XLPE izolované kabely: zařízení, design, výhody, aplikace

V současné době na ruském trhu kabelových a drátěných výrobků neustále roste výroba a spotřeba kabelů s izolací XLPE. Ruské označení těchto kabelů je XLPE, anglické XLPE, německé VPE a švédské PEX.

Všimněme si hlavních výhod kabelů s XLPE izolací (XLPE kabely) oproti kabelům s impregnovanou papírovou izolací (BPI kabely):

• v závislosti na podmínkách pokládky je propustnost XLPE kabelů 1,2-1,3krát vyšší z důvodu vyšší dovolené dlouhodobé teploty,

• tepelný odpor XLPE kabelů při zkratových proudech (SC) je vyšší díky vyšší mezní teplotě, specifická průraznost XLPE kabelů je 10-15x nižší než u BPI kabelů,

• dlouhá životnost XLPE kabelu (poskytována výrobci více než 50 let),

• jednodušší podmínky pro instalaci XLPE kabelů díky nižší hmotnosti, průměru, poloměru ohybu, absenci těžkého olověného (nebo hliníkového) pláště,

• XLPE kabely lze pokládat při záporných teplotách (až -20 °C) bez předehřívání díky použití polymerních materiálů pro izolaci a plášť,

• absence tekutých součástí v konstrukci kabelů XLPE snižuje dobu instalace a náklady,

• XLPE kabely jsou extrémně šetrné k životnímu prostředí díky absenci úniku oleje a znečištění životního prostředí v případě poruchy,

• hygroskopicita konstrukčních prvků kabelu XLPE je mnohem menší než u kabelu BPI, vysoké dielektrické vlastnosti izolace,

• Kabely XLPE nemají žádná omezení ohledně rozdílu úrovní kabelové trasy.

Rýže. 1. XLPE izolovaný kabel

Hlavní charakteristikou XLPE kabelů je jejich zásadně nová izolace — síťovaný polyetylen... Polyetylen jako izolace je znám již dlouhou dobu. Ale konvenční termoplastický polyethylen má vážné nevýhody, z nichž hlavní je prudké zhoršení výkonu při teplotách blízkých bodu tání. Termoplastická polyetylenová izolace začíná ztrácet svůj tvar, elektrické a mechanické vlastnosti již při teplotě 85 °C.

XLPE izolace si zachovává svůj tvar, elektrické a mechanické vlastnosti i při 130 °C.

Termín "zesíťování" nebo "vulkanizace" se týká úpravy polyethylenu na molekulární úrovni. Zesíťování vytvořené v procesu zesíťování mezi polyethylenovými makromolekulami vytváří trojrozměrnou strukturu, která určuje vysoké elektrické a mechanické vlastnosti materiálu, nižší hygroskopičnost a širší rozsah provozních teplot.

V globálním kabelovém průmyslu se při výrobě silových kabelů používají dvě technologie síťování, mezi nimiž je hlavním rozdílem činidlo, se kterým proces síťování polyetylenu probíhá.

Nejrozšířenější technologií je síťování peroxidem, kdy se polyetylen zesíťuje pomocí speciálních chemikálií - peroxidů v prostředí neutrálního plynu při určité teplotě a tlaku.Tato technologie umožňuje získat dostatečný stupeň zesítění. propojení po celé tloušťce izolace a zaručení absence vzduchových inkluzí. Kromě dobrých dielektrických vlastností má také širší rozsah provozních teplot než jiné materiály pro izolaci kabelů a vynikající mechanické vlastnosti. Peroxidová technologie se používá při výrobě kabelů středního a vysokého napětí.

Méně časté je síťování s nulovou pevností, kdy se do polyethylenu přidávají speciální sloučeniny (silany), které zajišťují síťování při nižší teplotě. Oblast použití této levnější technologie zahrnuje kabely nízkého a středního napětí.

Prvním ruským výrobcem XLPE kabelů byla v roce 1996 moskevská společnost ABB Moskabel, která používala technologii peroxidového síťování. V roce 2003 se společnost JSC „Kamkabel“ stala prvním ruským výrobcem kabelů XLPE vyrobených ze silanem zesítěného polyethylenu.

