагностики технического состояния КЛ материальные и людские ресурсы задействуются на трудоёмких аварийно-восстановительных работах (в основном в неудобный зимне-весенний период) по ликвидации повреждений КЛ.

По данным ОАО «Россети», приведённым в «Положении о единой технической политике в электросетевом комплексе», кабельные линии в классах напряжения 0,4-110 (220) кВ в основном повреждаются по следующим причинам:

  • дефекты прокладки — 20%;
  • естественное старение силовых кабелей — 31%;
  • механические повреждения — 30%;
  • заводские дефекты — 10%;
  • коррозия — 9%.

В этой связи небольшая повреждаемость при прокладке, ввиду значительно меньшего веса, а также отсутствие коррозии оболочки кабелей с изоляцией из СПЭ существенно повышают надёжность кабельных линий и снижают затраты на их обслуживание.

ПУТИ СНИЖЕНИЯ СЕБЕСТОИМОСТИ КАБЕЛЕЙ С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СПЭ

Хотя стоимость кабеля и арматуры обычно не превышает 30% от всех затрат на кабельную систему с учётом прокладки, её снижение всегда остаётся актуальным. Для большинства европейских стран вопрос перехода от кабелей с БПИ к кабелям с изоляцией из СПЭ вообще не стоял, поскольку стоимость производства кабелей с БПИ там выше, чем изготовление кабелей с изоляцией из СПЭ. В России же ситуация кардинально отличается: кабели с БПИ дешевле кабелей с изоляцией из СПЭ. Чтобы как-то сократить эту разницу, ведутся поиски путей снижения себестоимости кабелей с изоляцией из СПЭ.

Одним из возможных решений является применение секторной конструкции, аналогичной кабелям с БПИ. Преимущества данной конструкции заключаются в отсутствии необходимости использования заполнения (снижение стоимости и веса кабеля), а также в уменьшении диаметра кабеля (большая длина на барабане). При этом данные кабели обладают существенным недостатком: для монтажа арматуры требуется очень квалифицированный персонал, так как малейшая неточность при сборке приводит к отказу кабельной системы. Именно по этой причине, например, электросетевые компании Германии, а также большинства других европейских стран отказались от применения подобной конструкции, поскольку вероятность отказа кабельной системы в течение короткого срока эксплуатации очень велика.

Другое решение — это использование конструкции с круглыми жилами, но также без заполнения. Эти кабели производит, например, компания Ericsson, кабельное подразделение которой недавно стало частью NKT Cables. В данном случае также снижаются вес и стоимость за счёт неиспользования заполнения, но отсутствуют проблемы, связанные с монтажом. Хотя стоит отметить, что размеры кабеля всё-таки больше по сравнению с кабелем с секторными жилами.

За последние годы в России и странах СНГ кабельными предприятиями было установлено более 15 самых современных линий для производства кабелей с полимерной изоляцией. Данные мощности полностью удовлетворяют потребность в кабелях среднего напряжения. К сожалению, при строительстве новых кабельных линий, замене либо капитальном ремонте старых многие энергетические компании России, за исключением Москвы (с 2004 года) и Санкт-Петербурга, не рассматривают затраты на кабельную систему на весь срок службы, с учётом расходов на её обслуживание, а делают выбор в сторону минимальных единовременных затрат. Тем не менее ввиду существенных преимуществ кабелей с полимерной изоляцией, меньших затрат на их эксплуатацию и растущих потребностей в надёжных и бесперебойных поставках электроэнергии, а также повышающихся требований к экологии переход распределительных сетей России на данный тип кабелей представляется неизбежным и целесообразным.

