2.2.2. Конструкция жил, экранов, изоляции, оболочки и брони кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена
2.2.2.1. Конструкция кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 1 – 35 кВ
С начала 1970-х годов кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена – полимер этилена с поперечно сшитыми молекулами (российское обозначение – СПЭ, английское – XLPE, немецкое – VPE, шведское – РЕХ, где PE — PolyEthylene, X — Cross-linked) заменяют кабели с бумажной изоляцией в классах низкого и высокого напряжения.
Имеются четыре технологии производства PE-X:
Пероксидная (нагрев в присутствии пероксидов);
Силановая (обработка влагой, в которую предварительно был имплантирован силан + катализатор);
Электронная (бомбардировка электронами);
Азотная (сейчас редко используется).
Но применение нашли только две технологии сшивки: пероксидная и силановая.
Кабели СПЭ имеют следующие преимущества перед другими:
более высокая надежность в эксплуатации;
меньшие эксплуатационные расходы на КЛЭП;
низкие диэлектрические потери (потери 0,001 вместо 0,008);
высокая стойкость к повреждениям;
большой запас термической стойкости;
большая пропускная способность за счет увеличения допустимой температуры нагрева жил: длительной (90 °С вместо 70 °С), при перегрузке (130 °С вместо 90 °С);
более высокий ток термической устойчивости при коротком замыкании (250 °С вместо 200 °С);
малая гигроскопичность;
хорошие механические свойства и малый вес;
экологическая безопасность.
Недостатки СПЭ-изоляции:
Отсутствие «эффекта самозалечивания» СПЭ-изоляции.
Чувствительность СПЭ к разного рода посторонним микровключениям - образования триингов**, которые в силу природы их образования можно разделить на триинги электрического (ЭТ) и водные триинги (ВТ) электрохимического происхождения.
СПЭ более чувствителен к воздействию высокочастотных перенапряжений.
Резкое ухудшение механических свойств полиэтилена при температурах, близких к температуре плавления (220°С) – термомеханическое старение, растрескивание оболочек и изоляции кабелей.
Применение пластмасс позволяет облегчить конструкцию кабелей, упростить прокладку и монтаж, а также производить прокладку на трассах с большой разностью уровней.
Одним из наиболее перспективных материалов для изоляции кабелей является полиэтилен. Наиболее пригодным материалом для изоляции кабелей является сшитый полиэтилен, т.е. полиэтилен, имеющий пространственную структуру молекул.
В России силовые кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение 0,66–6 кВ, предназначенные для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках, выпускаются с алюминиевыми и медными жилами сечением от 1,5 до 240 мм2. Жилы этих кабелей могут быть круглыми и секторными. В качестве изоляции могут быть использованы поливинилхлоридный пластикат и вулканизированный полиэтилен. Для защиты от влаги и механических повреждений кабели имеют пластмассовую или алюминиевую оболочку.
Силовые кабели на напряжение 10–35 кВ выпускаются, как правило, с изоляцией из вулканизированного полиэтилена как трехжильными, (рис. ), четырехжильными, (рис.11), так и одножильными, (рис. 12).
Рисунок 11– Трехжильный кабель марки ААШв алюминиевой оболочкой и алюминиевыми жилами: 1 – токопроводящая жила; 2 – изоляция жилы; 3 – поясная изоляция; 4 –оболочка; 5 – защитный покров.
Рисунок 12 – Кабель четырехжильный марки АПвВГ с изоляцией жил из вулканизированного полиэтилена и поясной изоляцией из ПВХ пластиката: 1 – токопроводящая алюминиевая секторная жила; 2 – изоляция жилы; 3 – поясная изоляция;
4 – наружная оболочка.