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.

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.

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:

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.
Такой проводник легче переносит нагрев, возникающий при токах короткого замыкания. СПЭ кабель выходит из строя при КЗ в 15 раз реже.
Изоляция из сшитого полиэтилена легче резины. Это упрощает его прокладку.
В строении отсутствует масло. Соответственно он не способен высохнуть и потерять электрическую прочность. Вдобавок снижается риск загрязнения окружающей среды.
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

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:

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.
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. мм	Продолжительные допустимые токи, А
Сечение жилы СПЭ кабеля напряжением 6-10 кВ, кв. мм	Медь	Алюминий
50	223	173
70	273	212
95	326	253
120	370	288
150	414	322
185	467	365
240	540	423
300	607	477
400	683	543
500	768	618
630	858	702
800	–	788

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

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:

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

По площади сечения токопроводящей жилы:

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

По количеству токопроводящих жил:

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

Кабель силовой с алюминиевыми жилами 10 кВт

С точки зрения материала токоведущей жилы СПЭ кабеля бывают:

Медные.
Алюминиевые.

По типу материала наружной оболочки:

Полимерное покрытие.
ПВХ пластик.
Полиэтилен.

По типу защиты от механических повреждений:

Бронирование стальными лентами.
Проволокой из стали.
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.

Особенности кабеля из сшитого полиэтилена

На мировом рынке кабель из сшитого полиэтилена появился в прошлом веке, в первой половине 1970-х годов. Компании, использующие данную технологию, успели получить большой запас опыта. Это относится к монтажу, испытаниям данной продукции и ко всем эксплуатационным моментам. На постсоветском пространстве кабель, выполненный по такой технологии, появился относительно недавно.

Преимущества кабеля из полиэтилена
Технология производства
Виды вулканизации
Разделка кабеля
Технология испытаний

Преимущества кабеля из полиэтилена

Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена имеет ряд преимуществ перед остальными. Именно поэтому он отлично зарекомендовал себя в странах СНГ.

Преимущества кабеля СПЭ:

Сшитый полиэтилен намного лучше переносит высокие температуры. Это позволяет проводу оставаться холодным, что увеличивает пропускную способность. Также при подаче высокого напряжения изоляция не плавится (жила может довольно сильно раскалиться).
Отлично переносит скачки напряжения и не портится при коротких замыканиях. Изоляция это выдерживает.
Снижена стоимость готового изделия, так как не нужно применять стальной переплёт провода. Такую возможность даёт высокий показатель влагостойкости.
Переносит сильное сгибание, что позволяет значительно уменьшить радиус поворота при монтаже электросети.
Его не нужно прогревать при прокладке в условиях экстремально низких температур, потому что полиэтилен очень эластичный и гибкий. Такие характеристики и у изоляции.
Благодаря гибкости и эластичности его можно проложить в одну электрическую сеть сразу на нескольких уровнях.
Его просто монтировать в любых условиях, потому что сшитый полиэтиленовый кабель очень лёгкий, а его размер относительно небольшой.
Сравнительная себестоимость низкая. Это возможно благодаря простоте в изготовлении.

На данный момент такой кабель применяется повсеместно. При прокладке новых линий электропередачи используют именно его.

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 вулканизации

На данный момент все мировые производители кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена используют два типа вулканизации. В каждом из них используется разный полимер для процесса термообработки.

Виды сшивки:

Пероксидная сшивка очень часто используется в производстве. Пероксиды — основной компонент, используемый в процессе вулканизации обычного полиэтилена. Данную процедуру выполняют при очень высоких температурах от +300 до +400 градусов по Цельсию. Используемое давление — до 12 атмосфер. Это сухой способ сшивки. Кабель, полученный пероксидной вулканизацией, используют при строительстве линий электропередачи средней и высокой мощности. Предельное напряжение — 35 кВ.
Во втором способе используется смесь, которая называется силан. Данная технология именуется силальной. В этом варианте температуры низкие — от 80 до 90 градусов. Также используется вода и водяной пар. Технические характеристики такого кабеля ниже. Используется для сетей с напряжением до 1 кВ.

Этот кабель имеет сложную конструкцию, в нём применяется многослойная изоляция. При соединении и подключении провод нужно разделать. Для этого потребуются специальные приспособления и инструменты.

