XLPE-isolerede kabler: enhed, design, fordele, applikationer

I øjeblikket er der en konstant stigning i produktionen og forbruget af kabler med XLPE-isolering på det russiske marked for kabel- og ledningsprodukter. Den russiske betegnelse for disse kabler er XLPE, den engelske er XLPE, den tyske er VPE, og den svenske er PEX.

Lad os bemærke de vigtigste fordele ved kabler med XLPE-isolering (XLPE-kabler) i forhold til kabler med imprægneret papirisolering (BPI-kabler):

• afhængigt af lægningsforholdene er gennemløbet af XLPE-kabler 1,2-1,3 gange højere på grund af den højere tilladte langtidstemperatur,

• den termiske modstand af XLPE-kabler ved kortslutningsstrømme (SC) er højere på grund af den højere begrænsningstemperatur, de specifikke nedbrud af XLPE-kabler er 10-15 gange lavere end dem for BPI-kabler,

• lang levetid for XLPE-kabel (leveret af producenter i mere end 50 år),

• lettere betingelser for installation af XLPE-kabler på grund af lavere vægt, diameter, bøjningsradius, fravær af tung bly (eller aluminium) kappe,

• XLPE-kabler kan lægges ved negative temperaturer (op til -20 ° C) uden forvarmning på grund af brugen af ​​polymermaterialer til isolering og kappe,

• fraværet af flydende komponenter i konstruktionen af ​​XLPE-kabler reducerer installationstid og omkostninger,

• XLPE-kabler er ekstremt miljøvenlige på grund af fraværet af olielækage og miljøforurening i tilfælde af fejl,

• hygroskopiciteten af ​​XLPE-kablets strukturelle elementer er meget mindre end BPI-kablets, høje dielektriske egenskaber af isoleringen,

• XLPE-kabler har ingen begrænsninger på niveauforskellen på kabelruten.

Ris. 1. XLPE isoleret kabel

Det vigtigste kendetegn ved XLPE-kabler er deres fundamentalt nye isolering — tværbundet polyethylen... Polyethylen som isolering har været kendt i lang tid. Men konventionel termoplastisk polyethylen har alvorlige ulemper, hvoraf den vigtigste er en kraftig forringelse af ydeevnen ved temperaturer tæt på smeltepunktet. Termoplastisk polyethylenisolering begynder at miste sin form, elektriske og mekaniske egenskaber allerede ved en temperatur på 85 ° C.

XLPE-isolering bevarer sin form, elektriske og mekaniske egenskaber selv ved 130 °C.

Udtrykket «tværbinding» eller «vulkanisering» refererer til behandlingen af ​​polyethylen på molekylært niveau. Tværbindingerne dannet i processen med tværbinding mellem polyethylenmakromolekyler skaber en tredimensionel struktur, der bestemmer materialets høje elektriske og mekaniske egenskaber, lavere hygroskopicitet og et bredere driftstemperaturområde.

I den globale kabelindustri anvendes to tværbindingsteknologier i produktionen af ​​strømkabler, hvor hovedforskellen mellem disse er det reagens, hvormed polyethylen-tværbindingsprocessen finder sted.

Den mest almindelige teknologi er tværbinding med peroxid, når polyethylen tværbindes ved hjælp af specielle kemikalier - peroxider i et neutralt gasmiljø ved en bestemt temperatur og tryk. Denne teknologi gør det muligt at opnå en tilstrækkelig grad af tværbinding. forbinder i hele isoleringens tykkelse og garanterer fraværet af luftindeslutninger. Ud over gode dielektriske egenskaber har den også et bredere driftstemperaturområde end andre kabelisoleringsmaterialer og fremragende mekaniske egenskaber. Peroxidteknologi bruges til fremstilling af mellem- og højspændingskabler.

Mindre almindelig er nulstyrketværbinding, hvor specielle forbindelser (silaner) tilsættes polyethylen for at sikre tværbinding ved en lavere temperatur. Anvendelsessektoren for denne billigere teknologi dækker lav- og mellemspændingskabler.

Den første russiske producent af XLPE-kabler i 1996 var Moskva-virksomheden ABB Moskabel, som brugte peroxid-tværbindingsteknologi. I 2003 blev JSC "Kamkabel" den første russiske producent af XLPE-kabler lavet af silan-tværbundet polyethylen.

