Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 12 фото

Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена

Статистика неумолимо свидетельствует, что наиболее повреждаемыми являются силовые кабели с пропитанной бумажно-масляной изоляцией на напряжение до 10 кВ. Во многих странах шёл интенсивный поиск изоляционного материала на основе полимерных композиций, который обладал бы значительными преимуществами и мог бы заменить БПИ. Такой материал был получен на основе полиэтилена и получил название сшитый полиэтилен (СПЭ).

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена призваны заменить морально устаревшие  кабели  с  изоляцией,  пропитанной  маслоканифольным составом.

В большинстве промышленно развитых стран мира на напряжения от 10 до 500 кВ используются кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Особенно широко такие кабели используются на напряжение 10 кВ. В Японии их начали прокладывать уже в пятидесятых годах прошлого века.

В 90-е годы в работу были введены первые кабельные линии напряжением 500 кВ. С 1996 г. международный концерн АББ (Asea Brown Boveri) освоил производство кабелей с СПЭ-изоляцией в России  на предприятии «АББ Москабель», где в настоящее время выпускаются кабели напряжением до 220 кВ включительно. Предприятие «Иркутсккабель» освоил выпуск кабелей с СПЭ-изоляцией напряжением до 35 кВ включительно.

На сегодняшний день кабели среднего напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена занимают 80-85 % рынка в США и Канаде, 95 % - в Германии и Дании, 100 % - в Японии, Финляндии, Швеции и Франции. В последнее время в России ведущие энергосистемы также ориентированы на использование кабелей среднего напряжении  с изоляцией из СПЭ при прокладке новых кабельных линий и замене либо капитальном ремонте старых. Переход от кабелей с БПИ к кабелям с изоляцией из СПЭ, связан со всё возрастающими требованиями эксплуатирующих организаций к техническим параметрам кабелей. В этом отношении преимущества кабелей из СПЭ очевидны.

Перечислим некоторые из них:

- более высокая надёжность в эксплуатации (удельная повреждаемость на 2-3 порядка ниже, чем кабелей с бумажной изоляцией);

- низкие диэлектрические потери (коэффициент диэлектрических потерь 0,001 вместо 0,008);

- большая пропускная способность за счёт увеличения допустимой температуры нагрева жил: длительной (90о С вместо 70о С), при перегрузке (130о С вместо 90о С);

- меньшие расходы  на  реконструкцию  и  содержание  кабельных  линий;

- более высокий ток термической стойкости при коротком замыкании (250о С вместо 200о С);

- высокая стойкость к повреждениям;

- низкая допустимая температура при прокладке без предварительного подогрева (-20о С вместо 0о С);

- низкое влагопоглощение;

- меньший вес, диаметр и радиус изгиба, что облегчает прокладку на сложных трассах;

- возможность прокладки на трассах с неограниченной разностью уровней;

- более экологичный монтаж и эксплуатация (отсутствие свинца, масла, битума)

- более высокий срок службы  (не менее 30 лет);

- большая строительная длина (до 2000-4000 м) при использовании однофазного кабеля.

Своими уникальными свойствами кабели с изоляцией из СПЭ обязаны применяемому изоляционному материалу. Полиэтилен в настоящее время является одним из наиболее применяемых  изоляционных материалов при производстве кабелей. Но изначально термопластичному полиэтилену присущи серьёзные недостатки, главным из которых является резкое ухудшение механических свойств при  температурах, близких к температуре плавления. Решением этой проблемы стало применение сшитого полиэтилена.

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

Конструкция кабелей с изоляцией из СПЭ значительно отличается от традиционных кабелей с БПИ. Кабели выпускаются с многопроволочной круглой медной или алюминиевой жилой, а возможность различных типов оболочек и возможность герметизации позволяет использовать кабель как для прокладки в земле (траншее), так и для кабельных сооружений  ( тоннели, галереи, эстакады), в блоках (трубах), в производственных помещениях (в кабельных каналах, по стенам) в том числе при групповой прокладке.

При прокладке в земле применяется оболочка из полиэтилена высокой плотности, обеспечивающая необходимую защиту кабеля от механических повреждений. Если необходима герметизация экрана, используется два разделительных слоя водоблокирующих лент под и поверх медного экрана.

