Кабели из сшитого полиэтилена

Конструкция

В середине расположена токоведущая жила из алюминия или меди.

Поверх нее нанесен токопроводящий слой, который состоит из того же самого сшитого полиэтилена, но в него включены специальные добавки, основная часть из которых — это сажа.

Сажа добавлена для того, чтобы получить полупроводящий слой, выполняющий функцию выравнивания электромагнитного поля.

Без него, на отдельных жилах напряженность может быть увеличена до 30% по сравнению с остальными. А это способно вызвать частичные разряды между изоляцией и жилой.

Далее идет основная изоляция. Ее толщина зависит от напряжения.

Поверх основной изоляции также накладывается полупроводящий слой. Сажи в нем до 40%.

После идут различные защитные материалы:

подложка

Она может быть выполнена из кабельной бумаги или из нетканого материала с полупроводящими свойствами

экран из медных проволок

в противоположную сторону наложения проволок, на экран накручивается лента медной фольги

Ее функция обеспечить контакт между проволоками, для того чтобы распределить равномерно ток протекающий по ним.

еще один защитный слой из кабельной бумаги или ленты нетканого материала

Он удерживает экран в плотно намотанном состоянии.

поверх всего этого накладывается оболочка из защитного полиэтилена

Здесь уже применяется обычный полиэтилен со свойствами светостабилизации и хорошей механической прочности.

В другой конструкции кабеля АПвПуг-10 две новые буквы обозначают:

У
усиленная оболочка

Она по свойствам такая же как и обычная, но большей толщины.

Кабеля с усиленной оболочкой прокладываются по сложным трассам, в трубах и там, где имеется большее количество пересечений с другими кабелями, водопроводами или иными инженерными сооружениями.

Г
наличие под экраном герметизирующего слоя

Этот слой препятствует распространению воды вдоль кабеля при повреждении внешней оболочки. По своим свойствам эта водоблокирующая лента напоминает детский памперс.

То есть, при попадании воды во внутрь кабеля, эта лента разбухает и препятствует дальнейшему распространению влаги.

Если в названии присутствует индекс “2г”, то это означает двойную герметизацию. Одна водоблокирующая лента обеспечивает продольную герметизацию, а внешний слой, выполненный из алюмополимерной ленты – поперечную.

Причем этот защитный слой, может полностью защитить кабель от незначительных трещин на внешней изоляции.

Трехфазные кабеля АПвПуг-10 фактически представляют из себя собранные воедино однофазные модели в общей защитной оболочке.

При этом многим электрическим характеристикам такие кабеля соответствуют обыкновенным видам с бумажно-пропитанной изоляцией.

Главное их отличие и достоинство заключается в том, что даже при повреждении внешних покровов и попадании воды на основную изоляцию (экран, подложки), кабель спокойно будет продолжать работать.

В отличии от обычных КЛ, где внешний дефект в итоге очень быстро сказывается на самих жилах.

Изоляция жил из сшитого полиэтилена не гигроскопична и поэтому обеспечит нормальную работу электроустановки. Фактически зафиксированное время работы кабеля СПЭ, с поврежденной и разрушенной внешней защитной оболочкой, на реальном объекте — порядка 5 лет.

Разница и сравненение кабеля с СПЭ изоляцией 6-35кв и кабеля с бумажной изоляцией: 

Основные технические характеристики для высоковольтных кабелей из сшитого полиэтилена (сечение, толщина изоляции, вес, номинальный ток): 

Дополнительные характеристики (токи КЗ, сопротивление, емкость, вместимость барабанов):

Условия эксплуатации и технические характеристики

Характеристики зависят от их предназначения. Разные кабели могут использоваться при различных температурах, условиях окружающей среды, они могут обладать дополнительными возможностями.

Эксплуатация кабеля в зависимости от его вида должна осуществляться при температуре окружающей среды от -50С до +70С:

• для классических кабелей температурный диапазон от -40С до +50С;
• у хладостойких температурный диапазон от -60 до +50С;
• у тропических – от -10С до +55С.

Прокладка кабеля без подогрева должна проводиться при температуре не менее -15С

При длительной работе важно следить за тем, чтобы температура жилы не превышала значение +75С. Кабель можно использовать при 100% влажности и на устройствах с повышенным уровнем вибрации

На сегодняшний день лучшими производителями кабелей являются и ОАО «РыбинскКабель». Также продукцию высокого качества поставляет ГК «Севкабель».

