Καλώδια με μόνωση XLPE: συσκευή, σχεδιασμός, πλεονεκτήματα, εφαρμογές

Επί του παρόντος, υπάρχει συνεχής αύξηση της παραγωγής και της κατανάλωσης καλωδίων με μόνωση XLPE στη ρωσική αγορά προϊόντων καλωδίων και συρμάτων. Η ρωσική ονομασία αυτών των καλωδίων είναι XLPE, η αγγλική είναι XLPE, η γερμανική είναι VPE και η σουηδική είναι PEX.

Ας σημειώσουμε τα κύρια πλεονεκτήματα των καλωδίων με μόνωση XLPE (καλώδια XLPE) έναντι των καλωδίων με μόνωση εμποτισμένου χαρτιού (καλώδια BPI):

• ανάλογα με τις συνθήκες τοποθέτησης, η απόδοση των καλωδίων XLPE είναι 1,2-1,3 φορές μεγαλύτερη λόγω της υψηλότερης επιτρεπόμενης μακροπρόθεσμης θερμοκρασίας,

• η θερμική αντίσταση των καλωδίων XLPE σε ρεύματα βραχυκυκλώματος (SC) είναι υψηλότερη λόγω της υψηλότερης οριακής θερμοκρασίας, οι ειδικές βλάβες των καλωδίων XLPE είναι 10-15 φορές χαμηλότερες από αυτές των καλωδίων BPI,

• μεγάλη διάρκεια ζωής του καλωδίου XLPE (παρέχεται από κατασκευαστές για περισσότερα από 50 χρόνια),

• ευκολότερες συνθήκες εγκατάστασης καλωδίων XLPE λόγω μικρότερου βάρους, διαμέτρου, ακτίνας κάμψης, απουσίας βαριάς θήκης μολύβδου (ή αλουμινίου),

• Τα καλώδια XLPE μπορούν να τοποθετηθούν σε αρνητικές θερμοκρασίες (έως -20 ° C) χωρίς προθέρμανση λόγω της χρήσης πολυμερών υλικών για μόνωση και θήκη,

• η απουσία υγρών εξαρτημάτων στην κατασκευή καλωδίων XLPE μειώνει τον χρόνο και το κόστος εγκατάστασης,

• Τα καλώδια XLPE είναι εξαιρετικά φιλικά προς το περιβάλλον λόγω της απουσίας διαρροής λαδιού και της περιβαλλοντικής ρύπανσης σε περίπτωση βλάβης,

• η υγροσκοπικότητα των δομικών στοιχείων του καλωδίου XLPE είναι πολύ μικρότερη από αυτή του καλωδίου BPI, υψηλές διηλεκτρικές ιδιότητες της μόνωσης,

• Τα καλώδια XLPE δεν έχουν περιορισμούς στη διαφορά στάθμης της διαδρομής του καλωδίου.

Ρύζι. 1. Καλώδιο με μόνωση XLPE

Το κύριο χαρακτηριστικό των καλωδίων XLPE είναι η ριζικά νέα τους μόνωση — πολυαιθυλένιο με σταυροειδείς δεσμούς... Το πολυαιθυλένιο ως μόνωση είναι γνωστό εδώ και πολύ καιρό. Αλλά το συμβατικό θερμοπλαστικό πολυαιθυλένιο έχει σοβαρά μειονεκτήματα, το κύριο από τα οποία είναι η απότομη επιδείνωση της απόδοσης σε θερμοκρασίες κοντά στο σημείο τήξης. Η θερμοπλαστική μόνωση πολυαιθυλενίου αρχίζει να χάνει το σχήμα της, τα ηλεκτρικά και μηχανικά της χαρακτηριστικά ήδη σε θερμοκρασία 85 ° C.

Η μόνωση XLPE διατηρεί το σχήμα, τα ηλεκτρικά και μηχανικά της χαρακτηριστικά ακόμη και στους 130 °C.

Ο όρος «διασταυρούμενη σύνδεση» ή «βουλκανισμός» αναφέρεται στην επεξεργασία πολυαιθυλενίου σε μοριακό επίπεδο. Οι σταυροδεσμοί που σχηματίζονται κατά τη διαδικασία της διασύνδεσης μεταξύ μακρομορίων πολυαιθυλενίου δημιουργούν μια τρισδιάστατη δομή που καθορίζει τα υψηλά ηλεκτρικά και μηχανικά χαρακτηριστικά του υλικού, τη χαμηλότερη υγροσκοπικότητα και ένα ευρύτερο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας.