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.

В магазинах можно приобрести комплекты для разделки кабелей из сшитого полиэтилена. В них входят два съёмника, кромкорез (применяется для фаски провода), а также нож, который используется при обработке краёв жилы.

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.

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.

Элемент	Обозначение	Расшифровка
Токопроводящая жила	–	медная
А (А)	алюминиевая
Изоляция	Пв (2X)	сшитый полиэтилен
Экран	Э	медный экран по изолированной жиле
Эо	медный общий экран трехжильных кабелей
Эоа	герметизация общего экрана алюмополимерной лентой
г	продольная герметизация экрана водонабухающими лентами
га, 2г	продольная и поперечная герметизация экрана водонабухающими и алюмополимерной лентой
Броня	–	нет брони
Б	броня из стальных оцинкованных лент
К	броня из стальных оцинкованных проволок
Ак	броня из алюминиевых проволок
Наружная оболочка	П	полиэтилен
Пу	усиленная полиэтиленовая
Пнг-HF-А(В)	полимерная композиция не распространяющая горение по кат. А(В) пожарн.
В	ПВХ пластикат
Внг-А(В)	ПВХ пластикат пониженной горючести
Внг-LS-А(В), Внгд	ПВХ 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.

2020 Помегерим! – электрика и электроэнергетика

Особенности кабеля из сшитого полиэтилена

18 декабря 2019

Время на чтение:

В настоящее время на рынке есть огромный ассортимент моделей силовых кабелей. Среди них можно найти изделия для наземной, воздушной и водной прокладки. В этой статье говорится о том, что такое СЭП кабель и где его используют.

Что такое кабель из сшитого полиэтилена

В последние годы при изготовлении кабелей начали использовать дорогостоящие материалы. Кабель из сшитого полиэтилена стал одной из новинок последних лет. Благодаря новым технологиям получилось применить пластик в качестве обмотки при помощи вулканизации. Изделия выдерживают температуру до 140 градусов. Несмотря на то, что такие модели появились недавно, но они уже успели зарекомендовать себя на рынке, даже не смотря на высокую цену. Ниже подробно описаны все плюсы и минусы проводов СПЭ, что поможет определиться с выбором.

Как выглядит кабель из сшитого полиэтилена

Плюсы и минусы СПЭ кабеля

Основные преимущества изделия:

небольшая емкость;
для пропуска больших токов нагрузки у провода из сшитого полиэтилена необходимо маленькое сечение жил. Рабочая температура составляет 95 градусов;
он довольно мало весит, поэтому с ним легче работать;
внутри нет масла и разного вида жидкостей;
большая длина провода, что облегчает работу;
устойчив к низким температурам. Кабель можно прокладывать при −25 градусах.

Конструкция изделия

поскольку модель новая, то ни у кого нет опыта прокладки и отзывов по эксплуатации;
во время работы могут возникать повреждения, для исключения которых необходимы затраты при последующем планировании проводов;
в отличие от других моделей, кабель СПЭ имеет высокую цену. Это происходит, потому что при производстве используется дорогое сырье.

Технические характеристики

Основные технические параметры представлены в таблицы, еще больше можно прочесть в спецификации изделия:

Минимальное переменное напряжение, кВ	9,5
Температура работы кабеля	85-90 градусов
Максимальная температура работы	140 градусов
Критическая температура кабеля во время КЗ	260 градусов
Оптимальная температура при прокладке кабеля	-20 градусов
Разрешенное число загибов (в диаметрах)	14 наружных
Срок эксплуатации	30-35 лет

Маркировка

Символы, которыми обозначают СПЭ модели:

А — жила выполнена из алюминия, если буквы нет, то из меди;
Пв — полиэтиленовая изоляция;
П — обозначение слоя из полиэтилена;
Пу — слой из полиэтилена повышенной плотности;
В — внутренний ПВХ слой;
Внг-Ls — указывает на то, что оболочка устойчива к возгораниям;
2г — двойная герметизация провода.

При покупке изделия необходимо читать спецификацию, где полностью описаны все марки.

Сфера применения кабеля СПЭ

Такие модели изделия в основном используют в кабельных каналах распределительных электрических линий, которые могут:

передавать высокую электрическую мощность;
создать повышенный класс надежности передачи электроэнергии по кабельным контурам;
выполнить схему линий электропередачи с высоким классом экологической и пожарной безопасности.