Номинальное переменное напряжение частоты 50 Гц

Номинальным переменным напряжением при 50 Гц является 660 Вольт. Максимальное напряжение при 50 Гц – 720 В. Испытательное переменное напряжение при частоте 50 Гц в течение 5 минут будет достигать 3000 Вольт. Рабочее напряжение при переменном токе на частоте ниже 400 Гц равняется 660 В.

Радиус изгиба

Минимальный радиус изгиба силового кабеля соответствует минимум 8 наружным диаметрам КГ. Для модификации класса РКГМ с повышенной гибкостью радиус поворота должен быть не менее двух диаметров.

Длина

Длина кабеля зависит от сечения базовых жил. Для 35 кв.мм толщины длина должна равняться 150 м. При сечении 50-120 кв.мм длина составляет 125 метров и более. Для сечения 150 кв.м. длина должна быть не выше 100 м.

Срок службы

Гарантийный срок эксплуатации кабеля – 6 месяцев, минимальный срок службы – 4 года с момента выпуска при соблюдении всех эксплуатационных требований. Существует модификация кабеля (например, провод КГВВ), который выполнен из поливинилхлорида. Такие устройства могут работать до 25 лет.

Тип изоляции: влагостойкий и простой

Влагостойкий кабель используется в различных областях:

• Обеспечение электроснабжения механизмов, работающих под водой или в условиях с повышенной влажностью.
• Судоходные кабели – изготавливаются с высоким запасом прочности и предназначены для длительного использования.
• Силовые подводные кабели – прокладываются по дну водоемов, при использовании в море должна быть устойчивость к воздействию солей.

Простые кабели также устойчивы к влаге, но они не предназначены для использования в воде

При прокладке кабелей важно помнить, что у обычных моделей отсутствует защита от агрессивных веществ и масел

Маслостойкая оболочка имеется у кабеля КГН.

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.

Конструкция

Кабель ТППэп представляет собой устройство для передачи электрических сигналов малой мощности, конструктивно включает в себя такие элементы.

Рис. 1.: Конструкция кабеля ТППэп

Как показано на рисунке, конструктивно он состоит из:

• 1 — основной стержень токоведущих жил, состоящий из попарно соединенных проводников. В качестве проводникового материала используется медь. Диаметр такой жилы может составлять от 0,32 до 0,9 мм, а их количество и тип скрутки  определяет порядок нумерации и способ соединения в кабеле. Всего выделяют два типа скрутки для ТППэп – повивную и пучковую.
• 2 — изоляция жил, изготовленная из полиэтилена. Имеет различную цветовую окраску, позволяющую легко разграничивать провода в парах. Такое отличие помогает быстрее ориентироваться при разводке проводов в муфте.
• 3 – экран выполненный из алюмополиэтиленовой ленты, предназначен для удаления электромагнитных помех, наводимых  из вне. Дополнительно с ним устанавливается проводник для отвода наведенного потенциала.
• 4 – голая луженная проволока из меди, предназначена для подключения экрана, позволяет снимать наводимый потенциал с экранирующей поверхности.
• 5 – внешняя оболочка  — предназначена для защиты основного стержня  ТППэп от внешних факторов. Выполняется из светостабилизированного полиэтилена.

Тип скрутки жил

Как оговаривалось выше, кабель ТППэп может иметь два типа скрутки – повивную и пучковую. В настоящий момент выпускают пучковый тип ТППэп, но в эксплуатации до сих пор широко используется и тот, и другой. Поэтому детально рассмотрите отличия между обоими типами.

Повивная скрутка ТППэп – подразумевает под собой такое расположение пар в кабеле, при котором провода в нем образуют несколько слоев. Эти слои и получили название повивов, откуда и пошло наименование типа скрутки.

Рис. 2. Конструкция повивной скрутки

Отличительной особенностью  такой конструкции ТППэп кабеля является яркая маркировка первой и второй пары – красная и синяя соответственно. От их расположения зависит и направление счета– по часовой или против часовой стрелки. Остальные жилы не отличаются ярким окрасом, но каждый повив отделяется от предыдущего ниточной скруткой, удерживающей каждый из них отдельно. Поэтому распуская один из повивов, остальные остаются собранными и не создают путаницы при подключении.

Но, из-за отсутствия цветовой маркировки жил, значительно усложняется процесс определения нужных пар при подключении, поэтому их приходится прозванивать. Значительным преимуществом перед пучковой скруткой ТППэп является гораздо меньший наружный габарит.

Пучковая скрутка представляет собой такое расположение жил в кабеле, когда несколько пар ( 5 или 10, в зависимости от общего их числа в стержне) объединяются в один общий пучок.

