Cables aïllats XLPE: dispositiu, disseny, avantatges, aplicacions

Actualment, hi ha un augment constant de la producció i el consum de cables amb aïllament XLPE al mercat rus de productes de cable i filferro. La designació russa d'aquests cables és XLPE, l'anglès és XLPE, l'alemany és VPE i el suec és PEX.

Observem els principals avantatges dels cables amb aïllament XLPE (cables XLPE) respecte als cables amb aïllament de paper impregnat (cables BPI):

• depenent de les condicions de col·locació, el rendiment dels cables XLPE és 1,2-1,3 vegades més gran a causa de la temperatura a llarg termini més alta admissible,

• la resistència tèrmica dels cables XLPE als corrents de curtcircuit (SC) és més alta a causa de la temperatura límit més alta, les avaries específiques dels cables XLPE són 10-15 vegades inferiors a les dels cables BPI,

• llarga vida útil del cable XLPE (proporcionat pels fabricants durant més de 50 anys),

• condicions més fàcils per a la instal·lació de cables XLPE a causa del menor pes, diàmetre, radi de flexió, absència de coberta de plom pesat (o alumini),

• Els cables XLPE es poden col·locar a temperatures negatives (fins a -20 ° C) sense preescalfament a causa de l'ús de materials polímers per a l'aïllament i la funda,

• l'absència de components líquids en la construcció de cables XLPE redueix el temps i els costos d'instal·lació,

• Els cables XLPE són extremadament respectuosos amb el medi ambient a causa de l'absència de fuites d'oli i contaminació ambiental en cas de fallada,

• la higroscopicitat dels elements estructurals del cable XLPE és molt menor que la del cable BPI, propietats dielèctriques elevades de l'aïllament,

• Els cables XLPE no tenen restriccions sobre la diferència de nivell de la ruta del cable.

Arròs. 1. Cable aïllat XLPE

La característica principal dels cables XLPE és el seu aïllament fonamentalment nou: polietilè reticulat... El polietilè com a aïllament és conegut des de fa molt de temps. Però el polietilè termoplàstic convencional té greus inconvenients, el principal dels quals és un fort deteriorament del rendiment a temperatures properes al punt de fusió. L'aïllament de polietilè termoplàstic comença a perdre la seva forma, característiques elèctriques i mecàniques ja a una temperatura de 85 ° C.

L'aïllament XLPE conserva la seva forma, característiques elèctriques i mecàniques fins i tot a 130 °C.

El terme «reticulació» o «vulcanització» fa referència al tractament del polietilè a nivell molecular. Els enllaços creuats formats en el procés de reticulació entre macromolècules de polietilè creen una estructura tridimensional que determina les elevades característiques elèctriques i mecàniques del material, una higroscopicitat més baixa i un rang de temperatura de funcionament més ampli.

A la indústria mundial del cable, s'utilitzen dues tecnologies de reticulació en la producció de cables d'alimentació, la principal diferència entre les quals és el reactiu amb el qual té lloc el procés de reticulació de polietilè.

La tecnologia més comuna és la reticulació amb peròxid, quan el polietilè es reticula amb l'ajuda de productes químics especials: peròxids en un ambient de gas neutre a una temperatura i pressió determinades. Aquesta tecnologia permet obtenir un grau suficient de creuament. enllaçant en tot el gruix de l'aïllament i per garantir l'absència d'inclusions d'aire. A més de bones propietats dielèctriques, també té un rang de temperatura de funcionament més ampli que altres materials d'aïllament de cables i excel·lents propietats mecàniques. La tecnologia de peròxid s'utilitza en la producció de cables de mitjana i alta tensió.

Menys comú és la reticulació de força zero, on s'afegeixen compostos especials (silans) al polietilè per garantir la reticulació a una temperatura més baixa. El sector d'aplicació d'aquesta tecnologia més barata cobreix els cables de baixa i mitjana tensió.

El primer fabricant rus de cables XLPE l'any 1996 va ser l'empresa de Moscou ABB Moskabel, que va utilitzar la tecnologia de reticulació de peròxid. El 2003, JSC "Kamkabel" es va convertir en el primer fabricant rus de cables XLPE fets de polietilè reticulat de silà.

