Кабель из сшитого полиэтилена — отличия, все характеристики, сечения, оболочка

10 технических характеристик кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена. Конструкция и состав.

Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), еще его называют кабель из вулканизированного полиэтилена, начал производиться более 20 лет назад. Сегодня такие кабеля приходят на замену кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией.

В Европе уже практически все новые линии монтируются именно из СПЭ. При этом КЛ со свинцовой броней и вовсе запрещены. Мало того, их даже нельзя оставлять в земле. При ремонте они в обязательном порядке должны быть извлечены из грунта и утилизированы.

Структура сшитого полиэтилена представляет из себя монолитную конструкцию, имеющую измененные электрические и физические характеристики обычного полиэтилена.

Например, если температура плавления обычного полиэтилена около 140 градусов, то у сшитого уже 250 градусов цельсия. Также и диэлектрическая проницаемость у нового материала в 15 раз меньше, чем у бумажно-пропитанной изоляции.

Кроме этого, СПЭ очень твердый материал. Он всего лишь на 5 единиц уступает по твердости стали.

Сшивка полиэтилена может происходить двумя способами:

    химическим
    радиационным – облучением жесткими гамма-лучами

Химический способ в свою очередь также делится на 2 вида:

    пероксидная сшивка

Самый эффективный способ это облучение. Однако после такой обработки в кабеле остается большое количество остаточной радиации. Поэтому такой кабель опасен для обычной эксплуатации.

Одним из главных преимуществ пероксидной сшивки является то, что она делается при помощи катализатора – перекиси дикумила. При механической обработке, например снятии или просто распиливании изоляции у такого кабеля, сразу появляется резкий специфический запах.

Этот запах не переносят ни грызуны, ни насекомые.

При этом не боясь, что его погрызут мыши или крысы.

Изначально после сшивки, в изоляции кабеля находится метан. Поэтому его необходимо выдержать в специальной камере под давлением с температурой 70-80 градусов, чтобы удалить все газы.

Если кабель не качественный, то при монтаже муфт на КЛ из СПЭ возможны возгорания, именно из-за воздействия пламени горелки и метана выделяющегося из оболочки.

При производстве продукции особое внимание уделяется сверхвысокой чистоте полиэтилена. Допускается наличие примесей размером в 5 кубических микрон на 1см3. Это примерно как поместить один теннисный мячик в большом спортзале.

По конструкции кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена чем-то напоминают кабели с отдельно освинцованными жилами. Например БМПИ до 35кв:

Здесь присутствует токоведущая жила круглой формы, на которую нанесен изолирующий слой. А поверх этого слоя идут дополнительные защитные слои.

Ранее, для высокого напряжения использовались и используются маслонаполненные кабели:

    и высокого давления

Однако затраты на эксплуатацию таких сетей очень большие. Практически за 10 лет работы требуется затратить столько же денег, сколько стоит сама кабельная линия.

Конструкция кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена единообразна для всех напряжений 6-10-35-110кв до 500кв включительно. Разница заключается в толщине основной изоляции.

Преимущества кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

Разделка кабеля

На рынке представлено большое количество инструмента от разных производителей. Но специалисты отдают первенство специальным съёмникам. Съёмник — это специальное устройство для быстрого и лёгкого снятия изоляционных слоёв. При этом жилы силового кабеля не повреждаются.

К разделке силового кабеля нужно относиться очень ответственно и скрупулёзно (чтобы не было никаких деформаций жил), так как эта конструкция состоит из многих слоёв. Иначе он может начать сильно перегреваться. В данном процессе используются два съёмника. Каждый из них предназначен для своей задачи. Первый снимает наружную изоляцию. Второй применяется для очистки самой жилы. У каждого инструмента можно менять лезвия. Также есть возможность выбирать глубину прорези.

Технология испытаний

Независимо от вида кабеля, испытания должны проводиться в обязательном порядке. В процессе проверяется соответствие всех характеристик и свойств на соответствие нормам. Раньше такие испытания подразумевали пропуск тока, сила которого была в несколько раз больше, чем номинальная (примерно в 6 раз).

Этот метод отбросили, потому что в процессе поверки у ЛЭП снижались характеристики из-за слишком высокого напряжения. В особенности у тех, которые уже давно использовались и имели плохую изоляцию.

В настоящее время для испытаний используют другую технологию. Её ещё называют «щадящей». При этом методе используют напряжение, которое выше номинального всего в 3 раза. Но при этом частота тока равняется 0,1 Гц. Объёмные заряды не образуются при таких испытаниях. Благодаря этому, нет негативного воздействия на изоляционные слои.

Технология производства

Люди давно знали, что сшитый полиэтилен является отличным изоляционным материалом. Но полный потенциал данного изолятора раскрыли только недавно, так как технология применения в производстве провода была сильно недоработана.

Обычный термопластичный полиэтилен имеет множество недоработок и недостатков, если его использовать в производстве кабелей. Критическая температура — +85 градусов. На пороге +85 он начинает плавиться и изменять свою форму. Изоляционные свойства резко снижаются.

Сшитый полиэтилен не начинает деформироваться даже при +135 градусах. Термит «сшивка» в этой отрасли на самом деле обозначает вулканизацию, то есть нагрев до предельной для материала температуры. В структуре происходят связи на молекулярном уровне. Образуется сетка, благодаря которой у материала появляется термоустойчивость, повышенная прочность, а также повышенная электроизоляционная характеристика.

Виды изоляционных материалов СПЭ

Сшитый полиэтилен может производиться по разным технологиям при изменениях температуры, давления проходящей реакции, а также сопутствующих веществ. При этом получают материалы, которые несколько отличаются по своим свойствам. В электроизоляционной промышленности используются:

  • PEXb – полиэтилен, «сшитый» химическим силановым (или силанольным) способом. В его производстве используются вещества кремневодороды, которые с повышением температуры до 80-90 C участвуют в гидролизе, связывая боковые ответвления полимерных макромолекул. Сравнительно дешевый метод, дает около 65 % сшивки. Был очень распространен на начальном этапе использования полиэтилена в качестве кабельной изоляции, но давал неравномерность распределения свойств по всему объему.
  • PEXa «сшивается» в присутствии перекиси водорода, из-за чего называется «пероксидным», при повышении температуры до 400 C и давления 8-9 атм. Такой метод модификации полиэтилена более сложный и дорогой, но дает до 80 % сшитых молекул и сравнительно равномерное распределение показателей по объему материала. Получил наибольшее применение как высоковольтная изоляция большой толщины.