Рис. 3. Конструкция пучковой скрутки

Отличительной особенностью ТППэп кабеля пучкового типа является выделение каждого пучка при помощи намотанной нити, которая закрепляет в нем пары и не дает им распадаться. В такую оплетку включается цветной ниточный или ленточный индикатор, позволяющий выделить конкретную группу проводников. Но, следует отметить, что встречаются марки ТППэп, в котором присутствует несколько пучков с одинаковым цветом. В таких ситуациях ориентироваться по цветовой маркировке при подключении нельзя, провода обязательно стоит прозванивать.

Особенности включения по типу заземления

При расчётах на этапе проектирования схем прокладки кабелей рассматривают способ присоединения «нейтрали» к «земле». Нейтраль – это проводник, соединяющий в одну точку нулевые провода обмоток питающих трансформаторов или генераторов (в трёхфазных сетях). Различают два вида включения кабелей-СПЭ для эксплуатации, а именно:

• схема с изолированной нейтралью (ИН);
• схема с глухозаземлённой нейтралью (ЗН).

В зависимости от вида включения, для линий организована защита от коротких замыканий. В сетях с изолированной нейтралью кабель может эксплуатироваться при замыкании одной фазы на «землю» (ОЗЗ) довольно продолжительное время. Такое однофазное замыкание не требует немедленного отключения для ремонта. Ток замыкания невелик, но вызывает старение кабеля.

Осторожно! ОЗЗ при глухозаземлённой нейтрали требует немедленного срабатывания защитного отключения. Ток замыкания при этом очень большой, и проводник может сгореть

Типы подключения нейтрали

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!

Бумажная маслопропитанная изоляция

Чтобы провод сгибался без повреждения изоляции, бумажную ленту наматывают на жилу с перекрытием 20—30%, чтобы она прилегала к жиле и предыдущему слою с зазором. Зазоры между витками в соседних лентах не должны совпадать, иначе ухудшатся электрические характеристики. Бумага для изоляции делается из сульфатной целлюлозы и пропитывается жидким диэлектриком — маслоканифольным составом.

Силовой кабель с бумажной изоляцией жил

Бывают кабели для прокладки на вертикальных и крутонаклонных трассах. Их бумажную изоляцию пропитывают нетекучим составом с добавлением церезина. Церезин — воскообразное вещество, образующее с кабельным маслом однородную смесь.

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.

меньшая емкость

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.

меньший вес

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.

высокая морозоустойчивость

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.

Силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена

• Повышенная пропускная способность, ставшая возможной благодаря возрастанию величины допустимой температуры кабельной жилы. При этом допустимые величины нагрузочных токов могут быть выше, чем у кабелей с аналогичными параметрами 15-30%;
• Нет нужды в дополнительной оболочке из металла, поскольку устойчивость к влаге достаточно высока;
• Обеспечен гораздо более высокий ток температурной устойчивости при коротком замыкании;
• Снижены диэлектрические потери и повышены электрические изоляционные параметры;
• Не требуется предварительный прогрев кабелей при их прокладке в условиях низких температур (до -20С);
• Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена обладает меньшей массой и габаритными размерами.

Учитывая все эксплуатационные характеристики суммарно, силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена более надежны, эффективны и экономичны, поскольку требуют на монтаж, содержание и реконструкцию кабельных линий меньших расходов. В ведущих странах мира кабели такого типа эксплуатируются уже более 40 лет, и полностью оправдали свое применение на практике. К примеру, у кабелей с изоляцией из СПЭ процент электрических пробоев меньше, чем у кабелей с изоляцией из БПИ на 2-3 порядка.

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена (алюминиевый)

АПВВГнг
АПвБП 10
АПвПу
АПвВнг-LS
АПвБП
АПвзБбШп
АПвБбШвнг
АПвПуг
АПвВнг-LS (10 кВ)
АПвБПг
АПвКаП
АПвКШп
АПвПуг (20 кВ)
АПвВнг-LS (20 кВ)
АПвБбШп
АПвП 10
АПвБШп
АПвПу2г
АПвВГнг-LS
АПвБбШв
АПвПг 10
АПвБШв
АПвПу2г (20 кВ)
АПвБВ
АПвБбШнг
АПвПу 10
АПвБШнг(А)-LS
АПвП2г
АПвБВнг
АПвБбШнг-LS
АПвПуг 10
АПвБШвнг
АПвВ
АПвБВнг-LS
АПвПТи
АПвПу2г 10
АПвП
АПвВГ
АПвБВнг-LS (6 кВ)
АПвПу2гж
АПвВнг 10
АПвПг
АПвВнг
АПвБВнг-LS (10 кВ)
АПвБШвнг-ХЛ
АПвБВнг 10
АПвПг (20 кВ)
АПвВнг (20 кВ)
АПвКП2г
Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена (медный)