ЛИТЕРАТУРА

1. Nigel HAMPTON, NEETRAC, Georgia Tech, USA; Rick HARTLEIN, NEETRAC, Georgia Tech, USA; Hakan LENNARTSSON, Borouge Pty, Hong Kong; Harry ORTON, OCEI, Vancouver, BC, Canada; Ram RAMACHANDRAN, The Dow Chemical Company, NJ, USA. LONG-LIFE XLPE INSULATED POWER CABLE // JiCable, 2007.
2. Свистунов А.С., руководитель проектов ОАО «Газпром промгаз». Схема электроснабжения города Москвы на период до 2020 года (распределительные кабельные сети 6-20 кВ) // Доклад на научно-практическом семинаре в рамках выставки CABEX 2011.
3. Лавров Ю.А., к.т.н, заведующий кафедрой техники и электрофизики высоких напряжений НГТУ. Преимущества и недостатки изоляции из сшитого полиэтилена // ttp://www.newchemistry.ru

Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter

Кабели бумажно полиэтиленовой изоляцией

Определимся с понятиями: изоляция — это диэлектрик, которым покрывается каждая токоведущая жила кабеля. Оболочка — это дополнительная защита поверх изолированных жил для механической защиты кабеля. Оболочку рассмотрим отдельно, сейчас пойдет речь об изоляции.

В России используются два основных типа изоляции кабелей: бумажная маслопропитанная и пластмассовая. Первый тип устарел и постепенно заменяется на второй. Считается, что бумажная изоляция лучше подходит для прокладки кабеля в агрессивных условиях среды.

Бумажная маслопропитанная изоляция

Чтобы провод сгибался без повреждения изоляции, бумажную ленту наматывают на жилу с перекрытием 20—30%, чтобы она прилегала к жиле и предыдущему слою с зазором. Зазоры между витками в соседних лентах не должны совпадать, иначе ухудшатся электрические характеристики. Бумага для изоляции делается из сульфатной целлюлозы и пропитывается жидким диэлектриком — маслоканифольным составом.

Читайте также  Что такое автоматический выключатель и зачем он нужен?

Силовой кабель с бумажной изоляцией жил

Бывают кабели для прокладки на вертикальных и крутонаклонных трассах. Их бумажную изоляцию пропитывают нетекучим составом с добавлением церезина. Церезин — воскообразное вещество, образующее с кабельным маслом однородную смесь.

Пластмассовая изоляция

Жилы покрываются пластмассовой изоляцией с помощью экструзии. Это более технологично, чем мотать бумагу, а потом пропитывать и сушить. Пластмассовая изоляция лучше бумажной маслопропитанной по всем параметрам:

Кабель контрольный с пластмассовой изоляцией (КВБбШв)

— большая пропускная способность кабеля за счет увеличения длительно допустимой температуры жилы,

— высокий ток термической устойчивости при коротком замыкании,

— меньше вес и диаметр,

— можно прокладывать кабель на морозе без предварительного подогрева,

— нет ограничений по разнице уровней на трассе (ничего никуда не стечет),

— монтаж проще из-за отсутствия жидких компонентов.

Есть четыре вида пластмассовой изоляции.

ПВХ пластикат

Смесь поливинилхлоридной смолы с пластификаторами и стабилизаторами. Пластификаторы с добавлением антиоксидантов делают изоляцию гибкой и замедляют деградацию удельного электрического сопротивления.

Силовой кабель ВВГ нг с изоляцией из ПВХ пластификата

ПВХ не лучший изолятор, зато устойчив к агрессивным средам. Не поддерживает горения, но горит. Начинает разлагаться при 140° C и выделяет токсичный газ хлороводород. Свойства ПВХ ухудшаются от света, и пигментные добавки не вполне спасают.

ПВХ пластикат — самый популярный вид пластмассовой изоляции кабелей.

Сшитый полиэтилен (СПЭ)

По свойствам примерно то же, что ПВХ пластикат. Изоляция из сшитого полиэтилена применяется только на одножильных и трехжильных кабелях. Преимущество СПЭ перед ПВХ: меньшая толщина диэлектрика при равном рабочем напряжении на линии.