Hi ha dues versions de cables XLPE: de tres nuclis i d'un sol nucli. Els cables XLPE es produeixen generalment en un disseny d'un sol nucli (Fig. 2).

Arròs. 2.Vista externa d'un cable XLPE d'un sol nucli: 1- conductor de corrent segellat multifilar rodó, 2- blindatge al llarg del nucli fet de polietilè reticulat semiconductor, 3- aïllament de polietilè reticulat, 4- blindatge al llarg de l'aïllament de polietilè reticulat semiconductor, 5 - capa de separació feta de cinta semiconductora o cinta impermeabilitzant semiconductora, 6 - blindatge de cables de coure subjectats amb cinta de coure, 7 - capa separadora de dues cintes de paper crepé, teixit de goma, Cinta de polímer o cinta impermeable, 8 capes separadores d'alumini-polietilè o cinta de mica, 9 embolcalls de polietilè, PVC-plàstic

Una característica distintiva de la versió de tres nuclis del cable XLPE és la presència d'un farciment de fase extruït fet de polietilè o una barreja de plàstic de clorur de polivinil (PVC).

L'ús de cables XLPE d'un sol nucli permet, en primer lloc, garantir una major fiabilitat de la font d'alimentació a causa d'una forta reducció de la probabilitat d'un curtcircuit fase-fase. La probabilitat de destrucció simultània en un sol lloc de l'aïllament de dos cables d'un sol nucli estructuralment no relacionats (connectors o mànigues d'extrem) correspon a la probabilitat de danys en fase fase d'un bus amb barres aïllades, és a dir. molt petita.

La probabilitat de fallades a terra monofàsiques amb cables d'un sol nucli aïllats XLPE és molt menor que amb cables BPI de tres nuclis. Això s'aconsegueix tant pel disseny de cables XLPE d'un sol nucli com per les propietats dielèctriques superiors de l'aïllament.

La versió d'un sol nucli dels cables XLPE permet una secció transversal de cables que transporten corrent de fins a 800 mm. Els cables amb aquesta secció transversal poden competir amb èxit amb les barres de distribució que s'utilitzen en els sistemes d'alimentació d'empreses intensives en energia.

El blindatge dels elements del cable és necessari per a la compatibilitat electromagnètica del cable amb diversos circuits externs i per garantir la simetria del camp elèctric al voltant del nucli del cable i, per tant, per crear condicions més favorables per al funcionament de l'aïllament. Els blindatges interiors estan fets de plàstic semiconductor, l'escut exterior està fet de filferros i tires de coure.

La funda protectora exterior protegeix els elements interns del cable de la penetració d'humitat i danys mecànics durant la instal·lació i el funcionament. Les beines exteriors dels cables XLPE estan fetes de polietilè d'alta resistència o compost de PVC.

Arròs. 3. Cable amb aïllament XLPE APvPg

Designacions alfanumèriques convencionals (marcatge) de cables amb aïllament XLPE:

• A - conductor d'alumini, sense designació - conductor de coure,

• PV - material aïllant - polietilè reticulat (vulcanitzat),

• P o V: carcassa de polietilè o plàstic de PVC,

• y — carcassa de polietilè reforçada amb un gruix més gran,

• ng - funda de compost de PVC amb baixa inflamabilitat,

• ngd: carcassa feta de compost de PVC amb baixes emissions de fums i gasos,

• d — segellat longitudinal de la pantalla amb cintes impermeables,

• 1 o 3: el nombre de cables amb corrent,

• 50-800 secció transversal del cable que transporta corrent, mm2,

• gzh-segellat del cable que transporta corrent, 2 16-35-secció transversal de la pantalla, mm,

• 1-500 — tensió nominal, kV.

Exemple de designació: cable APvPg 1×240 / 35-10 amb nucli d'alumini (A), aïllament XLPE (Pv), funda de polietilè (P), blindatge (g), sòlid (1), pantalla del conductor de 240 mm. secció 35 mm, tensió nominal 10 kV.