Στην παγκόσμια βιομηχανία καλωδίων, δύο τεχνολογίες διασύνδεσης χρησιμοποιούνται για την παραγωγή καλωδίων ισχύος, η κύρια διαφορά μεταξύ των οποίων είναι το αντιδραστήριο με το οποίο λαμβάνει χώρα η διαδικασία διασταύρωσης πολυαιθυλενίου.

Η πιο συνηθισμένη τεχνολογία είναι η διασύνδεση με υπεροξείδιο, όταν το πολυαιθυλένιο διασταυρώνεται με τη βοήθεια ειδικών χημικών ουσιών - υπεροξειδίων σε ουδέτερο περιβάλλον αερίου σε συγκεκριμένη θερμοκρασία και πίεση. Αυτή η τεχνολογία καθιστά δυνατή την απόκτηση επαρκούς βαθμού που συνδέει σε όλο το πάχος της μόνωσης και εγγυάται την απουσία εγκλεισμάτων αέρα. Εκτός από τις καλές διηλεκτρικές ιδιότητες, έχει επίσης μεγαλύτερο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας από άλλα υλικά μόνωσης καλωδίων και εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες. Η τεχνολογία υπεροξειδίου χρησιμοποιείται στην παραγωγή καλωδίων μέσης και υψηλής τάσης.

Λιγότερο συνηθισμένο είναι η διασύνδεση μηδενικής αντοχής, όπου ειδικές ενώσεις (σιλάνια) προστίθενται στο πολυαιθυλένιο για να εξασφαλιστεί η διασύνδεση σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Ο τομέας εφαρμογής αυτής της φθηνότερης τεχνολογίας καλύπτει καλώδια χαμηλής και μέσης τάσης.

Ο πρώτος Ρώσος κατασκευαστής καλωδίων XLPE το 1996 ήταν η εταιρεία της Μόσχας ABB Moskabel, η οποία χρησιμοποιούσε τεχνολογία διασταύρωσης υπεροξειδίου. Το 2003, η JSC "Kamkabel" έγινε ο πρώτος Ρώσος κατασκευαστής καλωδίων XLPE από πολυαιθυλένιο με σταυροειδείς δεσμούς σιλανίου.

Υπάρχουν δύο εκδόσεις καλωδίων XLPE - τριών πυρήνων και μονοπύρηνων. Τα καλώδια XLPE παράγονται γενικά σε σχέδιο μονού πυρήνα (Εικ. 2).

Ρύζι. 2.Εξωτερική όψη ενός μονοπύρηνου καλωδίου XLPE: 1- στρογγυλός πολυσύρματος σφραγισμένος αγωγός μεταφοράς ρεύματος, 2- θωράκιση κατά μήκος του πυρήνα από ημιαγώγιμο πολυαιθυλένιο με σταυροειδείς δεσμούς, 3- μόνωση από διασταυρούμενο πολυαιθυλένιο, 4- θωράκιση κατά μήκος της μόνωσης ημιαγώγιμου διασυνδεδεμένου πολυαιθυλενίου, 5 — διαχωριστικό στρώμα από ημιαγώγιμη ταινία ή ημιαγώγιμη στεγανωτική ταινία, 6 — θωράκιση από χάλκινα σύρματα στερεωμένα με χάλκινη ταινία, 7 — διαχωριστικό στρώμα από δύο ταινίες από κρεπ χαρτί, ελαστικό ύφασμα, πολυμερική ταινία ή στεγανωτική ταινία, 8 διαχωριστικές στρώσεις από αλουμίνιο-πολυαιθυλένιο ή ταινία μαρμαρυγίας, 9 περιτύλιγμα από πολυαιθυλένιο, PVC-πλαστικό

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα της έκδοσης τριών πυρήνων του καλωδίου XLPE είναι η παρουσία ενός εξωθημένου πληρωτικού φάσης από πολυαιθυλένιο ή πλαστικό μείγμα χλωριούχου πολυβινυλίου (PVC).