ПвВ — кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена

При использовании СПЭ в конструкцию кабеля включаются два полупроводниковых слоя: по жиле и по изоляции. Это нужно для выравнивания напряженности электрического поля и электромагнитной совместимости кабеля с внешними электрическими цепями.

Сшитый полиэтилен СПЭ отличается от обычного термопластичного ПЭ сохранением механических и электрических свойств при приближении к температуре плавления. Причина: сшивка полимерных нитей на молекулярном уровне с помощью реактивов или радиации. Это как производство термоусадочной трубки, но без раздувки.

Концевые и соединительные кабельные муфты для кабелей с изоляцией ПВХ, сшитого полиэтилена и маслопропитанной бумаги. Перейти в каталог

Резина

Отличается повышенной гибкостью, влагозащитой и стоимостью, делается из каучуков. Силовые кабели в резиновой изоляции соединяют подвижные элементы с электросетью.

Кабель в резиновой изоляции имеет избыточный диаметр из-за округлой формы. Резина боится света и со временем теряет эластичность.

Кабеля КГ-Т силовой с изоляцией из резины

Помимо каучуковой, есть кремнийорганическая резина: кроме гибкости, она обладает повышенной термостойкостью.

Фторопласт

Максимально сильный диэлектрик, стойкий к высоким температурам и агрессивным средам. Фторопластовая изоляция очень дорогая, поэтому используется либо в жестких условиях эксплуатации, либо для высоковольтных греющих кабелей.

При равных габаритах кабели во фторопластовой изоляции передают большую мощность, чем кабели в СПЭ изоляции, не говоря уж о ПВХ.

Выводы

Кабели с бумажной маслопропитанной изоляцией используются ради совместимости со старыми кабельными линиями и постепенно уступают место более технологичным кабелям с пластмассовой изоляцией.

Самые популярные виды пластмассовой изоляции — поливинилхлорид и сшитый полиэтилен. Резиновая и фторопластовая изоляция используется для специфических условий эксплуатации.

Типы изоляции силовых кабелей: достоинства и недостатки

Особенности пластмассовой изоляции кабеля

Пластмасса как изоляционный материал упрощает технологию изготовления, прокладку и монтаж силовых кабелей. Пластмассовую изоляцию кабеля чаще всего выполняют из ПВХ либо СПЭ (сшитого полиэтилена).

Полиэтилен хорошо подходит для изолирования высоковольтных кабелей. Такой изоляционный вид имеет ряд достоинств:

  • диапазон рабочих температур больше, чем у проводов с другим типом изоляции;
  • экологическая безопасность (кабель можно прокладывать на любых объектах, практически без техобслуживания использовать кабельные линии);
  • стойкость к воздействию кислот, щелочей и влаги;
  • работы по монтажу и прокладке данных кабелей могут выполняться без дополнительного подогрева с радиусом изгиба до 15 наружных диаметров и при однократном изгибе — до 7,5 при температуре от -15 до -20°C;
  • одинаковая легкость прокладки в разных зонах (и на сложных трассах, и в кабельных сооружениях);
  • прочность (повреждаемость на несколько порядков ниже, если сравнивать с бумажной изоляцией);
  • кабель можно прокладывать по пересеченной местности.

Диэлектрические свойства СПЭ довольно высокие. От метода изготовления зависит плотность полиэтилена. Так, высокоплотный СПЭ обладает хорошей механической стойкостью и высокой температурой плавления. Он теряет эластичность при температуре от 140°C, в то время как низкоплотный — всего при 105°С.

Добавки органических перекисей и дальнейшая вулканизация делают СПЭ стойким к растрескиванию, а также способствуют повышению температуры его плавления.

Особенности ПВХ-изоляции кабеля: достоинства и недостатки

Кабель с поливинилхлоридной изоляцией обычно прокладывают в зданиях, а не под открытым небом, поскольку он не рассчитан на сильные морозы и вредное воздействие ультрафиолета. Тем не менее, разработан ряд модификаций, которые способны выдерживать температуру до -60 °С. Для защиты от солнца кабель прокладывают в трубах.

