כבלים מבודדים XLPE: מכשיר, עיצוב, יתרונות, יישומים

נכון לעכשיו, יש עלייה מתמדת בייצור ובצריכה של כבלים עם בידוד XLPE בשוק הרוסי של מוצרי כבלים וחוטים. הייעוד הרוסי של כבלים אלו הוא XLPE, האנגלי הוא XLPE, הגרמני הוא VPE, והשבדי הוא PEX.

נשים לב ליתרונות העיקריים של כבלים עם בידוד XLPE (כבלים XLPE) על פני כבלים עם בידוד נייר ספוג (כבלים BPI):

• בהתאם לתנאי הנחת, התפוקה של כבלי XLPE גבוהה פי 1.2-1.3 בגלל הטמפרטורה המותרת הגבוהה יותר לטווח ארוך,

• ההתנגדות התרמית של כבלי XLPE בזרמי קצר (SC) גבוהה יותר בגלל הטמפרטורה המגבילה הגבוהה יותר, התקלות הספציפיות של כבלי XLPE נמוכות פי 10-15 מאלו של כבלי BPI,

• חיי שירות ארוכים של כבל XLPE (מסופק על ידי יצרנים במשך יותר מ-50 שנה),

• תנאים קלים יותר להתקנה של כבלי XLPE עקב משקל נמוך יותר, קוטר, רדיוס כיפוף, היעדר מעטפת עופרת כבדה (או אלומיניום),

• ניתן להניח כבלי XLPE בטמפרטורות שליליות (עד -20 מעלות צלזיוס) ללא חימום מוקדם עקב שימוש בחומרים פולימריים לבידוד ולמעטה,

• היעדר רכיבים נוזליים בבניית כבלי XLPE מקטין את זמן ההתקנה והעלויות,

• כבלי XLPE הם ידידותיים במיוחד לסביבה בשל היעדר דליפת שמן וזיהום סביבתי במקרה של תקלה,

• ההיגרוסקופיות של האלמנטים המבניים של כבל XLPE היא הרבה פחות מזו של כבל BPI, תכונות דיאלקטריות גבוהות של הבידוד,

• לכבלי XLPE אין הגבלות על הפרש הרמות של תוואי הכבלים.

אורז. 1. כבל מבודד XLPE

המאפיין העיקרי של כבלי XLPE הוא הבידוד החדש ביסודו שלהם - פוליאתילן צולב... פוליאתילן כבידוד ידוע כבר זמן רב. אבל לפוליאתילן תרמופלסטי קונבנציונלי יש חסרונות רציניים, שהעיקרי שבהם הוא הידרדרות חדה בביצועים בטמפרטורות הקרובות לנקודת ההיתוך. בידוד פוליאתילן תרמופלסטי מתחיל לאבד את צורתו, את המאפיינים החשמליים והמכאניים שלו כבר בטמפרטורה של 85 מעלות צלזיוס.

בידוד XLPE שומר על צורתו, על המאפיינים החשמליים והמכאניים שלו אפילו ב-130 מעלות צלזיוס.

המונח "הצטלבות" או "גיפור" מתייחס לטיפול בפוליאתילן ברמה המולקולרית. ההצלבות הנוצרות בתהליך ההצלבה בין מקרומולקולות פוליאתילן יוצרים מבנה תלת מימדי הקובע את המאפיינים החשמליים והמכאניים הגבוהים של החומר, היגרוסקופיות נמוכה יותר וטווח טמפרטורות עבודה רחב יותר.

בתעשיית הכבלים העולמית, נעשה שימוש בשתי טכנולוגיות צולבות בייצור כבלי חשמל, שההבדל העיקרי ביניהן הוא המגיב איתו מתרחש תהליך הצלוב הפוליאתילן.

הטכנולוגיה הנפוצה ביותר היא הצלבה עם פרוקסיד, כאשר פוליאתילן מוצלב בעזרת כימיקלים מיוחדים - פרוקסידים בסביבת גז ניטראלי בטמפרטורה ולחץ מסוימים. טכנולוגיה זו מאפשרת לקבל מידה מספקת של צולב- קישור לאורך כל עובי הבידוד ולהבטחת היעדר תכלילי אוויר. בנוסף לתכונות דיאלקטריות טובות, יש לו גם טווח טמפרטורות פעולה רחב יותר מאשר חומרי בידוד כבלים אחרים ותכונות מכניות מצוינות. טכנולוגיית פרוקסיד משמשת בייצור כבלי מתח בינוני וגבוה.

פחות נפוץ הוא הצלבת חוזק אפס, כאשר תרכובות מיוחדות (סילאנים) מתווספות לפוליאתילן כדי להבטיח הצלבה בטמפרטורה נמוכה יותר. מגזר היישומים עבור טכנולוגיה זולה יותר זו מכסה כבלי מתח נמוך ובינוני.

