Кабели из сшитого полиэтилена. Недостатки и способы их устранения

ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. КАБЕЛИ С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА 4
1.1 Состав материала 4
1.2 Технические характеристики 7
1.3 Классификация 8
Глава 2. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ КАБЕЛЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА 9
2.1 Достоинства 9
2.2 Недостатки 11
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 14
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 16

Весь текст будет доступен после покупки

Во второй половине прошлого века появилось первое поколение кабелей с экструдированной изоляцией, вначале с изоляцией из термопластичного полиэтилена, затем – из сшитого полиэтилена. Массовое производство кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение до 110 кВ началось в 70-х гг. XX века. В настоящее время созданы, проложены и находятся в эксплуатации подобные кабели на напряжение до 500 кВ. Практически любое предприятие, эксплуатирующее электрические сети напряжением 6–10 кВ и выше, имеет дело с силовыми кабелями. Потенциально кабельные линии имеют огромное преимущество перед воздушными: занимают меньше места, безопасны, надежней и удобней в эксплуатации. Именно поэтому большая часть электрических сетей в городах и на крупных промышленных предприятиях построено на основе кабельных линий [1].
Подавляющее большинство применяемых в России кабелей – с пропитанной бумажной изоляцией, конструкция которых не претерпевала существенных изменений на протяжении нескольких десятков лет. Этим обусловлены и многочисленные недостатки кабелей: высокая повреждаемость, ограничения по нагрузочной способности, ограничения по разности уровней прокладки, низкая технологичность монтажа муфт. Ввиду отсутствия реальной альтернативы кабелям с бумажной изоляцией приходилось мириться с их недостатками и принимать дополнительные меры для обеспечения надежности электроснабжения и требований по передаваемой мощности. Это означало создание резервирования, прокладку параллельных кабелей, и, как следствие, значительное усложнение схемы сети и увеличение капитальных вложений.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. КАБЕЛИ С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА

1.1 Состав материала
Своими уникальными свойствами СПЭ кабели обязаны применяемому изоляционному материалу. На современных кабельных предприятиях процесс сшивки или вулканизации производится в среде нейтрального газа при высоком давлении и температуре. Такой способ вулканизации позволяет получить достаточную степень сшивки по всей толщине изоляции и обеспечить отсутствие воздушных включений. Поперечные связи, образующиеся в процессе сшивки между молекулами полиэтилена, в основном и определяют характеристики нового материала. Помимо хороших диэлектрических свойств, это и больший, чем у других кабельных изоляционных материалов диапазон рабочих температур, и отличные механические характеристики.
Сшитый полиэтилен (русская аббревиатура СПЭ, английская XLRE, немецкая VPE), представляет собой полимер, образованный молекулами полиэтилена, цепочки которых соединены между собой дополнительными поперечными связями (рисунок 1).


Рисунок 1. Структурная формула сшитого полиэтилена

Кабели должны служить долгие годы, постоянно обеспечивая потребителя достаточной электрической мощностью. В отличие от кабелей с бумажной пропитанной или маслонаполненной изоляцией, применение которых ограничивается с каждым годом, кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена в полной мере отвечают этому требованию. Благодаря своей конструкции, современной технологии изготовления и совершенным материалам кабели среднего и высокого напряжения с СПЭ изоляцией обладают наилучшими электрическими и механическими свойствами и самым длительным сроком службы среди других типов кабеля, выпускаемых серийно [2].
Своими уникальными свойствами СПЭ кабели обязаны применяемому изоляционному материалу. На современных кабельных предприятиях процесс сшивки или вулканизации производится в среде нейтрального газа при высоком давлении и температуре. Такой способ позволяет получить достаточную степень сшивки по всей толщине изоляции и обеспечить отсутствие воздушных включений. Поперечные связи, образующиеся в процессе сшивки между молекулами полиэтилена, в основном и определяют характеристики нового материала. Помимо хороших диэлектрических свойств, это и больший, чем у других кабельных изоляционных материалов диапазон рабочих температур, и отличные механические характеристики [3].
Изначальное полиэтиленовое сырье – полимер углеводорода этилена, называемый «полиэтиленом», он имеет линейную структуру молекул и является неплохим диэлектриком, но неизменно теряет свои свойства при нагревании до температуры плавления +80 - +110 0C. Подвергаясь процессу «сшивки», то есть модификации на молекулярном уровне, полиэтилен приобретает трехмерную сетчатую структуру (поперечно-сшитую) с появлением боковых межмолекулярных связей. Такое изменение дает ему большую эластичность и повышение прочности на разрыв, а также значительное улучшение изоляционных свойств и стойкости к высоким температурам.
Для изготовления кабеля используется полиэтилен, «сшитый» по следующим двум технологиям, в результате которых получаются несколько разные материалы:
PEXb – это более дешевый и наиболее распространенный продукт. Получается «силановым» (силанольным) способом в присутствии кремневодородов и температуры 80-90 0C, при гидролизе силанольных групп. Имеет около 65% «сшитых» молекул. Кабельная изоляция из него обозначается SXLPE.
PEXa – более дорогой материал, имеющий до 75-80 % сшивки и получаемый с помощью перекиси водорода («пероксидный» метод) при повышении температуры до 400 0C (обозначение изоляции XLPE).

Весь текст будет доступен после покупки

1. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебник для вузов. – М.: Интермет Инжиниринг, 2005.
2. Электронный каталог [Электронный ресурс]: база данных содержит сведения о кабелях с изоляцией из сшитого полиэтилена – Режим доступа: http://propolyethylene.ru/shitiy/kabeli.html, 2015.
3. Электронный каталог [Электронный ресурс]: база данных содержит сведения о кабелях с изоляцией из сшитого полиэтилена – Режим доступа: http://housea.ru/index.php/car/58470

Весь текст будет доступен после покупки