Данные силовые кабели с пластмассовой изоляцией обладают высокой устойчивостью к повреждениям, а также не возгораются. Добавление таких пластификаторов, как тальк, карбонат кальция и каолин повышают их эластичность и стойкость к морозам.

Кабель с ПВХ-изоляцией отличается рядом достоинств:

  • отличная пропускная способность;
  • высокий допустимый ток нагрузки (по сравнению с аналогами с бумажной изоляцией — на 30% выше);
  • экологическая безопасность;
  • малый вес, средний диаметр и большой радиус изгиба позволяют эксплуатировать кабель на сложных трассах;
  • высокий ток термической стойкости при коротком замыкании (до 250 °С);
  • незначительный показатель потерь в изоляции (0,001).

Из недостатков необходимо выделить два:

  • под действием ультрафиолетовых лучей активизируется процесс старения;
  • отсутствует стойкость к воздействию высоких температур.

Бумажная и резиновая изоляция

Бумажная изоляция кабеля отличается длительным сроком эксплуатации, хорошими электрическими свойствами, невысокой ценой и выполняется из многослойной кабельной бумаги повышенной прочности, содержащей сульфатную целлюлозу в своей основе. Этот тип изоляции подходит для кабелей напряжением до 35 кВ. Металлическая оболочка защищает от проникновения влаги внутрь кабеля, поэтому такое изделие можно использовать в сырой среде, а при наличии дополнительной защиты и под водой.

Кабель в резиновой изоляции обладает почти полной негигроскопичностью и хорошей гибкостью. Из недостатков следует выделить потерю эластичности со временем, низкую рабочую температуру жилы (около 65°С) и более высокую стоимость в сравнении с иными типами изоляции.

МТД «Энергорегионкомплект» предлагает качественную проводниковую и кабельную продукцию от завода «Энергокабель». Вы сможете приобрести следующую продукцию:

  • контрольный кабель;
  • провода силовые;
  • осветительные шнуры и провода.

Силовые высоковольтные кабели с бумажной изоляцией в свинцовой оболочке и кабельные муфты

Силовые кабели предназначаются для передачи и распределения электроэнергии по району и для подводки ее к токоприемникам.

Хотя кабельные более дорогие в процессе прокладки, чем воздушные линии, они все чаще используются в качестве приоритетного решения. Сегодня высоковольтные кабели в основном эксплуатируются на уровнях напряжения 380 кВ, 110 кВ, 35кВ, 20 кВ, 10 кВ и 400 В.

В то время как сегодня производятся почти только кабели с пластиковой изоляцией и оболочкой из сшитого полиэтилена, классический высоковольтный кабель представляет собой так называемый бумажный свинцовый кабель.

Кабели из сшитого полиэтилена начали широко прокладывать еще до 1980-х годов, хотя в некоторых странах этот процесс начался позже. Одна особенно примечательная особенность этого уровня напряжения — огромное разнообразие альтернативных типов полимерных кабелей.

Силовые кабели с бумажной изоляцией (слева) по сравнению с кабелем из сшитого полиэтилена

Кабели силовые с пропитанной бумажной изоляцией

Свинцовые кабели с бумажной изоляцией имеют практически одинаковую базовую структуру для уровней напряжения от 400 В до 35 кВ. Они использовались для передачи энергии с момента появления систем первого электроснабжения в конце XIX века.

Бронированный силовой кабель в свинцовой оболочке начала XX века

Для рабочего напряжения до 35 кВ включительно такие кабели изготавливались с изоляцией из пропитанной масло-канифольным составом кабельной бумаги в свинцовой оболочке и броне в зависимости от условий прокладки.

Кабели и провода, прокладываемые на кораблях, применяемые в добывающей и обрабатывающей промышленности и в сельском хозяйстве, делались преимущественно с резиновой или пластмассовой изоляцией в гибком шланге из резины или полихлорвинила.

