Cáp cách điện XLPE: thiết bị, thiết kế, ưu điểm, ứng dụng

Hiện nay, việc sản xuất và tiêu thụ cáp có lớp cách điện XLPE trên thị trường các sản phẩm cáp và dây điện của Nga không ngừng gia tăng. Tên gọi của các loại cáp này trong tiếng Nga là XLPE, tiếng Anh là XLPE, tiếng Đức là VPE và tiếng Thụy Điển là PEX.

Hãy lưu ý những ưu điểm chính của cáp có lớp cách điện XLPE (cáp XLPE) so với cáp có lớp cách điện bằng giấy tẩm (cáp BPI):

• tùy thuộc vào điều kiện đặt, thông lượng của cáp XLPE cao hơn 1,2-1,3 lần do nhiệt độ dài hạn cho phép cao hơn,

• khả năng chịu nhiệt của cáp XLPE khi có dòng điện ngắn mạch (SC) cao hơn do nhiệt độ giới hạn cao hơn, độ đứt riêng của cáp XLPE thấp hơn cáp BPI từ 10-15 lần,

• tuổi thọ dài của cáp XLPE (được cung cấp bởi các nhà sản xuất trong hơn 50 năm),

• điều kiện lắp đặt cáp XLPE dễ dàng hơn do trọng lượng, đường kính, bán kính uốn thấp hơn, không có vỏ bọc bằng chì (hoặc nhôm) nặng,

• Cáp XLPE có thể được đặt ở nhiệt độ âm (lên đến -20 ° C) mà không cần gia nhiệt trước do sử dụng vật liệu polyme để cách điện và vỏ bọc,

• việc không có các thành phần chất lỏng trong cấu tạo cáp XLPE giúp giảm thời gian và chi phí lắp đặt,

• Cáp XLPE cực kỳ thân thiện với môi trường do không rò rỉ dầu và không gây ô nhiễm môi trường khi hỏng hóc,

• độ hút ẩm của các thành phần cấu trúc của cáp XLPE thấp hơn nhiều so với cáp BPI, tính chất điện môi cao của lớp cách điện,

• Cáp XLPE không có hạn chế về độ chênh của tuyến cáp.

Cơm. 1. Cáp cách điện XLPE

Đặc điểm chính của cáp XLPE là lớp cách điện mới về cơ bản của chúng - polyetylen liên kết ngang... Polyetylen làm vật liệu cách nhiệt đã được biết đến từ lâu. Nhưng polyetylen nhiệt dẻo thông thường có những nhược điểm nghiêm trọng, trong đó chính là sự suy giảm mạnh về hiệu suất ở nhiệt độ gần với điểm nóng chảy. Vật liệu cách nhiệt bằng polyetylen nhiệt dẻo bắt đầu mất hình dạng, đặc tính điện và cơ ở nhiệt độ 85 ° C.

Cách điện XLPE vẫn giữ nguyên hình dạng, đặc tính điện và cơ học của nó ngay cả ở 130°C.

Thuật ngữ «liên kết ngang» hoặc «lưu hóa» đề cập đến việc xử lý polyetylen ở cấp độ phân tử. Các liên kết ngang được hình thành trong quá trình liên kết chéo giữa các đại phân tử polyetylen tạo ra cấu trúc ba chiều xác định các đặc tính cơ và điện cao của vật liệu, độ hút ẩm thấp hơn và dải nhiệt độ hoạt động rộng hơn.

Trong ngành công nghiệp cáp toàn cầu, hai công nghệ liên kết ngang được sử dụng trong sản xuất cáp điện, sự khác biệt chính giữa chúng là thuốc thử mà quá trình liên kết ngang polyetylen diễn ra.

Công nghệ phổ biến nhất là liên kết chéo với peroxit, khi polyetylen được liên kết chéo với sự trợ giúp của các hóa chất đặc biệt - peroxit trong môi trường khí trung tính ở nhiệt độ và áp suất nhất định. liên kết xuyên suốt độ dày của lớp cách nhiệt và để đảm bảo không có tạp chất không khí. Ngoài các đặc tính điện môi tốt, nó còn có dải nhiệt độ hoạt động rộng hơn so với các vật liệu cách điện cáp khác và các đặc tính cơ học tuyệt vời. Công nghệ peroxide được ứng dụng trong sản xuất cáp trung thế và cao thế.

Ít phổ biến hơn là liên kết ngang cường độ bằng không, trong đó các hợp chất đặc biệt (silan) được thêm vào polyetylen để đảm bảo liên kết ngang ở nhiệt độ thấp hơn. Lĩnh vực ứng dụng cho công nghệ rẻ hơn này bao gồm cáp điện áp thấp và trung bình.

