Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена

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

Основные свойства "сшитого" кабеля

Состав материала

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

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

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

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

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

Технические характеристики

Кабельная изоляция из сшитого полиэтилена обладает следующими техническими показателями:

1. Возможность длительно выдерживать температуру жилы до 90 ⁰C
2. Стойкость к повышению температуры в аварийной ситуации до 130 ⁰C
3. Максимум возможной температуры жилы при коротком замыкании до 250 ⁰C
4. Допустимый ток короткого замыкания, действующий на площади 1 мм²:
   • Для жилы из меди - до 144 А,
   • Для алюминия – до 93 А.
5. Диэлектрическая проницаемость изоляции при t⁰=20 ⁰C – 2,4
6. Диэлектрические потери – 0,001.

Классификация

Сшитый полиэтилен применяется для изоляции одножильных и трехжильных кабелей в оболочке из других материалов – полиэтилена, стальной и алюминиевой брони и т.п. При этом кабели СПЭ изготавливаются с площадью сечения от 35-ти до 3000 мм², с толщиной изоляции до 35-ти мм. Их принято группировать по возможному для них напряжению, для которых изоляция изготавливается разной слойности и толщины:

• От 6-ти до 35-ти кВ, с площадью сечения от 35-ти до 1600 мм², толщиной от 3,4 до 8,5 мм,
• От 45-ти до 150-ти кВ, с площадью сечения от 70-ти до 2000 мм², толщиной от 8,0 до 23,0 мм,
• Для 220-ти и 330-ти кВ, с площадью сечения от 400 до 2000 мм², толщиной от 20,0 до 28,0 мм

Также в настоящее время выпускаются высоковольтные кабели, рассчитанные на напряжение от 400 до 550 кВ, с площадью сечения от 630-ти до 3000 мм², толщиной от 27-ми до 35-ти мм.

Преимущества СПЭ-кабеля

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

Для СПЭ-изоляции стали возможны:

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

Производство

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

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

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

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

• 
  Горит ли сшитый полиэтилен?
• 
  Диэлектрическая проницаемость сшитого полиэтилена