По числу жил различают силовые кабели: одно-, двух-, трех- и четырехжильные. Токопроводящие жилы могут быть одно и многопроволочные, а по форме — круглые, секторные, сегментные и овальные.

Как уже было сказано выше, трехжильный освинцованный кабель на напряжение до 6 кВ появился в конце XIX века. Сначала это был кабель с круглыми медными жилами, толстым слоем бумажно-пропитанной изоляции на жилах и такой же толщины общим (поясным) слоем изоляции поверх скрученных вместе изолированных жил, т. е. под свинцовой оболочкой.

Пример свинцового кабеля на рекламе Kabelwerke Brugg с 1927 года

Прокладка кабеля напряжением 30 кВ в Германии в 1928 году

Развитие силового кабеля шло по линии повышения рабочего напряжения кабеля и надежности его работы, однако, не за счет дальнейшего увеличения толщины изолирующего слоя, а за счет повышения качества и улучшения использования изолирующего материала в кабеле.

Улучшение экономических показателей кабеля, т. е. в первую очередь снижение его стоимости, определялось экономией основных материалов за счет лучшего их использования и улучшения технологического процесса (сокращение производственного цикла, снижение отходов и брака в производстве).

В двадцатых годах XX века круглые жилы в многожильных силовых кабелях были заменены жилами сегментной и секторной формы, так как уровень кабельного производства настолько повысился к этому времени, что появилась возможность изготовлять надежные в эксплуатации силовые кабели с жилами некруглой формы до 10 кВ включительно.

Основным типом силового кабеля с бумажной пропитанной изоляцией является кабель с секторными жилами.

Этот кабель имеет слой изоляции на каждой жиле (фазовая изоляция) и общий слой изоляции поверх трех скрученных вместе изолированных жил (поясная изоляция). Такой кабель называется кабелем с поясной изоляцией или по виду электрического поля в нем — кабелем с нерадиальным полем, а по типу пропитки — кабелем с вязкой пропиткой.

Для обозначения кабеля этого типа употребляются условные обозначения (марки) в зависимости от рода брони и наружного покрова, например:

  • СГ— кабель без брони и каких-либо покровов поверх свинца,
  • СА — поверх свинцовой оболочки наложен слой асфальта,
  • СБ — поверх свинца наложена броня из двух стальных лент и покров из пропитанной битумом кабельной пряжи (джута),
  • СБГ — то же, что и в предыдущей конструкции, но без джутового покрова поверх брони,
  • ОП и СK — кабель с броней из плоских или круглых проволок.

Первая буква марки указывает на наличие оболочки, а последняя — на род защитных покровов.

С целью экономии свинца за счет уменьшения диаметра в многожильных силовых кабелях (двух-, трех- и четырехжильных) токопроводящие жилы кабеля делают не круглой, а секторной или сегментной формы.

Трехжильный кабель с секторными жилами имеет примерно на 15% меньший диаметр, чем кабель с круглыми жилами такого же сечения. Экономия на свинце, полученная в результате введения секторных жил, в трехжильных кабелях в среднем может быть оценена в 20%.

Жилы трехфазного кабеля могут иметь форму овала, приближающегося к эллипсу. Преимущество такой формы жилы состоит в том, что овальная жила не имеет таких острых углов, как секторная жила.

Применение жилы овальной формы в кабелях высокого напряжения 35 кВ может обеспечить до некоторой степени компенсацию тепловых изменений пропитывающего состава в изолирующем слое кабеля и тем самым повысить качество кабеля.

Основными изолирующими материалами, из которых на кабельном заводе изготовляется изолирующий слой силового кабеля, являются кабельная бумага и прочитывающий состав.

Пропитка бумажного слоя кабеля производится с целью замены воздуха в бумаге и между слоями бумажных лент более прочным в электрическом отношение минеральным маслом или каким-либо другим пропитывающим составом.

