Эффект поперечной сшивки
XLPE - признанная аббревиатура для сшитого полиэтилена. Этот и другие сшитые синтетические материалы, из которых EPR (этиленпропиленовый каучук) является заметным примером, все чаще используются в качестве кабельных изоляторов для широкого диапазона напряжений.
Характеристики кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена в соответствии со стандартами Великобритании (на фото: алюминиевый кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена толщиной 10 кВ)
Полиэтилен обладает хорошими электрическими свойствами и, в частности, низким коэффициентом диэлектрических потерь, который дает ему потенциал для использования при гораздо более высоких напряжениях, чем ПВХ. Полиэтилен был и остается в качестве кабельного изолятора, но в качестве термопластичного материала его применение ограничено тепловыми ограничениями.
Сшивание - это эффект, создаваемый вулканизацией резины, а для материалов, таких как XLPE, процесс сшивания часто описывается как «вулканизация» или «отверждение». Небольшое количество химических добавок к полимере позволяет сшивать молекулярные цепи в образование решетки путем соответствующей обработки после экструзии.
Эффект сшивания заключается в том, чтобы ингибировать движение молекул друг относительно друга при стимуляции тепла, что дает улучшенную стабильность при повышенных температурах по сравнению с термопластичными материалами. Это позволяет повысить рабочие температуры, как при нормальной нагрузке, так и в условиях короткого замыкания, так что кабель XLPE имеет более высокий номинальный ток, чем эквивалентный аналог ПВХ.
Следует также учитывать эффекты старения, ускоряемые повышенной температурой, но в этом отношении также имеет хорошие характеристики XLPE.
BS 5467 определяет конструкцию и требования к кабельным кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена и ЭПР с напряжением до 3, 3 кВ. Конструкция в основном похожа на конструкцию кабелей ПВХ на BS 6346, за исключением разницы в изоляторе. Из-за повышенной вязкости XLPE толщина изоляции немного снижена по сравнению с ПВХ.
33kV кабель XLPE (фото кредит: openelectrical.org)
Стандарт также охватывает кабели с изоляцией HEPR (твердый этиленпропиленовый каучук), но наиболее широко используется XLPE. От 3, 8 кВ до 33 кВ, изоляционные кабели XLPE и EPR покрываются BS 6622, который определяет конструкцию, размеры и требования.
Полимерные формы изоляции кабелей более восприимчивы к электрическим разрядам, чем пропитанная бумага, и при более высоких напряжениях, где электрические напряжения достаточно велики для ускорения разряда, важно минимизировать газовые пространства внутри изоляции или на ее внутренней и внешней поверхностях.
С этой целью кабели XLPE для 6, 6 кВ и выше имеют полупроводниковые экраны над проводником и над каждым изолированным сердечником. Экран проводника представляет собой тонкий слой, экструдированный в той же операции, что и изоляция и сшитый с ним, так что эти два компонента тесно связаны. Экран над сердечником может быть аналогичным экструдированным слоем или слоем полупроводниковой краски с нанесенной поверх нее полупроводниковой лентой.
Используются одножильные и трехжильные конструкции, и существует возможность для конструктивных изменений в зависимости от условий использования, при условии, что сердечники окружены индивидуально или в виде трехжильного узла металлическим слоем, который может быть броней, оболочкой или медной проволокой или лентами.
Типичная бронированная конструкция, которая поставляется в значительных количествах, показана на рисунке 1 ниже.
Рисунок 1 - Конструкция кабеля XLPE
Где:
- Круговой многожильный проводник
- Полупроводниковый экран XLPE
- Изоляция XLPE
- Экран полупроводниковой ленты
- Экран медной ленты
- ПВХ-наполнитель
- связующее вещество
- Экструдированная оболочка из ПВХ
- Оцинкованная стальная проволочная броня 10. Экструдированный каркас из ПВХ
В Великобритании этот тип кабеля, в основном в одноядерном виде, предпочтительнее для кабелей электростанций, где важны легкость и удобство завершения. Трехъядерные конструкции также используются для материалов сайта.
Подземные кабели с прямой подкачкой
Для подземного распределения при напряжении 11 кВ кабель XLPE экономически не конкурирует с кабельным кабелем с алюминиевой оболочкой с бумажной изоляцией, но в процессе подготовки к любым изменениям в этой ситуации выполняется работа по стандартизации и оценке конструкции кабеля из сшитого полиэтилена, включая пробные установки. За рубежом, где обстоятельства различны, кабель XLPE является типом в основном спросе.
Поскольку производственные мощности, все более ориентированные на этот рынок, изоляционные кабели из сшитого полиэтилена составляют значительную часть производства в Великобритании.
Проволока с двойным сердечником из XLPE
Ссылка: Newnes Electrical Pocket Book - EA Reeves DFH (с отличием), CEng, MIEE Martin J. Heathcote BEng, CEng, FIEE