Опоры при прокладке кабельных линий

Многожильные провода с маркировкой ПвП, АПвП, ПвПу и АПвПу желательно использовать при установке кабельной линии в почти независимой от уровня коррозионной деятельности грунтов.

Разрешается прокладка этих моделей по воздуху, но при условии выполнения дополнительной защиты от возникновения пожаров и коротких замыканий.

Провода указанных моделей с приставками «г» и «2г» используются для прокладки в почве, в воде (в несудоходных озерах, реках) при соблюдении правил, исключающих механические дефекты изделий.

Также модели СПЭ кабелей используются для прокладки на сложных территориях кабельных дорог, в которых есть:

больше трех разворотов под углом больше 30 градусов;
прямолинейные зоны с тремя переходами или больше, в туннелях от 20 м;
выше двух трубных проходов от 35 метров и больше.

Процесс прокладки в туннеле

Правила прокладки кабеля из сшитого полиэтилена

СПЭ провода желательно прокладывать при нулевой температуре в окружающей среде. Разрешается проводить работы с изоляцией СПЭ без прогрева при температуре окружающей среды до −20 градусов. Желательно, чтобы была дополнительная защита из ПВХ.

Если температура достаточно низка и сильные морозы, то перед работой изделие нужно прогреть в помещении в течении двух суток, для этого есть специальный прибор. В таком случае на прокладку отводится примерно 45 минут.

По окончанию работы провод должен быть быстро засыпан первым слоем земли. Последнюю засыпку и уплотнение почвы выполняют после охлаждения изделия.

Внимание! При температуре −40 и ниже работы производить категорически запрещено.

Разрешенный радиус загиба провода с изоляцией из СПЭ материалов при работе должен составлять не меньше 14 диаметров для моножильных и трехжильных изделий и 10 для трех соединенных вместе одножильных проводов.

Если необходимы загибы, то в их местах нужно нагреть изделие до 25 градусов, чтобы облегчить процесс.

Изделия СПЭ типа необходимо прокладывать с запасом по длине в 0.9 %. В туннелях и внутри помещений запас провода делается в виде зигзага, а по кабельным каналам этот запас делается с небольшим провисанием. Прокладывать изделие в виде колец недопустимо.

При работе необходимо выкладывать провод подальше от острых камней или инструментов, так как они могут нанести механические повреждения оболочке.

Правильное хранение

Важно! При покупке изделия желательно попросить у продавца лицензию и узнать срок гарантии. Если он меньше двух лет, то, возможно, это подделка. Опытные мастера рекомендуют не экономить на таких вещах. Провод прокладывается на многие годы, а дешевое изделие может привести к коротким замыканиям или пожарам.

В заключение необходимо отметить, что хоть кабель СПЭ относительно новый, он уже зарекомендовал себя на крупных промышленных объектах. В отличие от ВВГ типов, он имеет довольно много преимуществ.

Важна или нет технология сшивки полиэтилена для кабелей 10 кВ

Разделка кабеля

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

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

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!

Виды вулканизации

Виды сшивки:

Пероксидная сшивка очень часто используется в производстве. Пероксиды — основной компонент, используемый в процессе вулканизации обычного полиэтилена. Данную процедуру выполняют при очень высоких температурах от +300 до +400 градусов по Цельсию. Используемое давление — до 12 атмосфер. Это сухой способ сшивки. Кабель, полученный пероксидной вулканизацией, используют при строительстве линий электропередачи средней и высокой мощности. Предельное напряжение — 35 кВ.
Во втором способе используется смесь, которая называется силан. Данная технология именуется силальной. В этом варианте температуры низкие — от 80 до 90 градусов. Также используется вода и водяной пар. Технические характеристики такого кабеля ниже. Используется для сетей с напряжением до 1 кВ.

Этот кабель имеет сложную конструкцию, в нём применяется многослойная изоляция. При соединении и подключении провод нужно разделать. Для этого потребуются специальные приспособления и инструменты.

Как производится

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

Технология сшивки бывает:

химической;
радиационной.

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.