Роль бумаги состоит не только в том, что она удерживает пропитывающий состав. Наличие бумаги в изолирующем слое кабеля дает возможность получить изолирующий слой, пробивная прочность которого примерно в 3 раза превышает пробивную прочность пропитывающего состава.

Кабельная бумага, применяемая для изготовления изолирующего слоя силовых кабелей, должна обладать определенными механическими свойствами, обеспечивающими плотное наложение бумажных лент на жилу кабеля, физическими свойствами, необходимыми для правильного проведения процесса пропитки, и не должна содержать примесей, понижающих электрические свойства бумаги после пропитки.

Конструкция кабеля 20 и 35 кВ с поясной изоляцией не может обеспечить достаточной надежности в эксплуатации главным образом из-за наличия тангенциальных составляющих градиента в изоляции кабеля, вызванных нерадиальностью электрического поля.

На это напряжение применяется конструкция с тремя скрученными вместе освинцованными жилами в общей ленточной броне, условно обозначаемая маркой ОСБ. Эта конструкция впервые была предложена в 1923 г. С А. Яковлевым и С М. Брагиным.

Высоковольтный кабель на напряжение выше 20 кВ всегда изготовливался по типу одножильного кабеля, т. е. с радиальным электрическим полем, так как в этом случае надежность работы кабеля при высоком, напряжении имеет особо важное значение.

Для 110 и 220 кВ преимущественно применялись кабели маслонаполненного типа главной особенностью которых является то, что бумажная изоляция этого кабеля пропитывается маловязким минеральным маслом, которое может легко перемещаться вдоль кабеля по центральной полой жиле под влиянием создаваемого в кабеле избыточного давления.

При изменении температуры кабеля легкоподвижное масло позволяет компенсировать с помощью подпитывающей аппаратуры температурные изменения объема в изолирующем слое, которые в кабеле с вязкой пропиткой приводят к образованию пустот и пробою.

Наличие полой жилы дает возможность высушить и про питать кабель в производстве так, что в нем практически не остается никаких пузырьков и включений газа.

По изготовлении кабель наматывается на барабан и присоединяется к специальному бачку с маслом, находящемуся под некоторым положительным давлением. Благодаря такому устройству в кабеле не образуются газовые включения даже при значительных изменениях температуры.

Современный кабель ОСБ-35 3х120 на напряжение 35 кВ

Кабельные муфты

Чтобы кабели можно было соединить с другим оборудованием или друг с другом, предусмотрены кабельные наконечники и соединительные муфты.

Поскольку кабели изготавливаются ограниченной длины, необходима соединительная арматура — так называемые кабельные муфты. Задача кабельной муфты — соединить два конца кабеля друг с другом.

Демонстрационный образец кабельной муфты на 30 кВ из музея в Лейпциге, который в открытом состоянии показывает, как устроено такое кабельное соединение:

Прямое соединение алюминиевого проводника сваривается и обрабатывается алюминиевым напильником. В случае медных проводников так называемые паяльные втулки помещаются на жилы кабеля и припаиваются.

Оголенные металлические жилы вручную оборачивают масляной бумагой шириной от 10 до 30 мм до тех пор, пока толщина изоляции не будет в 2,5 раза больше толщины изоляции кабеля.

Перед намоткой кабельный компаунд и бумагу необходимо нагреть до 130 градусов для того что бы выкипела влага. Для этого использовались открытые печи на древесном угле. Конечно, это было возможно только на открытом воздухе.

Чтобы влага не проникала в гильзы, используется заводская внутренняя гильза из свинца или оцинкованной стали для соединения свинцовых оболочек и их плотной пайки.

Незадолго до окончания процесса пайки в отверстие заливается кабельный компаунд, чтобы избежать образования воздушных карманов.

