Устройство и оболочки кабеля из сшитого полиэтилена. Секторные или круглые жилы, что лучше.

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена: устройство, конструкции, преимущества, области применения

В настоящее время на российском рынке кабельно-проводниковой продукции наблюдается стабильное увеличение производства-потребления кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Российское обозначение этих кабелей СПЭ, английское — XLPE, немецкое — VPE, шведское — РЕХ.

Отметим основные преимущества кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ-кабелей) перед кабелями с бумажной пропитанной изоляцией (БПИ-кабелями):

в зависимости от условий прокладки пропускная способность СПЭ-кабелей в 1,2—1,3 раза больше благодаря более высокой допустимой длительной температуре,

термическая стойкость СПЭ-кабелей при токах короткого замыкания (КЗ) выше благодаря большей предельной температуре, удельная повреждаемость СПЭ-кабелей в 10—15 раз ниже, чем у БПИ-кабелей,

большой срок службы СПЭ-кабеля (поданным заводов-изготовителей более 50 лет),

более легкие условия монтажа СПЭ-кабелей, обусловленные меньшими массой, диаметром, радиусом изгиба, отсутствием тяжелой свинцовой (или алюминиевой) оболочки,

СПЭ-кабели можно прокладывать при отрицательных температурах (до -20 °С) без предварительного подогрева благодаря использованию полимерных материалов для изоляции и оболочки,

отсутствие в конструкции СПЭ-кабелей жидких компонентов уменьшает время и снижает стоимость монтажа,

СПЭ-кабели высоко экологичны благодаря отсутствию утечки масла и загрязнения окружающей среды при повреждении,

гигроскопичность конструктивных элементов СПЭ-кабеля значительно меньше, чем БПИ-кабеля, высокие диэлектрические свойства изоляции,

СПЭ-кабели не имеют ограничений по разности уровней кабельной трассы.

Рис. 1. Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена

Основной особенностью СПЭ-кабелей является их принципиально новая изоляция — сшитый полиэтилен . Полиэтилен как изоляция известен достаточно давно. 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 85 °С.

Изоляция из сшитого полиэтилена сохраняет форму, электрические и механические характеристики даже при температуре 130 °С.

Термин «сшивка» или «вулканизация» 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.

В мировой кабельной промышленности при производстве силовых кабелей используются две технологии сшивки, принципиальное различие которых заключается в реагенте, с помощью которого происходит процесс сшивки полиэтилена.

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

Менее распространенной является сила-нольная сшивка, при которой в полиэтилен добавляются специальные смеси (силаны) для обеспечения сшивки при более низкой температуре. Сектор применения этой более дешевой технологии охватывает кабели низкого и среднего напряжений.

Первым российским производителем СПЭ-кабеля в 1996 г. стала московская компания АББ «Москабель», использующая технологию пероксидной сшивки. Первым российским производителем СПЭ-кабеля из силаносшитого полиэтилена в 2003 г. стало ОАО «Камкабель».

Существуют два варианта исполнения СПЭ-кабелей — трехжильный и одножильный. В основном СПЭ-кабели выпускаются в одножильном исполнении (рис. 2).

Рис. 2. Внешний вид одножильного СПЭ-кабеля: 1 — круглая многопроволочная уплотненная токопроводящая жила, 2 — экран по жиле из полупроводящего сшитого полиэтилена, 3 — изоляция из сшитого полиэтилена, 4 — экран по изоляции из полупроводящего сшитого полиэтилена, 5 — разделительный слой из полупроводящей ленты или полупроводящей водоблокирующей ленты, 6 — экран из медных проволок, скрепленных медной лентой, 7 — разделительный слой из двух лент крепированной бумаги, прорезиненной ткани, полимерной ленты или водоблокирующей ленты, 8 — разделительный слой из алюмополиэтиленовой или слюдосодержащей ленты, 9 — оболочка из полиэтилена, ПВХ-пластиката

Отличительной особенностью трехжильного исполнения СПЭ-кабеля является наличие экструцированного междуфазного наполнителя из полиэтилена или поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.