ВНИМАНИЕ! На данный момент изоляция PEXb разрешена только для кабелей, рассчитанных на напряжение не более 1 кВ. При большем напряжении она имеет меньшую электростойкость, часто дает пробои и быстро приходит в негодность

Для изоляции провода в 10-35 кВ и более используется только материал PEXa!

Как производится

При производстве силовых кабелей (СК) во всём мире применяют две технологии.

Технология сшивки бывает:

Химический способ разделяют на два вида производства, в зависимости от реагентов, которые используют при химических реакциях: это пероксиды и силаны.

Пероксиды, помещённые в среду нейтральных газов, в сочетании с определённым давлением и заданной температурой дают эффект сшивки. Она распространяется по всей толщине и не имеет включений воздуха. Пероксидный метод применяют для выпуска кабелей, рассчитанных на среднее и высокое напряжения.

Важно! Перед испытаниями продукция, изготовленная при помощи пероксидов, должна выдерживаться достаточное время, для того чтобы из изоляции после сшивки вышел метан. Выдержку проводят при температуре 800С, под давлением

Силаны являются активно-поверхностными веществами (органическими соединениями кремния), они устойчиво связывают органическую матрицу и неорганические наполнители. Это более дешёвый способ, при котором изоляцию на жилу накладывают в кремневой кислоте. Силановый метод используют для производства кабелей, эксплуатируемых при низком и среднем напряжениях.

Радиационная технология, хоть и более эффективная, но из-за остаточной радиации применяется для изготовления кабелей для особых условий эксплуатации. Она выполняется путём облучения полиэтилена жёсткими гамма-лучами.

Способы сшивки

Интересно. Используемый в пероксидной технологии катализатор (перекись дикумила) имеет резкий особый запах. Он появляется при попытке механического разрушения изоляции. Насекомые и грызуны его не переносят, что является хорошей защитой от нападок грызущих животных.

Плюсы и минусы пероксидного метода

Кабели с изоляцией из СПЭ начали вводиться в эксплуатацию ещё с середины прошлого века. Японцы стали первопроходцами в этом. На сегодняшний день такая продукция, рассчитанная на среднее напряжение, занимает от 80 до 95% в США, Канаде, Дании и Германии в общем объеме. Япония, Франция, Швеция и Финляндия приблизили этот показатель к 100%. Российские производители продукции для энергетики также взяли курс на выпуск таких надёжных проводников.

Специфика применения и классы продукции

Кабели в защитной изоляционной оболочке из СПЭ, как правило, применяются в линейных электрических сетях, когда необходимо:

  • Обеспечить передачу на удалённые расстояния большой электрической мощности с высокой степенью надёжности;
  • Обустроить трассу, прокладываемую на участках со значительными перепадами по высотам;
  • Выполнить заданные требования по степени экологической защищённости и пожарной безопасности трассы прокладки.

В зависимости от своего назначения и условий применения кабели с СПЭ подразделяются на ряд классов, причём эта классификация проводится с учётом количества жил в каждом конкретном изделии. Так, одножильная кабельная продукция, общепринятая маркировка которой – «ПвП» и «АПвП», рекомендована к применению при прокладке в грунте. Её подвеска в воздухе и укладка в специальные короба открытого типа допускаются лишь при условии соблюдения дополнительных защитных мер, предохраняющих линию от пожара.

Обратите внимание! Все изделия тех же марок, но имеющие в обозначении индексы «г» и «2г», могут прокладываться как в земле, так и в воде при соблюдении специальных защитных мер, исключающих их деформацию. В свою очередь, образцы кабельной продукции, имеющие обозначения «ПвПу» и «АПвПу», предназначаются специально для использования на сложных участках кабельных линий, содержащих:

В свою очередь, образцы кабельной продукции, имеющие обозначения «ПвПу» и «АПвПу», предназначаются специально для использования на сложных участках кабельных линий, содержащих:

  • Более четырёх изгибов с углом поворота свыше 30 градусов;
  • Участки трассы с прямыми пролётами, имеющие более четырёх кабельных переходов, уложенных в трубах свыше 20-ти метров в длину;
  • То же, но при наличии более двух трубных проходов общей длиной отрезка 40 метров или более.

Кабельные изделия таких известных марок, как «(А) ПвВнг-LS» и «(А) ПвПнг-HF», имеют своим назначением так называемую «групповую» прокладку в воздушных средах и кабельных коробах внутри помещений.

При этом, в зависимости от модификации и класса каждой конкретной модели, они предназначаются для эксплуатации в различных условиях задымлённости (плотности дыма), воздействия инертных газов и уровня перенапряжений.

Особенности конструкции

Варианты исполнения

Силовые кабели в полиэтиленовой защитной изоляции предназначаются для эксплуатации в линиях с действующими напряжениями 10-35 кВ (в сетях с различными типами заземлений). По своему конструктивному исполнению, а также по присущим им свойствам эти изделия соответствуют общепринятым в России нормам и требованиям.

Читайте также:  Как установить подрозетник в бетонную стену — частые ошибки и правила. Монтаж розеток без подрозетника, сверление высокопрочного бетона. Крепеж без раствора.

К ним можно отнести ТУ 3530-001-42747015-2005 года, действующие совместно с техническими рекомендациями МЭК 60502-2.

Специфика конструкции кабелей СПЭ проявляется в следующих основных моментах:

  • Эти изделия могут выпускаться как в одножильном, так и в более сложном – трёхжильном исполнении;
  • Для получения нужного количества линий из трёх одножильных кабелей делается плотная скрутка, помещаемая в одну общую изоляцию;
  • Второе из этих исполнений предполагает выпуск готового трехжильного кабеля с общим металлизированным экраном в наружной бронированной оболочке.