Выпускаются кабели, предназначенные для прокладки на объектах с  требованиями к пониженному дымогазовыделению (АЭС, метрополитены, крупные промышленные объекты, высотные здания и т.д.).

Конструкция  кабеля напряжением 10 кВ  с круглой многопроволочной уплотнённой токопроводящей жилой приведена на рис. 1.


Конструкция одножильного кабеля с изоляцией из СПЭ

Рис. 1. Конструкция одножильного кабеля с изоляцией из СПЭ

Цифры на рис. 1 означают:

1. Круглая многопроволочная уплотнённая токопроводящая жила,  материал:

– алюминий (А);

– медь.

      2. Экран по жиле из экструдируемого полупроводящего сшитого полиэтилена.

3. Изоляция из сшитого полиэтилена (Пв).

     4. Экран по изоляции из экструдируемого полупроводящего сшитого          полиэтилена.

      5. Слой из полупроводящей водоблокирующей ленты – для кабелей с      

               индексом «r», «2r».

       6. Экран из медных проволок, скреплённых медной лентой. Сечение

 экрана выбирается в зависимости от токов короткого замыкания.

  7. Разделительный слой:

             - для кабелей с индексом «2r»  из водоблокирующей ленты.

        8. Разделительный слой:

               - для кабелей с индексом «2r» из алюмополимерной ленты;

             - для кабелей с индексом  Внr-LS категории А из слюдосодержащей ленты

9. Оболочка:

                - из полиэтилена (П);

                - из полиэтилена увеличенной толщины (Пу);

                - из  ПВХ пластиката (В);

                - из ПВХ  пластиката пониженной пожароопасности.  

         Конструкция трёхжильного кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена приведена на рис. 2.


Конструкция трёхжильного кабеля с изоляцией из СПЭ

Рис. 2. Конструкция трёхжильного кабеля с изоляцией из СПЭ

         Цифры на рис. 2 означают:

1 - многопроволочная уплотнённая токопроводящая жила, алюминиевая или медная;

2 - внутренний экструдированный полупроводящий слой;

3 - изоляция из сшитого полиэтилена;

4 - внешний экструдированный полупроводящий слой;

5 -  слой обмотки полупроводящим полотном;

6 - медный экран;

7 - экструдированная подушка;

8 - броня из двух стальных оцинкованных лент;

9 - наружная оболочка.

      ОАО «Завод «Саранскабель» выпускает силовые кабели с изоляцией из СПЭ на напряжение 6, 10, 20, 35 кВ в оболочке из полиэтилена и ПВХ-пластиката сечением от 35 до 800 мм2 (алюминиевая жила), от 25 до 630 мм2 (медная жила).

СитиКабель напряжением 132 кВ. Это трёхжильный кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена в стальной трубе, рис. 3.


СитиКабель напряжением 132 кВ

Рис. 3. СитиКабель напряжением 132 кВ

Цифры на рис. 3 означают:

1 – медная жила;

2 – изоляция из СПЭ;

3 – водоблокирующий слой;

4 – водозащитный слой из алюмополимерной ленты;

5 -  полиэтиленовая оболочка;

6 – оболочка, скручивающая три жилы вместе;

7 – броня из плоской стальной проволоки;

8 – стальные трубы;

9 – полиэтиленовое покрытие.

В СитиКабеле объединены преимущества газонаполненных кабелей и кабелей с изоляцией из СПЭ. Кабель специально разработан для применения в городских кабельных сетях для повторной и новой прокладки. Основные конструкции были разработаны с учётом возможности использования уже существующих старых труб. Концепция СитиКабеля позволяет проводить дешёвую замену старых кабельных контуров и экономичный и безопасный монтаж кабельных сетей в многолюдных зонах.

Использование СитиКабеля обеспечивает:

- быструю и дешёвую замену кабелей за счёт протаскивания кабелей в уже существующие трубы;

- компактную и прочную трёхжильную конструкцию;

- эксплуатацию без дополнительного обслуживания;

- отсутствие загрязнения окружающей среды.