Применение одножильных СПЭ-кабелей позволяет обеспечить прежде всего повышенную надежность электроснабжения за счет резкого снижения вероятности междуфазных коротких замыканий. Вероятность одновременного разрушения в одном месте изоляции двух конструктивно не связанных между собой одножильных кабелей (соединительных или концевых муфт) соответствует вероятности междуфазных повреждений ошиновки с изолированными шинами, т.е. очень мала.

Вероятность однофазных замыканий на землю при применении одножильных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена намного меньше, чем при использовании трехжильных БПИ-кабелей. Это достигается как самой конструкцией одножильных СПЭ-кабелей, так и лучшими диэлектрическими свойствами изоляции.

Одножильное исполнение СПЭ-кабелей позволяет выполнять сечения токоведущих жил до 800 мм . Кабели с таким сечением способны успешно конкурировать с токопроводами, применяемыми в системах электроснабжения энергоемких предприятий.

Экранирование элементов кабеля необходимо для электромагнитной совместимости кабеля с различными внешними цепями и для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жилы кабеля и, следовательно, для создания более благоприятных условий работы изоляции. Внутренние экраны выполняются из полупроводящей пластмассы, внешний экран — из медных проволок и лент.

Наружная защитная оболочка предохраняет внутренние элементы кабеля от попадания влаги и механических повреждений при его монтаже и эксплуатации. Наружные оболочки СПЭ-кабелей изготавливаются из полиэтилена или ПВХ-пластиката повышенной прочности.

Рис. 3. Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвПг

Условные буквенно-цифровые обозначения (маркировка) кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена:

А — алюминиевая токоведущая жила, нет обозначения — медная токоведущая жила,

Пв — материал изоляции — сшитый (вулканизированный) полиэтилен,

П или В — оболочка из полиэтилена или ПВХ-пластиката,

у — усиленная полиэтиленовая оболочка увеличенной толщины,

нг — оболочка из ПВХ-пластиката пониженной горючести,

нгд — оболочка из ПВХ-пластиката пониженного дымогазовыделения,

г — продольная герметизация экрана водоблокирующими лентами,

1 или 3 — количество токоведущих жил,

50—800 — сечение токоведущей жилы, мм2,

гж — герметизация токоведущей жилы, 2 16—35 — сечение экрана, мм,

1—500 — номинальное напряжение, кВ.

Пример обозначения: АПвПг 1×240/35—10 — кабель с алюминиевой жилой (А), СПЭ-изоляцией (Пв), полиэтиленовой оболочкой (П), герметизацией экрана (г), одножильный (1), сечение жилы 240 мм, сечение экрана 35 мм, номинальное напряжение 10 кВ.

Кабель СПЭ с секторной жилой — 4 преимущества. Устройство и конструкция оболочек.

Большинство кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена производят с круглым сечением жил. Однако в последние годы все чаще стали выпускать и модели с секторными.

Рассмотрим подробно оба варианта. Посмотрим из чего они состоят, проведем сравнение их недостатков и преимуществ между собой.

Данный кабель имеет в своей конструкции следующие материалы:

    круглые жилы изготовлены из алюминия, который соответствует второму классу ГОСТ 22483
    сверху каждая жила покрыта экраном. Материал экрана – экструдируемый эл.проводящий сшитый полиэтилен.
    поверх этого идет еще одна изоляция – пероксидосшиваемая
    далее следующий экран – экструдируемый эл.проводящий СПЭ
    все это разделяется между собой бумагой или полимерной лентой.
    отдельные медные проволоки образуют защитный экран. Такой экран идет вокруг каждой жилы. А скрепляются проволоки медной лентой.

Жилы скручиваются между собой и между ними идет заполнение – специальная смесь из ПВХ пластиката или из резины не вулканизированной (да к тому же мелозаполненной).

    поверх всего этого идет внутренняя оболочка. Она делается на основе ПВХ пластиката (высоконаполненного) или опять же из не вулканизированной смеси с меловым наполнением.
    внешняя оболочка покрыта светостабилизированным полиэтиленом, но встречается и поливинилхлоридный пластикат

Состав кабеля с секторными жилами очень похож, но могут быть и отличия. Кроме самой формы жил, они касаются последних слоев внешней изоляции.