Existují dvě verze XLPE kabelů – třížilové a jednožilové. XLPE kabely se vyrábí zásadně v jednožilovém provedení (obr. 2).

Rýže. 2.Vnější pohled na jednožilový XLPE kabel: 1-kulatý vícevodičový zapouzdřený proudový vodič, 2- stínění podél jádra z polovodivého zesíťovaného polyetylenu, 3- izolace ze zesíťovaného polyethylenu, 4- stínění podél izolace z polovodivého zesíťovaného polyethylenu, 5 — separační vrstva z polovodivé pásky nebo polovodivé hydroizolační pásky, 6 — stínění z měděných drátů upevněné měděnou páskou, 7 — separační vrstva ze dvou pásků krepového papíru, pogumovaná tkanina, polymerová páska nebo hydroizolační páska, 8-ti separační vrstva hliník-polyetylenová nebo slídová páska, 9-vrstvý polyetylen, PVC-plast

Charakteristickým rysem třížilové verze kabelu XLPE je přítomnost extrudovaného plniva fáze-fáze vyrobeného z polyethylenu nebo směsi plastů polyvinylchloridu (PVC).

Použití jednožilových XLPE kabelů umožňuje především zajistit zvýšenou spolehlivost napájení díky prudkému snížení pravděpodobnosti zkratu mezi fázemi. Pravděpodobnost současného zničení v jednom místě izolace dvou konstrukčně nesouvisejících jednožilových kabelů (konektory nebo koncové objímky) odpovídá pravděpodobnosti fázově-fázového poškození sběrnice s izolovanými přípojnicemi, tzn. velmi malé.

Pravděpodobnost jednofázových zemních zkratů u jednožilových kabelů s izolací XLPE je mnohem menší než u třížilových kabelů BPI. Toho je dosaženo jak konstrukcí jednožilových XLPE kabelů, tak vynikajícími dielektrickými vlastnostmi izolace.

Jednožilová verze XLPE kabelů umožňuje průřez vodičů s proudem až 800 mm. Kabely s takovým průřezem mohou úspěšně konkurovat přípojnicím používaným v napájecích systémech energeticky náročných podniků.

Stínění kabelových prvků je nezbytné pro elektromagnetickou kompatibilitu kabelu s různými vnějšími obvody a pro zajištění symetrie elektrického pole kolem jádra kabelu a tím vytvoření příznivějších podmínek pro fungování izolace. Vnitřní stínění je vyrobeno z polovodivého plastu, vnější stínění je vyrobeno z měděných drátů a pásků.

Vnější ochranný plášť chrání vnitřní prvky kabelu před pronikáním vlhkosti a mechanickým poškozením během instalace a provozu. Vnější pláště XLPE kabelů jsou vyrobeny z vysokopevnostního polyetylenu nebo směsi PVC.

Rýže. 3. Kabel s XLPE izolací APvPg

Běžná alfanumerická označení (označení) kabelů s izolací XLPE:

• A — hliníkový vodič, bez označení — měděný vodič,

• PV — izolační materiál — síťovaný (vulkanizovaný) polyethylen,

• P nebo V – pouzdro vyrobené z polyethylenu nebo PVC plastu,

• y — vyztužený polyethylenový plášť se zvýšenou tloušťkou,

• ng – plášť ze směsi PVC s nízkou hořlavostí,

• ngd – plášť vyrobený z PVC směsi s nízkými emisemi kouře a plynů,

• d – podélné utěsnění obrazovky vodotěsnými páskami,

• 1 nebo 3 — počet vodičů s proudem,

• 50—800 průřez vodiče s proudem, mm2,

• gzh-utěsnění vodiče s proudem, 2 16-35-průřez stínění, mm,

• 1-500 — jmenovité napětí, kV.

Příklad označení: APvPg 1×240 / 35-10-kabel s hliníkovým jádrem (A), izolace XLPE (Pv), polyetylénový plášť (P), stínění (g), plný (1), průřez vodiče 240 mm.stínění průřez 35 mm, jmenovité napětí 10 kV.