Кабели напряжением 110 и 220 кВ. В Германии выпускаются одножильные кабели с изоляцией из СПЭ и медным проволочным экраном, герметизированные, с многопроволочной уплотнённой  жилой. При сечении медных или алюминиевых жил от 240 до 1000 мм2  пропускная способность кабелей с медными жилами от 161 до 287 МВА, а алюминиевых – от 127 до 245 МВА. При сечении медных или алюминиевых жил от 1000 до 2500 мм2 их пропускная способность составляет от 377 до 536 МВА и от 298 до 458 МВА соответственно. На рис. 4 представлен кабель с СПЭ-изоляцией на напряжения 110, 220 кВ. Кабель состоит из: 1 – круглой многопроволочной медной или алюминиевой жилы, 2 – полупроводящего слоя по жиле; 3 – изоляции из сшитого полиэтилена; 4 – полупроводящего слоя по изоляции; 5 -  полупроводящей ленты; 6 – экрана из медных проволок; 7 – медной ленты; 8 – полупроводящей ленты; 9 – оболочки из полиэтилена или ПВХ пластиката.


Конструкция кабеля напряжением 110 и 220 кВ

Рис. 4. Конструкция кабеля напряжением 110 и 220 кВ

 с СПЭ-изоляцией

Металлический экран состоит из медных проволок и спирально наложенной поверх них медной ленты. Площадь сечения экрана выбирается по условию протекания токов короткого замыкания. Площадь сечения экрана выбирается по условию протекания токов короткого замыкания. Для обеспечения продольной герметизации в кабелях с индексом «r» используется слой водонабухающего материала. При контакте с водой  этот слой разбухает и формирует продольный барьер, предотвращая, таким образом, распространение влаги при повреждении наружной оболочки. Кабели с индексом «2r» помимо продольной герметизации экрана, имеют оболочку из алюмополимерной ленты, сваренной с полиэтиленовой оболочкой.

Данная конструкция создаёт эффективный барьер, препятствующий проникновению паров воды, а наружная оболочка из чёрного полиэтилена служит как механическая защита.

В настоящее время во всём мире наблюдается существенный рост использования кабельных линий напряжением 110 кВ и выше. В основном они применяются при организации глубоких вводов в центральные районы крупнейших городов.  В табл. 1  приведены данные о крупнейших кабельных объектах последних лет с СПЭ-кабелями. Конструкция кабелей на высокие и сверхвысокие напряжения отличается в основном толщиной изоляции и защитной оболочки. Кабельная жила изготовляется  уплотнённой и герметизированной, а при сечении более 1000 мм2 – сегментированной для уменьшения поверхностного эффекта. Максимальная площадь жилы может составлять 2500 мм2.

Таблица 1. Крупнейшие кабельные объекты

Страна, наименование проекта

Число линий, напряжение, прокладка, число жил х сечение

Протяжённость, км (в однофазном исчислении)

Годы осуществления

Китай, ГЭС Дачаошан пров. Юнань

2, 525 кВ, частично вертикально в шахте глубиной 145 м

2,5

2006

РФ, Бурейская ГЭС

2, 500 кВ, туннель с разницей высот 155 и 293 м

2004

Дания, Afrhus-Aaibord

2, 400 кВ, в грунте, 1 х 2000 мм2

84

2003-2004

США, Сан Хосе

2, 230 кВ, в грунте, 1 х 1267 мм2

57

2003

Великобритания, Лондон

2,420 кВ, в туннеле, 1 х 2500 мм2

60

2002-2005

Испания, Мадрид

2, 400 кВ, в туннеле, 1 х 2500 мм2

72

2001-2003

Германия, Берлин

2, 400 кВ, в глубоком туннеле

32

1997-1998

Дания, Копенгаген, Метрополитен

1, 420 кВ, 1 х 1600 мм2

66

1996-1997

Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 88
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена фото
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 6
Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ)
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 47
АПВББШП - КАБЕЛИ СИЛОВЫЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 46
Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена: устройство
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 60
Силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 79
Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 35
Cached
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 18
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 47
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 64
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 82
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 34
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 93
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 21
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 41
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 60
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 93
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 87
Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена 63