Внутреннее устройство то же самое:

    жилы из алюминия, только треугольник вместо круга
    первый экран из СПЭ
    затем изоляция из СПЭ
    еще один экран
    центральный заполнитель
    а вот эл.проводящая бумага, накручивается не на каждую жилу в отдельности, а сразу вокруг всех трех
    далее идут проволоки и лента, также накрученные вокруг всех жил. Причем они могут быть алюминиевыми, а не медными.
    все это защищается микрокрепированной бумагой
    ну и завершает конструкцию – наружный слой светостабилизированного полиэтилена

Помимо кабелей на среднее напряжение, есть также кабели СПЭ и на низкое напряжение до 1кВ. Подробно со всеми техническими характеристиками КЛ с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение вплоть до 220кВ можно ознакомиться из статьи ниже.

Данные кабели могут применяться в эл.сетях с изолированной и заземленной нейтралью.

При этом их активно монтируют:

    в кабельных траншеях
    в промышленных цехах предприятий
    блоках и кабельных каналах

Про правила монтажа и частые ошибки допускаемые при этих работах, подробно можно прочитать в статье ниже.

Казалось бы, какая разница как делать кабель, с круглыми или треугольными жилами. Оказывается разница есть и весьма существенная.

КЛ с секторными жилами по сравнению с круглыми имеют несколько качественных преимуществ. Вот наглядная сравнительная таблица для двух кабелей СПЭ с круглыми и секторными жилами.

Как видно из нее, размер КЛ с секторным исполнением снижается почти на сорок процентов. То есть, вы сможете физически намотать на один и тот же барабан, гораздо большую длину кабеля.

А когда дойдет время для прокладки, то еще и выиграете в радиусе изгиба.

Облегчается и труд монтажников. Разделка за счет того, что нет дополнительного межфазного заполнения, становится на порядок быстрее и проще.

Снижается и стоимость на двадцать процентов. Опять же за счет алюминия, а не меди в экране.

Поэтому, если вы до этого использовали только КЛ СПЭ с круглыми жилами, стоит присмотреться к альтернативному варианту и попробовать все его преимущества.

Преимущества кабеля с секторными жилами и изоляцией из сшитого полиэтилена перед кабелем с круглыми жилами

Подписка на рассылку

Предлагаем вашему вниманию обзор преимуществ кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена среднего напряжения (6-35 кВ) с секторными жилами перед кабелем с круглыми жилами производства завода «Камский кабель». В данном обзоре мы рассмотрим конструкцию каждой модификации кабеля, области их применения, а также преимущества кабеля с секторной жилой.

Традиционно силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на среднее напряжение изготавливался с круглыми жилами. Но кабель с секторной жилой также занял свою нишу на рынке кабельно-проводниковой продукции. Узнать подробнее о новинке можно на сайте ООО “Камкабель” или же в данной статье.

Читайте также:  Барные стойки для кухни, фото возможных вариантов дизайна

Конструкция кабелей с изоляцией из СПЭ и круглыми жилами на напряжение 6-35 кВ ТМ «Камкабель»

Кабель данного типа состоит из следующих элементов:

• Токопроводящие жилы круглой формы из уплотненных алюминиевых проволок, соответствующие классу 2 по ГОСТ 22483.
• Электроизоляционный экран по жилам из экструдируемого электропроводящего сшитого полиэтилена.
• Изоляция – из пероксидосшиваемого полиэтилена.
• Материал экрана по изоляции – экструдируемый электропроводящий сшитый полиэтилен.
• Разделительный слой представляет собой обмотку из электропроводящей бумаги или же из электропроводящей полимерной ленты.
• Металлический экран по каждой жиле выполнен в виде концентрического повива из медных проволок, скрепленных медной лентой.
• Заполнение – мелонаполненная невулканизированная резиновая смесь или смесь из поливинилхлоридного пластиката, вокруг которой скручены экранированные жилы. Также накладывается внутренняя оболочка экструзией с заполнением наружных промежутков между жилами из мелонаполненной невулканизированной резиновой смеси или из высоконаполненного поливинилхлоридного пластиката.
• Наружная оболочка может быть выполнена из светостабилизированного полиэтилена, а также из ПВХ-пластиката, в том числе пониженной пожароопасности.