При проведении процесса пропитки силового кабеля должны быть приняты все меры к тому, чтобы испарить до пропитки оставшуюся в изолирующем слое влагу и наиболее полно пропитать весь изолирующий слой кабеля, сведя до минимума воздушные включения, которые могут образоваться в изолирующем слое во время п ропитки.

Пропитывающий состав должен подвергаться периодической очистке от механических примесей, вакуумной обработке для удаления влаги, приобретенной в процессе пропитки кабеля, и дегазации для удаления растворенного в нем газа (воздуха).

Прежде чем так называемая «свинцовая внутренняя втулка» будет заключена в литой стальной корпус и заполнена изоляцией из смолы, необходимо выполнить металлические соединения между арматурой из стальной полосы и свинцовой оболочкой.

После охлаждения не менее 3 часов установленная розетка может использоваться в течение очень долгого времени (30 лет и более).

Подробнее про устройтсво и технологию монтажа кабельных муфт для силовых кабелей смотрите здесь: Соединительные муфты для силовых кабелей

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Расшифровка маркировок кабелей с изоляцией из СПЭ, ПВХ и БПИ

В быту и на производстве встречается большое количество кабельной продукции, которую производят на гигантах отрасли — кабельных заводах. Рассмотрим отдельные марки, предназначенные для передачи электроэнергии и приведем их характеристики.

Если впервые увидеть все эти наименования, то можно запутаться. Даже, прочитав однажды все расшифровки, мало что останется в голове. Но стоит запомнить основные моменты:

  • вначале идет материал жилы (буква А — алюминиевая жила, нет буквы А — медная). Объяснение конечно так себе, почему не взяли бы букву М? И без того много букофф наверно, иначе не объяснить;
  • чтобы отличить кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена надо сразу же в середине названия искать буквы Пв — это и будет подсказкой;
  • кабели с одинаковой маркировкой могут использоваться на разные классы напряжения — всё дело в сечении жил;
  • 3х50+1х25 — данная запись означает, что в кабеле есть три жилы сечением по 50мм2 и одна 25мм2;

Самыми распространенными являются кабели с изоляцией из СПЭ, ПВХ, БПИ и резины. В основе характеристик и конструкции всех типов кабелей лежат ГОСТы и технические условия.

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена

Если в первых буквах обозначения присутствуют буквы “Пв” — скорее всего это будет кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена. Можете глянуть ГОСТ 16442-80, ГОСТ 31996— 2012.

АПвБбШп, ПвБбШп — применяются на напряжение 1 кВ, изоляция из силанольносшитого полиэтилена с медной или алюминиевой жилой. Выпускаются с числом жил одного сечения 4 или 5, кроме того возможен вариант с тремя жилами одного сечения и четвертой жилой меньшего сечения.

  • А — алюминиевая жила, если буква А отсутствует, значит жилы медные
  • Пв — изоляция жилы из сшитого полиэтилена
  • Бб — Броня из двух стальных лент, без подушки
  • Шп — защитный покров — выпрессованный шланг из СПЭ.

АПвВнг(A)-LS — серия кабелей, которые могут выпускаться на напряжение 1кВ, 6кВ, 10кВ, 20кВ, 35кВ. А марка АПвВнг(A)-HF — на напряжения 64/110 кВ.

  • А — вновь же алюминиевые жилы
  • Пв — изоляция из сшитого полиэтилена
  • В — оболочка из ПВХ пластиката
  • нг — нераспространение горения
  • (А) — категория А по нераспространению горения по ГОСТ Р МЭК 60332-3-22-2005
  • LS — low smoke — низкое дымо и газовыделение

Также можно встретить буквы:

  • HF — (свободно от галогенов — halogen free)
  • FR — (огнестойкость, сопротивление огню — fire resistance)
  • П — оболочка из полиэтилена
  • Пу — оболочка из полиэтилена усиленная
  • г — продольная герметизация водоблокирующими лентами
  • 2г — продольная и поперечная герметизация
  • гж — герметизация жил для кабелей СПЭ выше 110 кВ:
  • Ка, Кс — круглая проволочная броня из Al или алюминиевого сплава
  • А, Аг — оболочка из алюминиевого сплава, гофрированная
  • С — оболочка из свинцового сплава