Разновидности кабелей из СПЭ

Дополнительная информация. Из этих двух вариантов предпочтение чаще всего отдаётся первому (одножильное исполнение), поскольку в этом случае наблюдается выигрыш по техническим показателям и защитным свойствам.

К особенностям их конструкции также следует отнести:

  • Наличие специальных элементов герметизации, создающих надёжное препятствие на пути распространения влаги вдоль по токопроводящей жиле, а также в зоне металлической оболочки;
  • Присутствие в ней хорошо защищённого экрана, сплетённого на основе медных проволочек и имеющего оговорённые в стандартах сечения;
  • Длительные сроки службы этих изделий при соблюдении правил эксплуатации и хранения, составляющие не менее 30 лет.

Устройство

С вариантом конструктивного исполнения типового одножильного кабеля, рассчитанного на 10-35 кВ, можно ознакомиться на приводимом ниже рисунке.

Устройство одножильного кабеля

В его состав входят следующие обязательные элементы:

  • Алюминиевая, а иногда медная токопроводящая жила округлой формы, состоящая из большого количества уплотнённых проволочек (1);
  • Специальный экранный полупроводящий слой из СПЭ (2);
  • Изоляционная оболочка кабеля (3);
  • Экранная изоляция полупроводящая (4);
  • Отдельная прослойка из электропроводящей бумаги (5);
  • Оболочка-экран, набранная на основе медных проволок, поверх которых наложена лента из того же материала (6);
  • Промежуточный разделяющий слой из ткани с резиной (7);
  • Лента на основе полимера (8);
  • Наружная полиэтиленовая оболочка с повышенными прочностными показателями (9).

Добавим к этому, что нормируемая толщина кабельной изоляции зависит от величины рабочих напряжений, на которые рассчитывается продукция данного класса. Как правило, она указывается в ТУ на выпускаемое изделие.

Технические характеристики кабелей СПЭ

Буквенная аббревиатура проводников указывает на их марку, устройство и варианты исполнения. Она включает в себя индексы, которые описывают состав материалов, из которых выполнены:

Цифры обозначают количество жил, сечение и номинальное напряжение (кВ).

Таблица буквенной маркировки СПЭ-кабелей

Пример такой маркировки, обозначение и расшифровку можно разобрать, обратившись к картинке ниже.

Пример маркировки

Технические характеристики для любой марки продукции можно посмотреть в таблицах. При рассмотрении необходимо учитывать категорию сетей (по МЭК 60183).

К сведению. В таблицах учитываются минимальные сечения экрана, выбранные по значениям токов КЗ (коротких замыканий). С увеличением сечения экрана необходимо делать поправку на длительно допустимые токи, их значение уменьшается.

Технические характеристики проводников для напряжений 6-10 кВ

Особенности включения по типу заземления

Эксплуатация кабельных изделий из СПЭ возможна в следующих условиях:

  • Включение их в сети по схеме с изолированной нейтралью;
  • То же, но с заземлённой нейтралью (ЗН);
  • Эксплуатация в условиях замыкания на землю одной из фаз (ОЗЗ).

Рассмотрим, при каких условиях допускается каждое их перечисленных выше включений:

  • Во-первых, при угрозе длительного воздействия на изоляцию предельных перенапряжений кабель может эксплуатироваться лишь при наличии системы автоматического отключения в режиме ОЗЗ;
  • Во-вторых, в отсутствие защитного отключения нельзя исключить возможность пробоя изоляции на отдельных участках с необходимостью их дальнейшего ремонта или замены;
  • В-третьих, наиболее благоприятные условия для эксплуатации кабельных изделий с СПЭ – включение по схеме с ЗН.

Важно! Последнее условие предполагает наличие систем релейной защиты, срабатывающих на отключение при КЗ на землю. Используемый в таких схемах резистор должен иметь номинальное значение, которое выбирается обычно из следующих соображений

Протекающий через него ток (в точке КЗ на землю) не должен превышать величины фазной утечки наиболее мощного из всех кабельных присоединений

Используемый в таких схемах резистор должен иметь номинальное значение, которое выбирается обычно из следующих соображений. Протекающий через него ток (в точке КЗ на землю) не должен превышать величины фазной утечки наиболее мощного из всех кабельных присоединений.

Применение кабельной продукции из СПЭ в различных заземлённых передающих линиях возможно в тех случаях, если при ОЗЗ обеспечивается:

  • Величина перенапряжений не превышает допустимого нормативами уровня;
  • Возможные перенапряжения действуют в течение ограниченного времени или при условии, что такое воздействие осуществляется в переходном и установившемся режиме.

В заключительной части обзора отметим, что выбор конкретного вида кабельной продукции, соответствующей предполагаемым эксплуатационным режимам, осуществляется ещё на этапе проектирования

При этом особое внимание должно быть уделено соблюдению требований и методик, оговариваемых международным стандартом МЭК

Они затрагивают такие важные технические характеристики кабельных изделий, какими являются их физико-механические параметры, а также возможность работы при низких температурах. В этих требованиях особо оговариваются минимально возможные радиусы изгиба и возможность защиты от высокочастотных э/м воздействий.

Сравнительные характеристики кабелей

Преимущественно кабели выпускаются в одножильном исполнении, а применение различных типов оболочек и возможность герметизации позволяет использовать кабель как для прокладки в земле, так и для кабельных сооружений, в том числе при групповой прокладке.
СПЭ-кабель может заменить кабель с бумажной изоляцией практически во всех случаях, однако на этапе внедрения кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на том или ином предприятии необходимо выделить те области, где их применение имеет наибольший смысл. Для этого проведем короткое технико-экономическое сравнение «обычных» и СПЭ-кабелей. К сожалению из-за различий в затратах на ремонты и содержание кабельных линий для конкретных предприятий, разницу в общих затратах на эксплуатацию оценить затруднительно, поэтому предлагаем сравнивать только первоначальные вложения в кабель.
Для корректного сравнения возьмем кабели с одинаковой пропускной способностью – бумажный АСБ 3х240 10 кВ и три однофазных кабеля АПвП 1х185/25–10 кВ. Сравнительные характеристики кабелей приведены в табл. 1.