היצרן הרוסי הראשון של כבלי XLPE בשנת 1996 היה חברת ABB Moskabel במוסקבה, שהשתמשה בטכנולוגיית פרוקסיד צולבת. בשנת 2003, JSC "Kamkabel" הפך ליצרן הרוסי הראשון של כבלי XLPE העשויים מפוליאתילן צולב סילאן.

קיימות שתי גרסאות של כבלי XLPE - שלוש ליבות ויחידות ליבה. כבלי XLPE מיוצרים בדרך כלל בעיצוב ליבה אחת (איור 2).

אורז. 2.מבט חיצוני של כבל XLPE חד ליבתי: 1- מוליך נושא זרם אטום רב-חוטי, 2- מגן לאורך הליבה עשוי פוליאתילן מוליך למחצה מוצלב, 3- בידוד מפוליאתילן מוצלב, 4- מגן לאורך הבידוד של פוליאתילן מוליך למחצה מוצלב, 5 - שכבת הפרדה עשויה סרט מוליך למחצה או סרט איטום מוליך למחצה, 6 - מגן של חוטי נחושת מהודקים בסרט נחושת, 7 - שכבת הפרדה של שני סרטים של נייר קרפ, בד מגומי, סרט פולימר או סרט איטום, 8 שכבה מפרידה של אלומיניום -פוליאתילן או נציץ, 9 עטיפות של פוליאתילן, PVC-פלסטיק

תכונה ייחודית של גרסת שלוש הליבות של כבל XLPE היא נוכחות של חומר מילוי פאזה שחולץ עשוי מתערובת פלסטיק של פוליאתילן או פוליוויניל כלוריד (PVC).

השימוש בכבלי XLPE חד-ליביים מאפשר, קודם כל, להבטיח אמינות מוגברת של ספק הכוח עקב הפחתה חדה בהסתברות לקצר שלב פאזה. ההסתברות להרס סימולטני במקום אחד של בידוד של שני כבלים חד-ליביים שאינם קשורים מבחינה מבנית (מחברים או שרוולי קצה) תואמת את ההסתברות לנזק פאזי של אוטובוס עם פסים מבודדים, כלומר. קטן מאוד.

ההסתברות לתקלות הארקה חד פאזיות עם כבלים חד-ליבים מבודדים XLPE היא הרבה פחות מאשר עם כבלי BPI תלת ליבות. זה מושג הן על ידי העיצוב של כבלי XLPE חד ליבה והן על ידי התכונות הדיאלקטריות המעולות של הבידוד.

גרסת הליבה הבודדת של כבלי XLPE מאפשרת חתך רוחב של חוטים נושאי זרם עד 800 מ"מ. כבלים עם חתך כזה יכולים להתחרות בהצלחה עם הפסים המשמשים במערכות אספקת החשמל של ארגונים עתירי אנרגיה.

המיגון של אלמנטי הכבל הכרחי להתאמה אלקטרומגנטית של הכבל עם מעגלים חיצוניים שונים ולהבטחת סימטריה של השדה החשמלי סביב ליבת הכבל ולכן ליצור תנאים נוחים יותר לפעולת הבידוד. המגנים הפנימיים עשויים מפלסטיק מוליך למחצה, המגן החיצוני עשוי מחוטי נחושת ורצועות.

מעטפת המגן החיצונית מגינה על האלמנטים הפנימיים של הכבל מפני חדירת לחות ונזק מכני במהלך ההתקנה וההפעלה. המעטפות החיצוניות של כבלי XLPE עשויים מפוליאתילן או תרכובת PVC חוזק גבוה.

אורז. 3. כבל עם בידוד XLPE APvPg

ייעודים אלפאנומריים (סימון) קונבנציונליים של כבלים עם בידוד XLPE:

• A - מוליך אלומיניום, ללא ייעוד - מוליך נחושת,

• PV - חומר בידוד - פוליאתילן צולב (מגופר),

• P או V - מעטפת עשויה מפלסטיק פוליאתילן או PVC,

• y - מעטפת פוליאתילן מחוזקת עם עובי מוגבר,

• ng - נדן של תרכובת PVC עם דליקות נמוכה,

• ngd - מעטפת עשויה מתרכובת PVC עם פליטת עשן וגזים נמוכה,

• ד - איטום אורכי של המסך עם סרטים עמידים למים,

• 1 או 3 - מספר החוטים עם זרם,

• חתך 50-800 של החוט נושא הזרם, מ"מ,

• איטום gzh של החוט נושא הזרם, 2 חתך 16-35 של המסך, מ"מ,

• 1-500 - מתח נומינלי, קילו וולט.

דוגמה לייעוד: כבל APvPg 1×240 / 35-10 עם ליבת אלומיניום (A), בידוד XLPE (Pv), מעטפת פוליאתילן (P), מיגון (g), מוצק (1), חתך מוליך 240 מ"מ. מסך חתך 35 מ"מ, מתח נומינלי 10 קילו וולט.