Der er to versioner af XLPE-kabler - tre-kernet og enkeltleder. XLPE-kabler er generelt fremstillet i et enkeltlederdesign (fig. 2).

Ris. 2.Eksternt billede af et enkeltleder XLPE-kabel: 1- rund flertråds forseglet strømførende leder, 2- skærm langs kernen lavet af halvledende tværbundet polyethylen, 3- isolering af tværbundet polyethylen, 4- skærm langs isoleringen af ​​halvledende tværbundet polyethylen, 5 - adskillelseslag lavet af halvledende tape eller halvledende vandtætningstape, 6 - skjold af kobbertråde fastgjort med kobbertape, 7 - adskillelseslag af to bånd af crepepapir, gummieret stof, polymertape eller vandtætningstape, 8-adskillende lag af aluminium-polyethylen eller glimmertape, 9-omslag af polyethylen, PVC-plast

Et karakteristisk træk ved den tre-kernede version af XLPE-kablet er tilstedeværelsen af ​​et ekstruderet fasefasefyldstof lavet af polyethylen eller polyvinylchlorid (PVC) plastikblanding.

Brugen af ​​single-core XLPE-kabler gør det først og fremmest muligt at sikre øget pålidelighed af strømforsyningen på grund af en kraftig reduktion i sandsynligheden for en fase-fase kortslutning. Sandsynligheden for samtidig ødelæggelse på ét sted af isoleringen af ​​to strukturelt uafhængige enkeltlederkabler (konnektorer eller endebøsninger) svarer til sandsynligheden for fasefasebeskadigelse af en bus med isolerede samleskinner, dvs. meget lille.

Sandsynligheden for enfasede jordfejl med XLPE-isolerede enkeltlederkabler er meget mindre end med treleder BPI-kabler. Dette opnås både ved designet af single-core XLPE-kabler og af isoleringens overlegne dielektriske egenskaber.

Enkeltlederversionen af ​​XLPE-kabler tillader et tværsnit af strømførende ledninger på op til 800 mm. Kabler med et sådant tværsnit kan med succes konkurrere med samleskinner, der bruges i energiintensive virksomheders strømforsyningssystemer.

Afskærmningen af ​​kabelelementerne er nødvendig for kablets elektromagnetiske kompatibilitet med forskellige eksterne kredsløb og for at sikre symmetrien af ​​det elektriske felt omkring kablets kerne og derfor skabe mere gunstige betingelser for driften af ​​isoleringen. De indre skjolde er lavet af halvledende plast, det ydre skjold er lavet af kobbertråde og strips.

Den ydre beskyttende kappe beskytter kablets indre elementer mod fugtindtrængning og mekanisk beskadigelse under installation og drift. De ydre kapper af XLPE-kabler er lavet af højstyrke polyethylen eller PVC-forbindelse.

Ris. 3. Kabel med XLPE isolering APvPg

Konventionelle alfanumeriske betegnelser (mærkning) af kabler med XLPE-isolering:

• A — aluminiumsleder, ingen betegnelse — kobberleder,

• PV — isoleringsmateriale — tværbundet (vulkaniseret) polyethylen,

• P eller V — hus af polyethylen eller PVC-plast,

• y — forstærket polyethylenskal med øget tykkelse,

• ng — kappe af PVC-forbindelse med lav brændbarhed,

• ngd — kabinet lavet af PVC-forbindelse med lav røg- og gasemission,

• d — langsgående forsegling af skærmen med vandtætte tape

• 1 eller 3 — antallet af ledninger med strøm,

• 50—800 tværsnit af den strømførende ledning, mm2,

• gzh-forsegling af den strømførende ledning, 2 16-35-tværsnit af skærmen, mm,

• 1-500 — nominel spænding, kV.

Betegnelseseksempel: APvPg 1×240 / 35-10-kabel med aluminiumskerne (A), XLPE-isolering (Pv), polyethylenkappe (P), afskærmning (g), massiv (1), ledertværsnit 240 mm skærm tværsnit 35 mm, nominel spænding 10 kV.