Кабель с бумажной изоляцией АСБ 3×240 — 10 кВ

Одножильный кабель с СПЭ изоляцией, ЗхАПвП 1×185/25-10 кВ

Кабели из сшитого полиэтилена

Применять кабели из сшитого полиэтилена (КСПЭ) в мире начали с 1970-х годов 20 века. С тех пор у стран запада накопился опыт в их эксплуатации, испытаниях и монтаже. В странах, где понимают буквы, которые я пишу, использовать данный тип кабелей стали относительно недавно, вследствие чего существует множество вопросов и необходимость раскрыть эту тему подробнее.

Плюсы и минусы кабелей из сшитого полиэтилена

Массовое внедрение КСПЭ вместо маслонаполненных и кабелей с пропитанной бумажной изоляцией связано во первых с более высокими характеристиками новых кабелей и во-вторых с высоким показателем отказов старых кабелей. Показатель отказов характеризуется количеством пробоев изоляции на сто километров. Сам встречал ситуации, когда кабель представляет из себя сплошные муфты, которые ставят после очередного пробоя, а количество муфт растет с каждым новым повреждением. Чем же так хороши КСПЭ.

преимущества кабеля из сшитого полиэтилена над КПБИ

  • низкая удельная повреждаемость

По статистическим данным использования этих кабелей в Германии на напряжении 6-35кВ по сравнению с кабелями пропитанной бумажной изоляцией (КПБИ), показатели повреждения у КСПЭ в два-три раза ниже чем у их бумажных “коллег”. Это в свою очередь снижает затраты на капремонты КЛЭП.

По сравнению с КПБИ, емкость у КСПЭ меньше на 17%, что означает меньший емкостной ток замыкания на землю, да и меньше разряжаться будет такой кабель после испытаний.

большая пропускная способность

Для прохождения больших токов нагрузки у кабеля из сшитого полиэтилена требуется меньшее сечение жил. А допустимая рабочая температура жил составляет 90 градусов, против 70-ти у КПБИ.

Это упрощает прокладку и монтаж данного кабеля.

отсутствие масла и разного рода жидкостей

Здесь сразу множество плюсов. Это и возможность прокладки на разных уровнях, более легкие условия монтажа и установки муфт, отсутствие течи масла, что благоприятно сказывается на окружающей среде.

большая строительная длина

Этот показатель определяется длиной кабеля в барабане, чем он больше, тем меньше нужно муфт при прокладке. Однако, не всегда это хорошо, ведь, бывает, нужно 60 метров, а минимум в барабане 300м, но это уже лирика.

Кабели позволяют производить прокладку без подогрева при температурах до -20 градусов, что несомненно относится к преимуществам.

  • при прокладке в воздухе допускают протекание большего тока, нежели под землей
  • Недостатки кабеля из сшитого полиэтилена

    • отсутствие многолетних данных эксплуатации

    В ходе эксплуатации могут возникать дефекты и факты, для устранения которых потребуются затраты при последующем проектировании кабелей. В случае со старыми типами кабелей, как говорится, все учтено. Однако, с каждым годом актуальность данного пункта будет уменьшаться.
    высокая стоимость

    Высокая стоимость обусловлена сложность самого процесса производства. Однако это может измениться, вопрос когда?

    потери в кабеле из сшитого полиэтилена

    Из-за возможности пропускать ток большей величины и большей возможной рабочей температуры (90 градусов) увеличивается активное сопротивление и связанные с этим потери активной мощности. При присутствии же реактивной нагрузки все еще хуже, потому что одножильные КСПЭ имеют большее индуктивное сопротивление чем трехжильные КБПИ, а следовательно и потери реактивной мощности. При прокладке КСПЭ в линию их индуктивное сопротивление примерно в 1,6 раз больше, чем при прокладке “треугольником”.

    ток в экране одножильного кабеля

    Возникающий в экране одножильного кабеля ток при прокладке трех жил достигает величин равных току жилы. Для уменьшения величины этого тока рекомендуют производить транспозицию экранов. Экранов!, а не кабелей.

    Существенных недостатков не выявлено, а вот достоинств хоть отбавляй. Отсюда приходим к выводу, что КСПЭ высоконадежные элементы энергосистемы, внедрение которых идет на пользу надежности и долговечности работы электросетей.

    Типы кабелей из СПЭ

    КСПЭ выпускаются на средние напряжения 6-35кВ (одно- и трехжильные), высокие и сверхвысокие вплоть до 500кВ (одножильные) с медной или алюминиевой жилой. Чтобы было нагляднее приведем рисунок, на котором покажем вид в разрезе одножильного кабеля из сшитого полиэтилена.

    Состоит одножильный кабель из: токопроводящей жилы (медная или алюминиевая) круглая многопроволочная, внутреннего и внешнего (относительно СПЭ) полупроводящего слоя, сама изоляция из сшитого полиэтилена, экран из медных проволок, окруженный внешним и внутренним разделительным слоем водоблокирующей ленты и оболочка из полиэтилена. При напряжении выше 110кВ выпускаются КСПЭ, в которых три жилы помещены в стальную трубу.

    Маркировки кабелей из сшитого полиэтилена

    Теперь, представив, как примерно выглядит кабель в разрезе, постараемся разобраться с русскими и зарубежными маркировками кабелей и их расшифровками. Для этого сведем собранные данные в табличку.