Конструкция кабелей с изоляцией из СПЭ и секторными жилами на напряжение 6-35 кВ ТМ «Камкабель»

Этот тип кабеля имеет следующую конструкцию:

• Токопроводящие жилы секторной формы выполнены из уплотненных алюминиевых проволок, которые соответствуют классу 2 по ГОСТ 22483.
• Поверх жилы наложен экран из электропроводящего сшитого полиэтилена.
• Изоляция из сшитого полиэтилена.
• Экран по изоляции из экструдируемого электропроводящего сшитого полиэтилена.
• Экранированные жилы скручиваются вокруг центрального заполнения между. жилами из алюминиевой проволоки.
• Поверх скрутки накладывается разделительный слой в виде обмотки из электропроводящей бумаги или полимерной ленты.
• Общий экран представляет собой концентрический повив алюминиевых проволок, скрепленных алюминиевой лентой.
• Поверх экрана имеется разделительный слой в виде обмотки из лент микрокрепированной кабельной бумаги.
• Завершает конструкцию наружная оболочка из светостабилизированного полиэтилена или из ПВХ-пластиката, в том числе пониженной пожароопасности.

Области применения кабелей с изоляцией из СПЭ с круглыми и секторными жилами на напряжение 6-35 кВ ТМ «Камкабель»

Данные кабели используются в электрических сетях переменного напряжения с изолированной или заземленной нейтралью категорий А, В и С.

Кабели соответствуют следующим документам:

• IEC/ МЭК 60502-2 «Кабели силовые с экструдированной изоляцией и кабельная арматура на номинальное напряжение от 1 кВ (Um=1,2 кВ) до 30 кВ (Um=36 кВ). Часть 2. Кабели на номинальное напряжение от 6 кВ (Um=7,2 кВ) до 30 кВ (Um=36 кВ)»
• Гармонизированные документы HD 620 S1 и HD 620 S2
• Общие технические условия ГОСТ Р 55025-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение от 6 до 35 кВ включительно. ОТУ»
• Техническое условие на производство кабеля завода-производителя «Камкабель» – ТУ 16.К180-044-2014

Монтаж и прокладка кабеля должны осуществляться в соответствии с документацией, утвержденной в установленном порядке и разработанной с учетом требований действующих Правил устройства электроустановок (ПУЭ) и Строительных норм и правил (СНиП), а также рекомендаций завода-изготовителя «Камкабель».

Кабель «Камкабель» может прокладываться в туннелях, блоках, каналах, по эстакадам и в галереях, в производственных помещениях. Также возможна прокладка кабеля в траншее без ограничения разности уровней механизированным и ручным способом.

Необходимо отметить, что преимущественные области применения кабелей различного конструктивного исполнения для прокладки в земле и в кабельных сооружениях указывают в технических условиях для кабелей конкретных марок.

Преимущества кабеля с секторной жилой

Секторная жила имеет некоторые технические преимущества по сравнению с круглой. В качестве примера возьмем трехжильные кабели из сшитого полиэтилена на напряжение 10 кВ – АПвП 3х240/25-10.

Проанализировав таблицу, мы видим следующие преимущества кабеля с секторной жилой:

• снижаются габаритные размеры кабелей до 40 %, благодаря чему увеличивается максимальная длина намотки кабеля на барабан, а также сокращается радиус изгиба при прокладке;
• снижается масса кабелей до 45 %.

Дополнительным преимуществом кабеля с секторными жилами является упрощение его разделки за счет отсутствия экструдированного заполнения межжильного пространства. Благодаря легко отделяемому полупроводящему слою по изоляции уменьшается риск ее повреждения при зачистке.

Также за счет отсутствия экструдированного заполнения межжильного пространства и применения алюминиевого экрана вместо медного стоимость кабелей снижается до 20%.

Важно отметить, что потери в металлическом экране приближены к нулю.

Таким образом, вы узнали о конструкции трехжильного кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, а также о преимуществах использования секторной жилы по сравнению с круглой. Чтобы получить более полное представление, посмотрите видео о конструкции данных кабелей, расположенное в начале статьи.

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.

Читайте также:  Потолочные светодиодные светильники для дома: суть гармоничного освещения

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.

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

    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.

    Читайте также:  Настольная светодиодная лампа: экономичный и современный способ организации освещения
    Ссылка на основную публикацию