Кабели с пропитанной бумажной изоляцией

Данные кабели выпускаются до сих пор, хотя не во всех каталогах их можно повстречать, вероятно, кто выпускал, тот и выпускает. А кто не выпускал, тот понимает, что сейчас востребованнее и выгоднее ПВХ и СПЭ, за счет отсутствия тяжелых свинцовых и прочих оболочек. В основе производства ГОСТ 18410-73.

Если вначале аббревиатуры стоит буква Ц — это значит, что пропитывающий состав стекающий, в противном случае — вязкий.

ААБл — пропитанная вязким составом бумажная изоляция; токопроводящая жила однопроволочная (ож) или многопроволочная; на напряжение 1, 6 или 10 кВ (с индексом Ц только на 6 и 10кВ); в качестве экрана — лента электропроводящей бумаги;

  • А — алюминиевая жила
  • А — алюминиевая оболочка
  • Б — броня из пары стальных лент
  • л — слой из пластмассовых лент под броней в подушке
  • 2л — два слоя лент в подушке с броней
  • А — алюминиевая жила
  • А — алюминиевая оболочка
  • Шв — ПВХ защитный шланг
  • А — алюминиевая жила
  • С — свинцовая выпрессованная оболочка
  • Б — броня из двух стальных лент
  • Ц — бумажная изоляция, пропитанная нестекающим составом
  • А — алюминиевая жила токопроводящая
  • С — свинцовая оболочка
  • П — броня из оцинкованных проволок
  • Ш — защитный покров в виде шланга
  • нг — не поддерживает горения
Читайте также  Как покрасить силиконовый чехол для телефона

Кабели с изоляцией из поливинилхлорида или пластиката

Главное раз и навсегда определить для себя что пвх и спэ это разные вещи и не впадать в путаницу. ПВХ более подвержены солнечным лучам и разрушающему действию холодных температур, поэтому их логичнее использовать в таких местах, про которые нельзя сказать словами классика “мороз и солнце — день чудесный”. В свою очередь ПВХ кабели более легкие, чем кабели из сшитого полиэтилена. ГОСТ 31996— 2012 и ГОСТ 16442-80 — те же нормативы, что и на кабели из сшитого полиэтилена.

  • А — al жилка
  • В — изоляция из ПВХ
  • Б — броня из стальных оцинкованных лент
  • б — без подушки
  • Шв — защитный шланг из пвх

АВВГ — не рекомендуется для прокладки в земле

  • А — алюминиевая жила
  • В — поливинилхлоридная изоляция
  • В — оболочка из ПВХ пластиката
  • Г — небронированный

эта расшифровка это вообще смех… Нет брони, значит Г… серьезно?

  • В — ПВХ изолейшен
  • Бб — смотри выше, хотя ладно — броня из лент без подушки
  • Шв — пвх шланг прессованный
  • нг — не распространяет горение при групповой прокладке

КВВГЭнг (напряжение 0,66 кВ)

  • К — контрольный
  • В — изоляция из ПВХ
  • В — оболочка из ПВХ
  • Г — нет брони
  • Э — экран
  • нг — не поддерживает групповое горение
  • КПС — кабель для систем передачи данных, сигнализации
  • В — изоляция ПВХ
  • В — оболочка ПВХ
  • нг — не поддерживает горение при групповой прокладке

    В завершении хочется сказать, что приятно работать с технически подкованными специалистами, которые по марке кабеля могут сразу расшифровать каждую букву и рассказать пару историй из опыта эксплуатации. Будьте такими =)

    2020 Помегерим! — электрика и электроэнергетика

  • Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

    Adblock
    detector