    ЭлементОбозначениеРасшифровка
    Токопроводящая жиламедная
    А (А)алюминиевая
    ИзоляцияПв (2X)сшитый полиэтилен
    ЭкранЭмедный экран по изолированной жиле
    Эомедный общий экран трехжильных кабелей
    Эоагерметизация общего экрана алюмополимерной лентой
    гпродольная герметизация экрана водонабухающими лентами
    га, 2гпродольная и поперечная герметизация экрана водонабухающими и алюмополимерной лентой
    Бронянет брони
    Бброня из стальных оцинкованных лент
    Кброня из стальных оцинкованных проволок
    Акброня из алюминиевых проволок
    Наружная оболочкаПполиэтилен
    Пуусиленная полиэтиленовая
    Пнг-HF-А(В)полимерная композиция не распространяющая горение по кат. А(В) пожарн.
    ВПВХ пластикат
    Внг-А(В)ПВХ пластикат пониженной горючести
    Внг-LS-А(В), ВнгдПВХ пластикат пониженной горючести с пониженным газо- и дымовыделением
    ов (после экрана)оптические волокна в стальных трубках, встроенные в экран

    Числовые значения, например, 1х240/50 означают одна жила, сечение жилы и сечение экрана в миллиметрах квадратных.

    Как испытать кабель из СПЭ

    В реалиях устанавливающейся эксплуатационной практики, нормы и объем испытаний определялись заводами-изготовителями продукции. Однако, в последних редакциях норм объема испытаний электрооборудования в Беларуси, например, установлены следующие нормы высоковольтных испытаний:

    • испытание жил переменным напряжением частотой 0,1 Гц в течение 15 минут трехкратным номинальному напряжению. То есть для 6-18, для 10-30 и так далее.
    • испытание оболочки выпрямленным напряжением 10 кВ в течение 600 секунд, или 10 минут. Это напряжение прикладывается между металлическим экраном и заземлителем.

    Для испытаний используют специальные высоковольтные установки для подачи переменного напряжения малой частоты. Об этом напишу отдельный материал. ну и естественно до и после испытаний мегаомметром испытываем кабель на 2500В.

    По запросу у заводов-изготовителей можно узнать данные емкостей, сопротивлений активных и индуктивных. Активное сопротивление может изменяться в зависимости от сечения от 0,01 до 0,4 Ом/км, индуктивное (в зависимости от сечения для класса напряжения 6-35кВ) – от 0,08 до 0,2 Ом/км.

    Радиус изгиба кабелей из сшитого полиэтилена должен быть не менее 15 наружных диаметров кабеля для напряжения до 35кВ и двадцати диаметров для напряжения 110-220кВ.

    Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

    Конструкция, технические характеристики и особенности СПЭ кабелей из сшитого полиэтилена

    Кабель из сшитого полиэтилена вошел в практику российских электромонтеров несколько позже других видов проводниковой продукции. Однако он стремительно набирает популярность и все чаще применяется на объектах стран СНГ. Поэтому даже опытным специалистам желательно познакомиться с СПЭ кабелями поближе.

    Достоинства СПЭ

    Изоляция СПЭ кабеля позволяет добиться более хороших эксплуатационных характеристик в сравнении с другими материалами. Улучшению технических свойств проводника способствует сложная технология сшивки молекул полиэтилена. Полученный материал обладает рядом преимуществ:

    1. Изоляция из сшитого полиэтилена выдерживает более высокие температуры в сравнении с устаревшими бумажными кабелями. Поэтому проводники способны перенести больший нагрев. Соответственно по СПЭ кабелю возможно передать к потребителю больший ток и мощность.
    2. Такой проводник легче переносит нагрев, возникающий при токах короткого замыкания. СПЭ кабель выходит из строя при КЗ в 15 раз реже.
    3. Изоляция из сшитого полиэтилена легче резины. Это упрощает его прокладку.
    4. В строении отсутствует масло. Соответственно он не способен высохнуть и потерять электрическую прочность. Вдобавок снижается риск загрязнения окружающей среды.
    5. Продолжительный срок службы более 30 лет. Отчасти это вызвано низкой впитывающей способностью полиэтилена.

    Конструкция проводника

    Кабель из сшитого полиэтилена в первую очередь отличается материалом основной изоляции. В обычном проводнике изолирующий слой выполнен из пропитанной диэлектрическим маслом бумаги и резины. В СПЭ изолятор изготовлен из сшитого полиэтилена. Но это не тот материал, который используется при производстве одноразовых пакетов. Разумеется, и нитками здесь ничего не сшивается.

    Жилы плотно прилегают к полимерному наполнителю. Конструкция исключает образование пустот и складок в теле проводника. Вдобавок полиэтилен крайне плохо впитывает и пропускает воду. Поэтому токоведущие жилы защищены от коррозии и межфазного пробоя.

    Конструкция кабеля из СПЭ к содержанию ↑

    Производство кабелей из сшитого полиэтилена

    Химически сшитый полиэтилен состоит из тех же молекул что и обычный. Однако между ними формируются дополнительные связи атомов углерода. Данная реакция осуществляется с помощью двух методов:

    1. Радиационный. Наиболее дешевый способ производства. Исходное сырье облучается жесткими гамма-лучами. В результате образуются новые химические связи между молекулами. Однако полученный на выходе проводник обладает остаточной радиацией. Поэтому такой метод используют крайне редко.
    2. Химический. Менее опасный. Делится на два подвида: пероксидная и силановая сшивка.

    Пероксидный метод более эффективен. Сшивается до 85% молекул. В качестве реагента выступает перекись водорода. Реакция осуществляется при температуре 200°C.

    Силановый метод позволяет сшить до 70% молекул этилена. В реакции используются катализаторы и вода. Силаны — это соединения кремния с водородом.

    Технические характеристики СПЭ кабелей

    Характеристики СПЭ могут иметь незначительные отличия у различных производителей. Это вызвано отличающимися способами производства и техническими нормами конкретного завода изготовителя. Поэтому перед прокладкой следует внимательно ознакомиться с технической документацией. Обычно она имеется на барабане с проводником. С примерными характеристиками трехжильных кабелей из сшитого полиэтилена можно ознакомиться в таблице.

    Сечение жилы СПЭ кабеля напряжением 6-10 кВ, кв. ммПродолжительные допустимые токи, А
    МедьАлюминий
    50223173
    70273212
    95326253
    120370288
    150414322
    185467365
    240540423
    300607477
    400683543
    500768618
    630858702
    800788

    Важно! При поиске повреждения кабеля специальными приборами (Р5-10 и подобные) необходимо учитывать коэффициент укорочения линии. Этот показатель определяется материалом изоляции, формой жил и другими техническими характеристиками. Для кабелей из сшитого полиэтилена при расчете используют значения коэффициента от 1,5 до 1,67.