ПвБШвнг-LS	ПвП 10	ПвБШвнг(А)	ПвП	ПвБбШнг
ПвБВнг	ПвПу2г 10	ПвВГ	ПвПг	ПвБВ
ПвБбШнг-LS	ПвБВнг-LS 10	ПвВГнг	ПвП2г	ПвБВнг-LS
ПвБП	ПвБбШп-ХЛ	ПвВнг-LS	ПвПу	ПвБВнг-ХЛ
ПвБПг	ПвКШп	ПвВГнг-LS	ПвПу2г	ПвВГЭ
ПвзБбШп	ПвБШв	ПвВ	ПвПуг	ПВБбШвнг-LS
ПвВнг-LS 10	ПвБШп	ПвВнг	ПвБбШп
ПвВнг 10	ПвПу2гж	ПвВнг-ХЛ	ПвБбШв

Предлагаем Вашему вниманию запатентованные проектные и монтажные решения для открытой прокладки и крепления силовых кабелей от 0,4кВ до 220кВ.

Данные новейшие системы позволяют эффективно использовать существующее пространство, увеличить наполненность кабельных сооружений, обеспечивают прочное крепление кабелей и их сохранность при аварийном режиме, позволяют увеличить срок службы кабельных линий и существенно снизить объем необходимых затрат при прокладке кабеля и последующем обслуживании кабельных линий. Полностью соответствуют нормам проектирования Министерства энергетики Республики Беларусь по прокладке кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена пероксидной сшивки (ТКП 611-2017 (33240)), На сегодняшний день данную продукцию уже используют крупнейшие предприятия энергетического, нефтедобывающего, металлургического и химического комплексов России, СНГ и Беларуси

Также хотим обратить Ваше внимание, что наши системы прокладки и крепления кабеля уже прошли конкурсный отбор и применяются при строительстве Белорусской АЭС, что говорит о соответствии высоким требованиям безопасности при монтаже и последующей эксплуатации. Наша продукция была одобрена к применению, в том числе, и при строительстве олимпийских объектов в Сочи, космодрома «Восточный», ПАО «Уралкалий» и мн

др. Мы готовы оказать информационную и техническую поддержку еще на стадии проектирования — от адаптации проекта до проектирования кабельных линий «с нуля». Обязательно обратите внимание на видеоматериалы на канале YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=pcsB-21YZ6I — Системы прокладки и крепления кабеля https://www.youtube.com/watch?v=2TJV7tChrYk — Испытания узлов крепления серии УКР и УК на электродинамическую стойкость к токам КЗ

Отправить запрос

вернуться

Трехфазные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена

В основной массе производятся именно однофазные кабеля СПЭ. Однако кроме них, также выпускают и 3-х фазные виды.

Правда следует учитывать, что трехфазные делают только на напряжение до 35кв. От 110кв и выше, уже идут только однофазные варианты.

Преимущественная форма жилы – круг. Такие виды более эффективны, чем секторные.

Электромагнитное поле распространяется наиболее далеко именно от выступающих мест на токоведущих частях. А круглые жилы таких выступов практически не имеют.

Кроме того, при расположении круглых жил в равностороннем треугольнике образуется симметричное магнитное поле, потери в котором достаточно низкие.

Трехфазные кабеля СПЭ с заполнением могут прокладываться в условиях любой влажности.

Разве что, при монтаже в воде, применяют дополнительные защитные слои, герметизирующие внутреннюю поверхность.

Трехфазные кабеля без полноценного заполнения внутренних полостей, имеют несколько недостатков:

затрудняется их эксплуатация на протяженных трассах

При установке манжет и муфт возникают полости на сторонах треугольника жил. Отсюда вытекает риск недостаточной герметизации. Поэтому такие кабеля, без заполнения внутренних полостей, не предназначены для прокладки в земле.

общая форма кабеля треугольник, а не круг

на сегодняшний день, нет нормального заводского инструмента для разделки таких жил (секторных)

Приходится снимать изоляцию вручную. При этом не всегда квалификация электромонтеров кабельщиков позволяет это сделать грамотно.

Именно поэтому широкое распространение получили именно кабеля с круглыми жилами с внутренним заполнением.

https://youtube.com/watch?v=wSoa7sNH9oM