Η χρήση μονοπύρηνων καλωδίων XLPE επιτρέπει, πρώτα απ 'όλα, να διασφαλιστεί αυξημένη αξιοπιστία της τροφοδοσίας λόγω της απότομης μείωσης της πιθανότητας βραχυκυκλώματος φάσης φάσης. Η πιθανότητα ταυτόχρονης καταστροφής σε ένα σημείο της μόνωσης δύο δομικά άσχετων μονοπύρηνων καλωδίων (βύσματα σύνδεσης ή ακραία χιτώνια) αντιστοιχεί στην πιθανότητα βλάβης φάσης φάσης ενός διαύλου με μονωμένους διαύλους, δηλ. πολύ μικρό.

Η πιθανότητα μονοφασικών σφαλμάτων γείωσης με μονοπύρηνα καλώδια με μόνωση XLPE είναι πολύ μικρότερη από ό,τι στα καλώδια BPI τριών πυρήνων. Αυτό επιτυγχάνεται τόσο με τη σχεδίαση μονοπύρηνων καλωδίων XLPE όσο και από τις ανώτερες διηλεκτρικές ιδιότητες της μόνωσης.

Η έκδοση μονού πυρήνα των καλωδίων XLPE επιτρέπει διατομή συρμάτων μεταφοράς ρεύματος έως 800 mm. Τα καλώδια με τέτοια διατομή μπορούν να ανταγωνιστούν με επιτυχία τους ζυγούς που χρησιμοποιούνται στα συστήματα τροφοδοσίας των ενεργοβόρων επιχειρήσεων.

Η θωράκιση των στοιχείων του καλωδίου είναι απαραίτητη για την ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα του καλωδίου με διάφορα εξωτερικά κυκλώματα και για τη διασφάλιση της συμμετρίας του ηλεκτρικού πεδίου γύρω από τον πυρήνα του καλωδίου και συνεπώς για τη δημιουργία ευνοϊκότερων συνθηκών για τη λειτουργία της μόνωσης. Οι εσωτερικές ασπίδες είναι κατασκευασμένες από ημιαγώγιμο πλαστικό, η εξωτερική θωράκιση από σύρματα και λωρίδες χαλκού.

Το εξωτερικό προστατευτικό περίβλημα προστατεύει τα εσωτερικά στοιχεία του καλωδίου από διείσδυση υγρασίας και μηχανικές βλάβες κατά την εγκατάσταση και τη λειτουργία. Τα εξωτερικά περιβλήματα των καλωδίων XLPE είναι κατασκευασμένα από υψηλής αντοχής πολυαιθυλένιο ή ένωση PVC.

Ρύζι. 3. Καλώδιο με μόνωση XLPE APvPg

Συμβατικές αλφαριθμητικές ονομασίες (σήμανση) καλωδίων με μόνωση XLPE:

• Α — αγωγός αλουμινίου, χωρίς ονομασία — χάλκινος αγωγός,

• Φ/Β — μονωτικό υλικό — διασταυρωμένο (βουλκανισμένο) πολυαιθυλένιο,

• P ή V — περίβλημα από πολυαιθυλένιο ή πλαστικό PVC,

• y — κέλυφος από ενισχυμένο πολυαιθυλένιο με αυξημένο πάχος,

• ng — περίβλημα από ένωση PVC με χαμηλή ευφλεκτότητα,

• ngd — περίβλημα κατασκευασμένο από ένωση PVC με χαμηλές εκπομπές καπνού και αερίων,

• δ — διαμήκης στεγανοποίηση της οθόνης με αδιάβροχες ταινίες,

• 1 ή 3 — ο αριθμός των καλωδίων με ρεύμα,

• 50-800 διατομή του σύρματος μεταφοράς ρεύματος, mm2,

• gzh-σφράγιση του σύρματος μεταφοράς ρεύματος, 2 16-35-διατομή της οθόνης, mm,

• 1-500 — ονομαστική τάση, kV.

Παράδειγμα χαρακτηρισμού: APvPg 1×240 / 35-10-καλώδιο με πυρήνα αλουμινίου (A), μόνωση XLPE (Pv), θήκη πολυαιθυλενίου (P), θωράκιση (g), στερεό (1), οθόνη διατομής αγωγού 240 mm. διατομή 35 mm, ονομαστική τάση 10 kV.