    Общая информация о кабеле содержится в его маркировке. Например, АПвП — распространенный вид проводника. Расшифровка букв имеет следующий вид:

    • А — материал токоведущей жилы — алюминий;
    • Пв — изоляция из сшитого полиэтилена;
    • П — полиэтиленовая наружная оболочка.

    Обозначение силовых кабелей к содержанию ↑

    Варианты конструктивного исполнения

    Проводники с изоляцией из сшитого полиэтилена производятся на номинальное напряжение от 0,4 до 500 кВ. В алюминиевом исполнении токоведущие жилы обладают сечением от 35 до 800 кв. мм. Медные же образцы производятся сечением от 25 до 630 кв. мм.

    СПЭ проводник обладает 1, 2 или 3 токоведущими жилами. Силовые кабели дополнительно оснащаются наружным слоем из металлической брони. Она выполняет не только защитную функцию, но и препятствует излучению помех от токоведущих жил.

    Низковольтные модели имеют обычную оболочку из сшитого полиэтилена. При напряжении 10 кВ защитный слой выполняется более толстым. А при 110 кВ изоляция усилена дополнительными ребрами жесткости.

    Изоляция АПвПу2г 110 кВт с ребрами жесткости

    В зависимости от исполнения отличаются и противопожарные свойства. Применяемые материалы не поддерживают горение. По пожарной безопасности они соответствуют категории А или В.

    Строение

    Со строением СПЭ проще ознакомится на примере одножильного силового проводника. В середине находится токовод из меди или алюминия. У многожильных кабелей он бывает круглого или треугольного сечения. Далее идет полупроводящий слой. Затем мощная толстая изоляция из сшитого полиэтилена.

    Следующий слой разделительный. Он изготовлен в виде ленты и наматывается на кабель при его производстве. Далее идет медный экран. Дополнительно он усиливается лентами из аналогичного металла. За ним следует влагозащитный слой, изготовленный из прорезиненной ткани или полимерной ленты. Снаружи располагается оболочка из полиэтилена или усиленного ПВХ пластика.

    Дополнительная информация. Предпочтительней использовать кабели с тоководами круглого сечения. Треугольная форма имеет острые грани. Они образуют большую напряженность поля, способную повредить сшитый полиэтилен. Также нет специального инструмента для разделки проводов треугольного сечения. Поэтому приходится делать это вручную при помощи ножа.

    Толщина изолирующего слоя зависит от номинального напряжения трассы и тока, на который она рассчитана. Чем выше напряжение, тем больше вероятность высоковольтного пробоя и межфазного замыкания. А чем больше ток в кабеле, тем сильнее он греется и нуждается в теплоотводе.

    Классификация СПЭ кабелей

    По классу номинально напряжения проводники из сшитого полиэтилена подразделяются на 3 группы:

    1. До 35 кВ — 1-я группа.
    2. 45-150 кВ — 2-я группа.
    3. 220 кВ и выше — 3-я группа.

    По площади сечения токопроводящей жилы:

    1. До 1600 кв. мм — 1-я.
    2. 70-2000 кв. мм — 2-я.
    3. 400-2000 кв. мм — 3-я.

    По количеству токопроводящих жил:

    1. 1 или 3 токовода — 1-я группа.
    2. 1 — 2-я и 3-я группа.

    Кабель силовой с алюминиевыми жилами 10 кВт

    С точки зрения материала токоведущей жилы СПЭ кабеля бывают:

    По типу материала наружной оболочки:

    1. Полимерное покрытие.
    2. ПВХ пластик.
    3. Полиэтилен.

    По типу защиты от механических повреждений:

    1. Бронирование стальными лентами.
    2. Проволокой из стали.
    3. Алюминиевой проволокой.

    Кабель с проволочной броней

    Важно! СПЭ кабели категорически запрещено испытывать постоянным напряжением. Его воздействие приводит к возникновению триингов, которые в последующем приведут к пробою изоляции. Поэтому для высоковольтных испытаний данной проводниковой продукции применяются установки переменного тока.

    Особенности заземления кабельной трассы

    Наружное покрытие СПЭ проводников выполнено из полупроводящего материала. Это необходимо для поиска повреждения оболочки. Однако этот факт создает некоторые сложности при заземлении.

    Если к земле подключаются оба конца кабеля, то при протекании по нему тока на внешней оболочке наводится ЭДС. В результате возникает ток, циркулирующий между землей и полупроводящей оболочкой. Это приводит к лишним и нежелательным потерям активной энергии. Проблема решается разделением линии на 3 участка и транспозицией отрезков полупроводящей оболочки. Для этого выпускаются специальные транспозиционные муфты, которые позволяют выполнить отвод от оболочки отдельным высоковольтным проводом.

    Транспозиционная муфта 110 кв

    Практикуют и другой способ заземления экрана — подключение с одного конца. В таком случае на оставшемся свободным окончании кабеля наводится чрезмерно большое напряжение. Это требует подключения разрядников или ограничителей перенапряжения (ОПН). Их рекомендуется использовать на 6 кВ. Перед испытанием линии все ОПН придется отключать, что крайне неудобно на длинных трассах.

    Трехфазные кабели

    Выпускаются различные модификации трехфазных кабелей. На практике чаще всего используют изделия с отдельным экранированием каждой жилы. Дополнительно у них может быть один общий экран для всего кабеля. Такая комбинация позволяет уменьшить помехи, испускаемые во внешнюю среду.

    Существует и другой способ прокладки. При нем каждая фаза укладывается отдельным кабелем. Такой метод предпочтительней для мощных проводников сечением от 240 кв. мм, ведь проще укладывать 3 тонких кабеля, чем один толстый. Раздельная прокладка трех фаз благоприятно сказывается и на пропускной способности линии. Разведенные друг от друга жилы менее подвержены перегреву и способны пропустить без разрушения больший ток.