Важна или нет технология сшивки полиэтилена для кабелей 10 кВ

Уже давно никто не сомневается в необходимости заменять в распределительных сетях, рассчитанных на среднее напряжение, широко используемые ранее кабели с изоляцией из пропитанной бумаги на кабели в изоляции из сшитого полиэтилена. Преимущества новых кабелей настолько очевидны, что уже сложно и припомнить, когда по этому поводу была последняя дискуссия. На сегодняшний день все ведущие энергетические компании России при ремонте существующих кабельных линий на напряжение 10 кВ и при прокладке новых повсеместно применяют кабель в изоляции из сшитого полиэтилена. Впервые в России изготовила кабель с СПЭ-изоляцией , в 1996 году. Тогда была использована, при изготовлении кабеля, технология пероксидной сшивки. И только в 2003 году ОАО «Камкабель» первым сумел освоить изготовление силового кабеля в изоляции из силаносшитого полиэтилена. В эксплуатации и производстве данных видов силовых кабелей имеются определенные особенности, которые мы и рассмотрим ниже. Достоинства кабелей в изоляции из сшитого полиэтилена

Переход к силовым кабелям в изоляции из СПЭ (сшитый полиэтилен) от кабелей в изоляции БПИ (бумажная пропитанная изоляция) был обусловлен постоянно растущими требованиями, которые выдвигают эксплуатирующие предприятия, к техническим характеристикам кабелей. Учитывая этот фактор, становится понятно, почему кабели в изоляции из сшитого полиэтилена столь привлекательны: • за счет того, что увеличена рабочая температура жил (с 70°С до 90°С) выросла пропускная способность; • диэлектрические потери уменьшены в 8 раз; • при возникающем КЗ (коротком замыкании) значительно увеличился ток термической стойкости; • кабель с изоляцией БПИ можно прокладывать только при температуре не ниже 0°С (если не используется предварительный подогрев), тогда как кабель в изоляции СПЭ может быть проложен, если температура окружающей среды не ниже -20°С; • меньший вес, небольшой радиус и диаметр изгиба, что существенно облегчает прокладку кабеля при сложных трассах; • при прокладке трасс нет ограничений, связанных с разностью уровней. Кабели, изготавливаемые с изоляцией из сшитого полиэтилена, меньше требуют расходов, связанных с монтажом, содержанием и реконструкцией кабельных линий и более надежны и долговечны в эксплуатации. Данные факты подтверждены опытом эксплуатации, который насчитывает уже почти 40 лет, в абсолютном большинстве развитых промышленных странах. По зарубежным источникам можно сделать вывод, что электрические пробои кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена встречаются в десятки раз реже, чем у кабелей с изоляцией БПИ. При строительстве кабельных линий на 6 – 10 кВ использование кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена дает возможность решить множество проблем, связанных с надежностью электроснабжения и оптимизацией сетей. В ряде случаев такие кабели позволяют даже полностью изменить традиционно принятые схемы сетей. Сегодня в Северной Америке (Канада и США) доля кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена достигает 85%, в Дании и Германии – 95%, а Франция, Япония, Швеция и Финляндия для организации распределительных сетей среднего напряжения используют исключительно кабель в изоляции из СПЭ.
Особенности технологий сшивки полиэтилена
В современном производстве кабельной продукции полиэтилен стал одним из самых распространенных применяемых материалов. Но сам термопластичный полиэтилен изначально обладает рядом серьезных недостатков. Главным таким недостатком стало резкое падение механических характеристик, наблюдаемое при температурах близких к плавлению полиэтилена. Использование сшитого полиэтилена помогло решить данную проблему. Широко известным термином «сшивка» называют процесс обработки на молекулярном уровне полиэтилена. В результате такой обработки возникают поперечные связи между макромолекулами полиэтилена, создающие трехмерную структуру, определяющую высокие механические и электрические характеристики материала, широкий диапазон рабочей температуры и пониженную гигроскопичность. Молекулярная обработка, сшивка, встречается трех видов: силановая, пероксидная и радиационная. При изготовлении кабельно-проводниковой продукции используют первые две. Наиболее широко распространена пероксидная сшивка. Ее суть заключается в обработке полиэтилена в среде нейтрального газа при помощи пероксидов. В процессе поддерживается давление 20 атм. и температура 300 – 400°С. Эта технология нашла свое применение при изготовлении кабелей высокого и среднего напряжения. Силановая сшивка позволяет, за счет добавления специальных смесей (силанов), сшивать полиэтилен при значительно более низких температурах. До недавнего времени данная технология не была широко распространена. Используется силановая сшивка при изготовлении кабелей среднего и низкого напряжения.
