XLPE-geïsoleerde kabels: apparaat, ontwerp, voordelen, toepassingen

Momenteel is er een constante toename in de productie en consumptie van kabels met XLPE-isolatie op de Russische markt van kabel- en draadproducten. De Russische aanduiding van deze kabels is XLPE, de Engelse is XLPE, de Duitse is VPE en de Zweedse is PEX.

Laten we eens kijken naar de belangrijkste voordelen van kabels met XLPE-isolatie (XLPE-kabels) ten opzichte van kabels met geïmpregneerde papierisolatie (BPI-kabels):

• afhankelijk van de legomstandigheden is de doorvoer van XLPE-kabels 1,2-1,3 keer hoger vanwege de hogere toegestane langetermijntemperatuur,

• de thermische weerstand van XLPE-kabels bij kortsluitstromen (SC) is hoger vanwege de hogere grenstemperatuur, de specifieke storingen van XLPE-kabels zijn 10-15 keer lager dan die van BPI-kabels,

• lange levensduur van XLPE-kabel (al meer dan 50 jaar geleverd door fabrikanten),

• eenvoudigere voorwaarden voor installatie van XLPE-kabels vanwege lager gewicht, diameter, buigradius, afwezigheid van zware loden (of aluminium) mantel,

• XLPE-kabels kunnen worden gelegd bij negatieve temperaturen (tot -20 ° C) zonder voorverwarmen door het gebruik van polymeermaterialen voor isolatie en mantel,

• de afwezigheid van vloeibare componenten in de constructie van XLPE-kabels vermindert de installatietijd en -kosten,

• XLPE-kabels zijn uiterst milieuvriendelijk door de afwezigheid van olielekkage en milieuvervuiling bij storing,

• de hygroscopiciteit van de structurele elementen van de XLPE-kabel is veel minder dan die van de BPI-kabel, hoge diëlektrische eigenschappen van de isolatie,

• XLPE-kabels hebben geen beperkingen op het niveauverschil van het kabeltracé.

Rijst. 1. XLPE geïsoleerde kabel

Het belangrijkste kenmerk van XLPE-kabels is hun fundamenteel nieuwe isolatie - verknoopt polyethyleen... Polyethyleen als isolatie is al lang bekend. Maar conventioneel thermoplastisch polyethyleen heeft ernstige nadelen, waarvan de belangrijkste een sterke verslechtering van de prestaties is bij temperaturen dicht bij het smeltpunt. Thermoplastische polyethyleenisolatie begint zijn vorm, elektrische en mechanische eigenschappen al bij een temperatuur van 85 ° C te verliezen.

XLPE-isolatie behoudt zijn vorm, elektrische en mechanische eigenschappen zelfs bij 130 °C.

De term "verknoping" of "vulkanisatie" verwijst naar de behandeling van polyethyleen op moleculair niveau. De verknopingen die worden gevormd tijdens het verknopingsproces tussen polyethyleenmacromoleculen creëren een driedimensionale structuur die de hoge elektrische en mechanische eigenschappen van het materiaal, de lagere hygroscopiciteit en een breder bedrijfstemperatuurbereik bepaalt.

In de wereldwijde kabelindustrie worden twee vernettingstechnologieën gebruikt bij de productie van stroomkabels, met als belangrijkste verschil het reagens waarmee het vernettingsproces van polyethyleen plaatsvindt.

De meest gebruikelijke technologie is crosslinking met peroxide, waarbij polyethyleen wordt crosslinked met behulp van speciale chemicaliën - peroxides in een neutrale gasomgeving bij een bepaalde temperatuur en druk.Deze technologie maakt het mogelijk om een ​​voldoende mate van crosslinking te verkrijgen verbinding over de hele dikte van de isolatie en om de afwezigheid van luchtinsluitingen te garanderen. Naast goede diëlektrische eigenschappen heeft het ook een breder bedrijfstemperatuurbereik dan andere kabelisolatiematerialen en uitstekende mechanische eigenschappen. Peroxidetechnologie wordt gebruikt bij de productie van midden- en hoogspanningskabels.

Minder gebruikelijk is vernetting zonder sterkte, waarbij speciale verbindingen (silanen) aan polyethyleen worden toegevoegd om vernetting bij een lagere temperatuur te garanderen. De toepassingssector voor deze goedkopere technologie omvat laag- en middenspanningskabels.

