Преимущества использования кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

Требования к характеристикам кабельной продукции постоянно растут. Качественная изоляция силовых кабелей должна отличаться высокой электрической прочностью, чтобыисключить риск повреждения кабеля. В кабельном производстве применяются различные материалы, предназначенные для изолирования проводных элементов. Главное условие изоляции кабелей и проводов - она не должна проводить ток, поэтому в качестве материалов здесь традиционно применяют: резину, ПВХ, полиэтилен, фторопласт или бумагу.

В настоящее время на смену традиционным маслонаполненным кабелям приходят кабельные линии нового поколения. На современном этапе в ближайшей перспективе к таким можно отнести кабели с пластмассовой изоляцией, в которых в качестве изоляции используется сшитый полиэтилен (СПЭ).

Анализ опыта эксплуатации маслонаполненных кабелей показал, что повышение их пропускной способности возможно при максимальном увеличении сечений жил и уровней номинальных напряжений. Однако, рост номинального напряжения приводит к усложнению тепловых режимов эксплуатации из-за увеличения толщины изоляционного слоя и, следовательно, диэлектрических и активных потерь, а также потерь в металлических оболочках.

Сегодня существуют следующие объективные факторы, препятствующие дальнейшему использованию маслонаполненных высоковольтных кабелей:

• сложность конструкции и технологии изготовления кабеля, большие эксплуатационные затраты;

• существенные диэлектрические потери в изоляции и низкая пропускная способность из-за ограничений температурного режима;

• большой вес;

• проблемы при прокладке с перепадом высот;

• возможность разгерметизации маслонаполненных кабелей при проведении монтажных и аварийно-восстановительных работ, что приводит большим потерям масла и экологическому загрязнению окружающей среды.

Если говорить о силовых кабелях с изоляцией из резины, то они используются, когда проводник должен иметь максимальную гибкость. Резина отличается полной влагонепроницаемостью, но она не выдерживает высоких температур - более 65 °С, что делает её не самой популярной и общеупотребительной. Также резина начинает быстро стареть, рассыхаться, теряя защитные свойства.

В последнее время в российской электроэнергетике увеличивается промышленное производство и применение кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Это обусловлено усовершенствованием технологии изготовления и конструкции кабелей, связанные с повышением их эксплуатационной надежности.

Своими уникальными свойствами кабели с изоляцией из СПЭ обязаны применяемому изоляционному материалу. Полиэтилен в настоящее время является одним из наиболее применяемых изоляционных материалов при производстве кабелей. Но изначально термопластичному полиэтилену присущи серьезные недостатки, главным из которых является резкое ухудшение механических свойств при температурах, близких к температуре плавления. Решением этой проблемы стало применение сшитого полиэтилена.

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, меньшую гигроскопичность, больший диапазон рабочих температур.

Жилы кабеля 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.

СПЭ кабель может заменить кабель с бумажной изоляцией практически во всех случаях. Эти кабели имеют многочисленные достоинства, такие как:

• большая пропускная способность за счет увеличения допустимой температуры жилы (допустимые токи нагрузки в зависимости от условий прокладки на 15-30% больше, чем у кабеля с бумажной изоляцией);

• высокий ток термической устойчивости при коротком замыкании, что особенно важно, когда сечение кабеля выбрано только на основании номинального тока короткого замыкания;

• полиэтиленовая изоляция обладает малой плотностью, малыми значениями относительной диэлектрической проницаемости и коэффициента диэлектрических потерь;

• низкий вес, меньший диаметр и радиус изгиба, что обеспечивает легкость прокладки кабеля, как в кабельных сооружениях, так и в земле на сложных трассах;

• низкая повреждаемость;

• большие строительные длины — до 2000- 4000 м;

• экологическая безопасность ввиду отсутствия жидких включений, что позволяет сохранить чистоту окружающей среды;

• возможность прокладки на сложных трассах;

• возможность вести прокладку кабеля при температуре до -20°С без предварительного подогрева, благодаря использованию полимерных материалов для изоляции и оболочки;

• отсутствие каких-либо жидких компонентов (масел), благодаря которому уменьшается время и снижается стоимость прокладки и монтажа.

Кабели СПЭ имеют несколько преимуществ и перед кабелями с ПВХ изоляцией. Их предпочтительно использовать, если требуется проложить линию на пересеченной местности, так как они более стойкие к воздействию ультрафиолета и мороза по сравнению с ПВХ изоляцией.

Таким образом, на основании вышеизложенного следует, что применение в кабельной технике изоляционных материалов с улучшенными диэлектрическими и тепловыми свойствами позволяет существенно повысить пропускную способность кабельных линий, и за счет этого увеличить надежность электроснабжения потребителей.