    Раздельная прокладка фаз одножильными проводниками

    СПЭ обладает повышенной надежностью. Он проще переносит нагрев, токи короткого замыкания и влажную среду в траншее. Из-за отсутствия масла он невосприимчив к разности высот при прокладке. Такие достоинства позволяют добиться бесперебойности в работе и внушительного срока эксплуатации более 30 лет.

    В то же время достоинства есть и с точки зрения электромонтажников. СПЭ проводник более прост в работе. Он имеет сниженный вес и меньший радиус изгиба. Эти факторы делают его более предпочтительным для монтажа, от простоты и удобства которого зависит стоимость работ.

    Преимущества кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

    Мировые тенденции развития кабельных энергораспределительных сетей среднего напряжения в течение последних десятилетий направлены на внедрение кабелей с теплостойкой экструдированной изоляцией (сшитый полиэтилен и этилен-пропиленовая резина) и замену ими кабелей с бумажной пропитанной изоляцией. В настоящее время в промышленно развитых странах Европы и Америки практически 100% рынка силовых кабелей занимают кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Переход от кабелей с бумажной пропитанной изоляцией (БПИ) к кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), связан со всё возрастающими требованиями эксплуатирующих организаций к техническим параметрам кабелей. В этом отношении преимущества кабелей из СПЭ очевидны.

    Перечислим только некоторые из них:

    • высокая пропускная способность;
    • низкий вес, меньший диаметр и радиус изгиба;
    • низкая повреждаемость;
    • полиэтиленовая изоляция обладает малой плотностью, малыми значениями относительной диэлектрической проницаемости и коэффициента диэлектрических потерь;
    • прокладка на сложных трассах;
    • монтаж без использования специального оборудования;
    • значительное снижение себестоимости прокладки.

    Применение данных кабелей по сравнению с традиционными в поливинилхлоридной изоляции позволяет:

    • Использовать жилы меньшего сечения для передачи равного потока;
    • Увеличить длительно допустимую температуру нагрева жил кабелей до 90°С;
    • Увеличить длительно допустимую температуру нагрева жил кабелей при коротком замыкании до 250°С.

    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 серьезные 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 трехмерную 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 бумажной изоляцией. Кабели выпускаются с многопроволочной круглой медной или алюминиевой жилой, а применение различных типов оболочек и возможность герметизации позволяет использовать кабель как для прокладки в земле, так и для кабельных сооружений, в том числе при групповой прокладке.

    При прокладке в земле применяется оболочка из полиэтилена высокой плотности, обеспечивающая необходимую защиту кабеля от механических повреждений, как при прокладке, так и в процессе эксплуатации. Если необходима герметизация экрана, используется два разделительных слоя водоблокирующих лент под и поверх медного экрана, накладываемых с перекрытием. При прокладке кабеля в кабельных сооружениях применяется оболочка из ПВХ-пластиката пониженной горючести.

    По сумме факторов, кабели с изоляцией из СПЭ более надежны в эксплуатации, требуют меньших расходов на монтаж, реконструкцию и содержание кабельных линий. Это подтверждено почти сорокалетним опытом эксплуатации таких кабелей в большинстве промышленно развитых стран. Например, по данным зарубежных источников, процент электрических пробоев кабелей с изоляцией из СПЭ на два-три порядка меньше, чем у кабелей с БПИ.

    Применение кабелей с изоляцией из СПЭ на напряжение 6-10 кВ позволяет решить многие проблемы по надежности электроснабжения, оптимизировать, а в некоторых случаях даже изменить традиционные схемы сетей Сейчас в США и Канаде доля кабелей с изоляцией из СПЭ составляет 85%, в Германии и Дании — 95%, а в Японии, Франции, Финляндии и Швеции в распределительных сетях среднего напряжения используется только кабель с изоляцией из СПЭ.

    Первым российским производителем кабеля с СПЭ-изоляцией стал Пермский ОАО «Камкабель». В настоящий момент, завод является обладателем новейшего оборудования для производства силовых кабелей из сшитого полиэтилена . Производственный корпус общей площадью 1700 кв.м , оборудован высокотехнологичным оборудованием для вулканизации полиэтиленовой изоляции в азотной среде английской фирмы «PROTON». Расчетная максимальная скорость линии — 50 м/мин. Новое оборудование позволяет выпускать силовые кабели с изоляцией из СПЭ на напряжение 6, 10, 20, 35 кВ в оболочке их полиэтилена и ПВХ-пластиката и в исполнении «нг- LS», сечением от 35 до 800 мм 2 (алюминиевая жила), от 25 до 630 мм 2 (медная жила). На складе ООО «МИКО ГРУПП», расположенном в максимально удобном для клиентов месте, всегда есть полный ассортимент продукции, производимой заводом, так же имеется возможность изготовления более 3000 наименований под заказ. И если ваша фирма идет в ногу со временем, использует новейшие технологии прокладки кабеля, фирма «МИКО Групп» готова полностью удовлетворить вашу потребность в кабельно-проводниковой продукции.

    Алексей Овчинников,
    ООО «МИКО ГРУПП».

    Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена

    Полиэтилен обладает отличными диэлектрическими свойствами, именно поэтому он широко используется для изготовления электрозащиты в виде трансформаторных прокладок и кабельной изоляции. Особенно преуспел в этой области «сшитый» полиэтилен PEX (в ТУ на изготовление кабеля обозначается СПЭ), имеющий уникальные прочностные, термо-и электроизоляционные характеристики. На данный момент кабели из сшитого полиэтилена считаются одними из самых надежных, удобных в использовании и долговечных.

    Основные свойства “сшитого” кабеля

    Состав материала

    Изначальное полиэтиленовое сырье – полимер углеводорода этилена, называемый «полиэтиленом», имеет линейную структуру молекул. Он является неплохим диэлектриком, но неизменно теряет свои свойства при нагревании до температуры плавления +80 – +110 0 C. Подвергаясь процессу «сшивки», то есть модификации на молекулярном уровне, полиэтилен приобретает трехмерную сетчатую структуру (поперечно-сшитую) с появлением боковых межмолекулярных связей. Такое изменение дает ему большую эластичность и повышение прочности на разрыв, а также значительное улучшение изоляционных свойств и стойкости к очень высоким температурам.