Борьба технологий в точке пересечения интересов
По началу, производители кабелей среднего напряжения, проявляли незначительный интерес к технологии силановой сшивки. Это объяснялось тем, что были недостаточно проработаны электропроводящие и изоляционные компоненты, используемые при сшивании. Материалы, которые применяли в то время в силаносшиваемой технологии при изготовлении кабелей 0,4 – 1 кВ, не позволяли обеспечить трехслойное экструдирование и сшивку изоляции необходимой толщины (4мм). Но ситуация изменилась чуть более 20 лет тому назад, когда ряд зарубежных производителей получили требуемые композиции и поставили на производство кабели с изоляцией СПЭ, рассчитанные на напряжение до 20 кВ. Именно этот момент можно считать отправной точкой жесткой конкуренции изготовителей силовых кабелей, которые применяли различные технологии сшивания полиэтилена при их производстве. Борьба сконцентрировалась на секторе силовых кабелей на напряжение 6 – 20 кВ. Следует отметить, что производители кабелей на основе пероксидной технологии отличались куда более агрессивным поведением, видимо на правах старожилов. Сегодня до России докатились уже не только отголоски этой борьбы, но и собственно она сама. Кабели, изготавливаемые по пероксидной технологии, известны на рынке России уже давно и отлично себя зарекомендовали. Силановая сшивка почти неизвестна потребителю и задачей производителя стала необходимость донести до эксплуатационников преимущества новой технологии.
Какая технология лучше?
С ролью арбитра прекрасно справился ведущий институт кабельной промышленности России – ВНИИКП. Образцы кабелей на 10 кВ, изготовленные по технологии пероксидной и силановой сшивки, подвергли в лабораториях ВНИИКП широкому спектру исследований и сравнительных испытаний. У испытываемых образцов были идентичными такие показатели, как допустимые токи нагрузки и температуры, сроки службы, конструкции кабелей, области применения и другие соответствующие показатели. Самым важным результатом исследований стал факт, что характеристики кабелей, которые были изготовлены с использованием силановой сшивки, находятся на уровне аналогичных кабелей, которые изготовили с использованием пероксидной сшивки. Специалисты ВНИИКП отметили, что при испытаниях ряд параметров показал преимущества силаносшитой изоляции пред пероксидной. Однако была сделана оговорка, что полученные данные имеют отношение к конкретным образцам, подвергшимся исследованиям. К этим преимуществам были отнесены следующие параметры: • структура силаносшитой изоляции более однородна, чем у пероксидной изоляции, что, при других совпадающих показателях, способствует повышению электрической прочности; • у силаносшитой изоляции меньше внутреннее механическое напряжение, чем у пероксидной изоляции (показатели ниже по всем трем составляющим); • у силаносшитой изоляции большее содержание антиоксиданта, чем у пероксидной изоляции (видимо из-за гораздо более низких температур вулканизации). Для эксплуатирующих организаций важным параметром является степень содержания влаги в изоляции – именно этот показатель чрезвычайно влияет на срок эксплуатации кабеля. Ранее бытовало мнение, что силаносшитая изоляция обладает более высоким содержанием влаги, по сравнению с пероксидной изоляцией. Это мнение было вызвано тем, что вулканизация силаносшитой изоляции происходит в значительно более влажной среде. Однако проведенные испытания доказали, что на самом деле все совершенно не так: химические процессы при сшивании силанами обеспечивают гораздо меньшее содержание влаги, чем у пероксидной изоляции. Помимо исследований механических и электрических характеристик изоляций в лабораториях ВНИИКП был проведен анализ предоставленных образцов на имеющиеся дефекты изоляции технологического происхождения. Выводы одинаковые для всех предоставленных образцов: количество дефектов незначительно, что свидетельствует об имеющемся высоком контроле над качеством продукции у изготовителей кабелей, как по силановой технологии, так и по пероксидной.

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.