Nhà sản xuất cáp XLPE đầu tiên của Nga vào năm 1996 là công ty ABB Moskabel ở Moscow, sử dụng công nghệ liên kết ngang peroxide. Năm 2003, Công ty cổ phần "Kamkabel" trở thành nhà sản xuất cáp XLPE đầu tiên của Nga làm bằng polyetylen liên kết ngang silane.

Có hai phiên bản cáp XLPE - ba lõi và một lõi. Cáp XLPE thường được sản xuất theo thiết kế một lõi (Hình 2).

Cơm. 2.Hình ảnh bên ngoài của cáp XLPE một lõi: 1- dây dẫn mang dòng kín nhiều dây tròn, 2- tấm chắn dọc theo lõi làm bằng polyetylen liên kết ngang bán dẫn, 3- lớp cách điện bằng polyetylen liên kết ngang, 4- lớp chắn dọc theo lớp cách điện bằng polyetylen liên kết ngang bán dẫn, 5 — lớp ngăn cách làm bằng băng bán dẫn hoặc băng chống thấm bán dẫn, 6 — lá chắn dây đồng buộc chặt bằng băng đồng, 7 — lớp ngăn cách gồm hai dải băng giấy crepe, vải cao su, băng polyme hoặc băng chống thấm, 8 lớp ngăn cách bằng băng nhôm -polyetylen hoặc mica, 9 lớp bọc polyetylen, nhựa PVC

Một tính năng đặc biệt của phiên bản ba lõi của cáp XLPE là sự hiện diện của chất độn pha pha ép đùn làm bằng hỗn hợp nhựa polyetylen hoặc polyvinyl clorua (PVC).

Trước hết, việc sử dụng cáp XLPE lõi đơn cho phép đảm bảo tăng độ tin cậy của nguồn điện do xác suất xảy ra ngắn mạch pha giảm mạnh. Xác suất phá hủy đồng thời ở một vị trí cách điện của hai cáp lõi đơn không liên quan về mặt cấu trúc (đầu nối hoặc ống bọc đầu cuối) tương ứng với xác suất hư hỏng pha của thanh cái có thanh cái cách điện, tức là. rất nhỏ.

Xác suất xảy ra sự cố chạm đất một pha với cáp một lõi cách điện XLPE ít hơn nhiều so với cáp BPI ba lõi. Điều này đạt được nhờ thiết kế của cáp XLPE lõi đơn và nhờ đặc tính điện môi ưu việt của lớp cách điện.

Phiên bản lõi đơn của cáp XLPE cho phép tiết diện ngang của dây mang dòng điện lên tới 800 mm. Cáp có tiết diện như vậy có thể cạnh tranh thành công với thanh cái được sử dụng trong hệ thống cung cấp điện của các doanh nghiệp sử dụng nhiều năng lượng.

Việc che chắn các phần tử cáp là cần thiết để cáp tương thích điện từ với các mạch bên ngoài khác nhau và để đảm bảo tính đối xứng của điện trường xung quanh lõi cáp và do đó tạo điều kiện thuận lợi hơn cho hoạt động của lớp cách điện. Các tấm chắn bên trong được làm bằng nhựa bán dẫn, tấm chắn bên ngoài được làm bằng dây và dải đồng.

Vỏ bảo vệ bên ngoài bảo vệ các thành phần bên trong của cáp khỏi sự xâm nhập của hơi ẩm và hư hỏng cơ học trong quá trình lắp đặt và vận hành. Vỏ bọc bên ngoài của cáp XLPE được làm bằng hợp chất polyetylen hoặc PVC có độ bền cao.

Cơm. 3. Cáp APvPg cách điện XLPE

Ký hiệu chữ và số thông thường (đánh dấu) của cáp có cách điện XLPE:

• A — dây dẫn bằng nhôm, không có ký hiệu — dây dẫn bằng đồng,

• PV - vật liệu cách điện - polyetylen liên kết ngang (lưu hóa),

• P hoặc V — vỏ làm bằng polyetylen hoặc nhựa PVC,

• y — vỏ polyetylen được gia cố với độ dày tăng lên,

• ng — vỏ bọc bằng hợp chất PVC có khả năng bắt lửa thấp,

• ngd — vỏ làm bằng hợp chất PVC có ít khói và khí thải,

• d — niêm phong dọc màn hình bằng băng chống thấm nước,

• 1 hoặc 3 - số lượng dây có dòng điện,

• 50—800 tiết diện của dây dẫn mang dòng điện, mm2,

• gzh-niêm phong của dây mang dòng điện, 2 16-35-mặt cắt ngang của màn hình, mm,

• 1-500 — điện áp danh định, kV.

Ví dụ về ký hiệu: Cáp APvPg 1×240 / 35-10 có lõi nhôm (A), cách điện XLPE (Pv), vỏ bọc polyetylen (P), vỏ bọc (g), đặc (1), tiết diện dây dẫn 240 mm. mặt cắt ngang 35 mm, điện áp danh định 10 kV.