    Для изготовления кабеля используется полиэтилен, «сшитый» по следующим двум технологиям, в результате которых получаются несколько разные материалы:

    • PEXb – это более дешевый и наиболее распространенный продукт. Получается «силановым» (силанольным) способом в присутствии кремневодородов и температуры 80-90 0 C, при гидролизе силанольных групп. Имеет около 65% «сшитых» молекул. Кабельная изоляция из него обозначается SXLPE.
    • PEXa – более дорогой материал, имеющий до 75-80 % сшивки и получаемый с помощью перекиси водорода («пероксидный» метод) при повышении температуры до 400 0 C (обозначение изоляции XLPE).

    В целом, прочностные и термостойкие характеристики этих двух веществ примерно одинаковы, но из-за неравномерности сшивки PEXb имеет такое же неравномерное распределение физико-механических свойств по всему объему. Поэтому его термо-и электростойкость при напряжении более 1 кВ получается меньшей, чем для PEXa, и такая изоляция быстро стареет.

    ВНИМАНИЕ! Силановым способом получают кабельную изоляцию, рассчитанную на напряжение не более 1 кВ, а для высоковольтного кабеля на 10-35 кВ и более применяют только PEXa – пероксидный сшитый полиэтилен.

    Технические характеристики

    Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена обладает следующими техническими показателями:

    1. Возможность длительно выдерживать температуру жилы до 90 0 C
    2. Стойкость к повышению температуры в аварийной ситуации до 130 0 C
    3. Максимум возможной температуры жилы при коротком замыкании до 250 0 C
    4. Допустимый ток короткого замыкания, действующий на площади 1 мм 2 :
      • Для жилы из меди – до 144 А,
      • Для алюминия – до 93 А.
    5. Диэлектрическая проницаемость изоляции при t 0 =20 0 C – 2,4
    6. Диэлектрические потери – 0,001.

    Классификация

    Сшитый полиэтилен применяется для изоляции одножильных и трехжильных кабелей в оболочке из других материалов – полиэтилена, стальной и алюминиевой брони и т.п. При этом кабели СПЭ изготавливаются с площадью сечения от 35-ти до 3000 мм 2 , с толщиной изоляции до 35-ти мм. Их принято группировать по возможному для них напряжению, для которых изоляция изготавливается разной слойности и толщины:

    • От 6-ти до 35-ти кВ, с площадью сечения от 35-ти до 1600 мм 2 , толщиной от 3,4 до 8,5 мм,
    • От 45-ти до 150-ти кВ, с площадью сечения от 70-ти до 2000 мм 2 , толщиной от 8,0 до 23,0 мм,
    • Для 220-ти и 330-ти кВ, с площадью сечения от 400 до 2000 мм 2 , толщиной от 20,0 до 28,0 мм

    Также в настоящее время выпускаются высоковольтные кабели, рассчитанные на напряжение от 400 до 550 кВ, с площадью сечения от 630-ти до 3000 мм 2 , толщиной от 27-ми до 35-ти мм.

    Преимущества СПЭ-кабеля

    До изобретения полимерных материалов электропроводные кабели изолировались пропитанной маслом бумагой («маслонаполненный кабель»). Их производство было достаточно трудоемким и дорогим, а применение неудобным: провод был слишком тяжелым и не годился для вертикальной прокладки из-за стекания масла и потери изоляционных свойств при намокании. Появление сшитого полиэтилена произвело революцию в кабельной промышленности, сделав электрические и связные провода намного прочнее, надежнее и дешевле.

    Для СПЭ-изоляции стали возможны:

    • Высокие изоляционные характеристики при минимальных диэлектрических потерях,
    • Увеличение пропускной способности на 20-30% благодаря повышению верхней границы допустимых температур,
    • Термическая устойчивость ситуаций короткого замыкания,
    • Отличная влагоустойчивость кабеля, при которой отпала необходимость в дополнительной его защите,
    • Высокая гибкость провода, позволяющая сгибать его с очень малым радиусом поворота,
    • Уменьшение нагрузки на опорные конструкции за счет уменьшения веса кабеля,
    • Возможность монтажа сетевых систем при отрицательных температурах без предварительного подогрева.

    Производство

    Силовые высоковольтные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена выпускаются ведущими мировыми производителями ABB, NKT Cable, Pirelli и другими. Отечественное производство РФ налажено компанией «Москабель» (Москва), «Севкабель» (С.-Петербург), Украины – «Южкабель» (Харьков).

    При выпуске кабель маркируется как цветовым, так и буквенно-цифровым способом. Цветом обычно обозначают назначение (фазный, защитный, нейтральный), а буквенная маркировка дает полную информацию о материалах, где наличие изоляции из сшитого полиэтилена обозначается как Пв.

    Конструктивно разделяются группы СПЭ-кабельных изделий, маркированных следующим образом:

    • ПвВГ и АПвВГ – это медно-и алюминиевожильные (А) в СПЭ-изоляции, имеют оболочку из поливинилхлорида. Используются в виде одиночных линий при отсутствии вероятности механических повреждений. При прокладке нескольких линий требуют дополнительной огнезащиты.
    • ПвВГнг и АПвВГнг – те же, но здесь в качестве наружной оболочки применяется поливинилхлорид пониженной горючести. Такой кабель в дополнительной огнезащите не нуждается.
    • ПвБбШв и АПвБбШв – кабели с защитой из брони с дополнительной герметизацией. Используются для подземных однолинейных коммуникаций, не зависят от качества грунта, коррозионной активности среды и наличия грунтовых вод.
    • ПвБбШнг и АПвБбШнг – те же с герметизирующим слоем пониженной горючести. Используются для подземной групповой прокладки.

    Читайте также:  Пошаговая инструкция укладки ламината своими руками: особенности работ
    Ссылка на основную публикацию