Кабель СПЭ

Подача электричества к потребителям и его распределение осуществляются с помощью кабельной продукции. Величина допустимого напряжения для каждого из проводов или кабелей зависит от целого ряда физических параметров. Одним из них является материал, из которого изготовлена изоляция проводника. При повышении номинального напряжения выше 10 кВ ужесточаются требования к изоляции, как между жилами, так и наружных оболочек. На смену кабелям для высокого напряжения, имеющим пластмассовую или поливинилхлоридную изоляцию, приходит кабель спэ. Изоляция такого продукта изготовлена из сшитого полиэтилена (СПЭ).

Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена

Преимущества сшитого полиэтилена

Современный российский рынок представляет кабельно-проводниковую линейку с СПЭ изоляцией. Иностранные обозначения такого материала – XLPE (Англия), VPE (Германия), РЕХ (Швеция).

Чтобы выявить преимущества СПЭ изоляции, нужно вспомнить, что она бывает:

• резиновой – смесь каучука и добавок (наполнители, красители, размягчители, катализаторы вулканизации и пр.) образует резину РТИ-1;
• бумажной с масляной пропиткой – изготовлена из КМП-120 (сульфатная целлюлоза), причём бумага всегда состоит из нескольких слоёв с толщиной 80, 120, 140, 170 мкм;
• пластмассовой – полиэтилен (П) высокой или низкой плотности и поливинилхлорид (ПВХ).

В преимуществах изоляции из СПЭ перед вышеперечисленными видами диэлектриков можно выделить следующие позиции:

• большое значение предельной температуры (2500С) позволяет выдерживать повышенные токи коротких замыканий (повреждаемость от КЗ ниже в 15 раз, по сравнению с бумажной изоляцией);
• длительно допустимые температуры у кабелей СПЭ выше (до 900С), потому их пропускная способность увеличивается в 1,3-1,5 раза;
• производители гарантируют срок эксплуатации свыше 50 лет без потери качественных показателей;
• отсутствие свинцовых или алюминиевых оболочек, что уменьшает вес, диаметр и радиус изгиба, это упрощает прокладку при монтаже;
• нижний предел минусовых температур при укладке без первоначального подогрева снизился на пять градусов и составляет 200С, это обусловлено использованием полимеров;
• СПЭ-проводники не страшатся перепадов уровней трассы, диэлектрически стабильны из-за очень низкой гигроскопичности;
• отсутствие масляного наполнения делает СПЭ-кабели экологически безопасными при повреждениях.

Благодаря тому, что в состав подобной кабельной продукции не входят жидкие компоненты, стоимость и время монтажных работ значительно снижены. Правильный монтаж продукции с изоляцией из сшитого полиэтилена должен предупреждать повреждения внешней оболочки.

Смонтированный кабель из СПЭ

Особенности конструкции

Изоляция из полиэтилена при приближении к температурам плавления теряет свои качества: форму, механические параметры и электрические характеристики. Температура 850С является критичной для такого типа изоляции. СПЭ выдерживает без последствий нагрев до 1300С.

Молекулярная трёхмерная структура СПЭ

Технические характеристики кабелей СПЭ

Буквенная аббревиатура проводников указывает на их марку, устройство и варианты исполнения. Она включает в себя индексы, которые описывают состав материалов, из которых выполнены:

• жила;
• изоляция жил;
• оболочка.

Цифры обозначают количество жил, сечение и номинальное напряжение (кВ).

Таблица буквенной маркировки СПЭ-кабелей

Пример такой маркировки, обозначение и расшифровку можно разобрать, обратившись к картинке ниже.

Пример маркировки

Технические характеристики для любой марки продукции можно посмотреть в таблицах. При рассмотрении необходимо учитывать категорию сетей (по МЭК 60183).

Технические характеристики проводников для напряжений 6-10 кВ

Варианты исполнения

Кабели-СПЭ выпускают на напряжение от 6 до 500 кВ и сечением жил: алюминиевых (35-800 мм2) и медных (25-630 мм2). Они исполняются в одножильном и трёхжильном вариантах.

Устройство

Форма жил в кабелях может быть круглая или секторная. Токовод, имеющий форму сектора, обладает рядом недостатков, а именно:

• нет специального механического инструмента для разделки таких кабелей, работы производятся вручную;
• при сращивании в муфтах образуются полости в плоскости треугольника, что затрудняет герметизацию соединения;
• магнитное поле, возникающее вокруг сектора, имеет асимметрию, это приводит к увеличению потерь.

Не может защитить сшитый полиэтилен кабель 10 кв технические характеристики которого в трехжильном исполнении не выдерживают прокладки в грунт без заполнения внутриполостных промежутков. Кабели с жилами круглого сечения лишены таких недостатков.

Устройство одножильного кабеля СПЭ

Специфика применения и классы продукции

Применяют кабели с изоляцией из СПЭ в сетях энергетических систем, там, где нужно выдержать следующие условия:

• транспортировка больших энергетических мощностей на дальние расстояния;
• прокладка трассы по сложным рельефным поверхностям;
• обеспечение повышенных требований к экологической и пожарной безопасности.

Основная классификация подобной кабельной продукции проводится с ориентировкой на конструктивные особенности.

Факторы, обуславливающие классификацию

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.

Типы подключения нейтрали

Трехфазные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена

У кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена в состав конструкции входят три жилы, каждая из которых имеет собственную изоляцию. Если обеспечить достаточное заполнение для таких тоководов, то можно производить их монтаж в средах с любым процентом влажности.

Устройство трёхжильного кабеля с СПЭ

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.

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

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.

Видео

Автор:

Гaличeв Илья Виктoрoвич