De eerste Russische fabrikant van XLPE-kabels in 1996 was het Moskouse bedrijf ABB Moskabel, dat peroxidevernettingstechnologie gebruikte. In 2003 werd JSC "Kamkabel" de eerste Russische fabrikant van XLPE-kabels gemaakt van met silaan verknoopt polyethyleen.

Er zijn twee versies van XLPE-kabels: drieaderig en enkeladerig. XLPE-kabels worden over het algemeen geproduceerd in een ontwerp met één kern (afb. 2).

Rijst. 2.Buitenaanzicht van een eenaderige XLPE-kabel: 1- ronde meeraderige afgedichte stroomvoerende geleider, 2- afscherming langs de kern gemaakt van halfgeleidend vernet polyethyleen, 3- isolatie van verknoopt polyethyleen, 4- afscherming langs de isolatie van halfgeleidend verknoopt polyethyleen, 5 — scheidingslaag gemaakt van halfgeleidende tape of halfgeleidende waterdichte tape, 6 — afscherming van koperdraden bevestigd met kopertape, 7 — scheidingslaag van twee linten crêpepapier, met rubber beklede stof, polymeertape of waterdichtingstape, 8-scheidingslaag van aluminium-polyethyleen of mica-tape, 9-wrap van polyethyleen, PVC-plastic

Een onderscheidend kenmerk van de drieaderige versie van de XLPE-kabel is de aanwezigheid van een geëxtrudeerde fase-fasevuller gemaakt van polyethyleen of polyvinylchloride (PVC) plastic mengsel.

Het gebruik van single-core XLPE-kabels zorgt in de eerste plaats voor een grotere betrouwbaarheid van de voeding door een sterke vermindering van de kans op een fase-fase kortsluiting. De kans op gelijktijdige vernietiging op één plaats van de isolatie van twee structureel niet-gerelateerde enkeladerige kabels (connectoren of adereindhulzen) komt overeen met de kans op fase-fase schade van een bus met geïsoleerde rails, d.w.z. heel klein.

De kans op eenfasige aardfouten met XLPE-geïsoleerde enkeladerige kabels is veel kleiner dan met drieaderige BPI-kabels. Dit wordt zowel bereikt door het ontwerp van enkeladerige XLPE-kabels als door de superieure diëlektrische eigenschappen van de isolatie.

De eenaderige versie van XLPE-kabels maakt een doorsnede van stroomvoerende draden tot 800 mm mogelijk. Kabels met een dergelijke doorsnede kunnen met succes concurreren met de rails die worden gebruikt in de voedingssystemen van energie-intensieve ondernemingen.

De afscherming van de kabelelementen is noodzakelijk voor de elektromagnetische compatibiliteit van de kabel met verschillende externe circuits en om de symmetrie van het elektrische veld rond de kern van de kabel te waarborgen en daardoor gunstiger voorwaarden te creëren voor de werking van de isolatie. De binnenschermen zijn gemaakt van halfgeleidend plastic, het buitenscherm is gemaakt van koperdraden en -strips.

De buitenste beschermende mantel beschermt de interne elementen van de kabel tegen het binnendringen van vocht en mechanische schade tijdens installatie en gebruik. De buitenmantels van XLPE-kabels zijn gemaakt van hoogwaardig polyethyleen of PVC-verbinding.

Rijst. 3. Kabel met XLPE-isolatie APvPg

Conventionele alfanumerieke aanduidingen (markering) van kabels met XLPE-isolatie:

• A - aluminium geleider, geen aanduiding - koperen geleider,

• PV — isolatiemateriaal — verknoopt (gevulkaniseerd) polyethyleen,

• P of V - behuizing van polyethyleen of PVC-kunststof,

• y - schaal van versterkt polyethyleen met grotere dikte,

• ng - omhulsel van PVC-compound met lage ontvlambaarheid,

• ngd — behuizing gemaakt van PVC-compound met lage rook- en gasemissies,

• d — longitudinale afdichting van het scherm met waterdichte tapes,

• 1 of 3 — het aantal draden met stroom,

• 50-800 dwarsdoorsnede van de stroomvoerende draad, mm2,

• gzh-afdichting van de stroomvoerende draad, 2 16-35-dwarsdoorsnede van het scherm, mm,

• 1-500 — nominale spanning, kV.

Aanduidingsvoorbeeld: APvPg 1×240 / 35-10-kabel met aluminium kern (A), XLPE isolatie (Pv), polyethyleen mantel (P), afscherming (g), massief (1), aderdoorsnede 240 mm afscherming doorsnede 35 mm, nominale spanning 10 kV.