Сечение кабеля из сшитого полиэтилена по току

Изоляция СПЭ кабеля позволяет добиться более хороших эксплуатационных характеристик в сравнении с другими материалами. Улучшению технических свойств проводника способствует сложная технология сшивки молекул полиэтилена. Полученный материал обладает рядом преимуществ:

1. Изоляция из сшитого полиэтилена выдерживает более высокие температуры в сравнении с устаревшими бумажными кабелями. Поэтому проводники способны перенести больший нагрев. Соответственно по СПЭ кабелю возможно передать к потребителю больший ток и мощность.
2. Такой проводник легче переносит нагрев, возникающий при токах короткого замыкания. СПЭ кабель выходит из строя при КЗ в 15 раз реже.
3. Изоляция из сшитого полиэтилена легче резины. Это упрощает его прокладку.
4. В строении отсутствует масло. Соответственно он не способен высохнуть и потерять электрическую прочность. Вдобавок снижается риск загрязнения окружающей среды.
5. Продолжительный срок службы более 30 лет. Отчасти это вызвано низкой впитывающей способностью полиэтилена.

Типы кабелей из СПЭ

КСПЭ выпускаются на средние напряжения 6-35кВ (одно- и трехжильные), высокие и сверхвысокие вплоть до 500кВ (одножильные) с медной или алюминиевой жилой. Чтобы было нагляднее приведем рисунок, на котором покажем вид в разрезе одножильного кабеля из сшитого полиэтилена.

Состоит одножильный кабель из: токопроводящей жилы (медная или алюминиевая) круглая многопроволочная, внутреннего и внешнего (относительно СПЭ) полупроводящего слоя, сама изоляция из сшитого полиэтилена, экран из медных проволок, окруженный внешним и внутренним разделительным слоем водоблокирующей ленты и оболочка из полиэтилена. При напряжении выше 110кВ выпускаются КСПЭ, в которых три жилы помещены в стальную трубу.

Маркировки кабелей из сшитого полиэтилена

Теперь, представив, как примерно выглядит кабель в разрезе, постараемся разобраться с русскими и зарубежными маркировками кабелей и их расшифровками. Для этого сведем собранные данные в табличку.

Числовые значения, например, 1х240/50 означают одна жила, сечение жилы и сечение экрана в миллиметрах квадратных.

Маркировка кабеля из сшитого полиэтилена

Приобретая кабель из сшитого полиэтилена необходимо учитывать цели, сферу, условия использования и способы укладки. Для идентификации используется маркировка – буквенные и цифровые обозначения помогут сориентироваться в широком ассортименте кабельной полиэтиленовой продукции. Буквенные сокращения «Пв» применяются для обозначения всех типов кабеля из СПЭ. Первая буква шифра обозначает материал жил – А – алюминий (при использовании меди буква не ставится).

Похожее: СИП кабель: самонесущий изолированный провод

Как пример: изделия АПвП означает алюминиевый кабель с изоляцией жил из сшитого полиэтилена с оболочкой из полиэтилена – на тип оболочки указывает последняя буква.

Преимущества кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

Преимущества кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена обусловили повсеместное их применение в развитых странах и заметное сокращение использования других типов силовых кабелей. Например, в США и Канаде кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена составляют 80-85 % всего рынка силовых кабелей, используемых в распределительных сетях, в Германии и Дании–до 95 %, а в Японии, Финляндии, Швеции и Франции–до 100 %.

Ведущими зарубежными производителями кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена являются компании ABB, NEXANS, Pirelli, NKT cable, Sumitomo Electric.
В России и в странах СНГ силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение до 35 кВ также находят все более широкое применение.

Ряд кабельных заводов России (АББ Москабель, Камкабель, Севкабель, Иркутсккабель и др.) освоил производство этих кабелей с использованием современных зарубежных технологий. Кабели по конструктивному исполнению, техническим характеристикам и эксплуатационным свойствам соответствуют международному стандарту МЭК 60502.

В настоящее время существует две технологии изготовления СПЭ-кабелей – силанольносшиваемая и пероксидносшиваемая технология. Их принципиальное отличие заключается в реагенте, при помощи которого происходит процесс сшивки (вулканизации) полиэтилена. При силанольной технологии сшивка происходит во влажной среде при температуре 80-90 0С с применением в качестве реагентов силанов. При современной пероксидной технологии процесс сшивки производится химическим способом в среде нейтрального газа (азота) при давлении 8-9 атмосфер и высокой температуре 285-400 0 С с применением в качестве реагентов пероксида дикумила.

Кабели на напряжение до 6 кВ включительно (0,66, 1, 3 и 6 кВ) с изоляцией из силанольносшиваемого полиэтилена выпускаются по ГОСТ 16442-80 и ТУ, кабели на напряжение 10, 20 и 35 кВ с изоляцией из пероксидносшиваемого полиэтилена выпускаются по ТУ 16.К71-335-2004.

Кабели на напряжение до 6 кВ изготавливаются одно–, двух–, трех–, четырех–, и пятижильными (см. рис. 3). Токопроводящая жила кабелей сечением от 1,5 до 240 мм2 – алюминиевая или медная, однопроволочная или многопроволочная. Изоляция кабелей – из сшитого полиэтилена. Оболочка кабелей – из ПВХ-пластиката (кабели марок АПвВГ, ПвВГ). Кабели с защитным покровом типа БбШв имеют броню из плоских стальных лент и шланг из ПВХ-пластиката (кабели марок АПвБбШв, ПвБбШв). В зависимости от типов защитных покровов кабели применяются для прокладки на вертикальных, наклонных и горизонтальных трассах в земле (траншеях); в сухих или сырых помещениях (туннелях), каналах, шахтах, коллекторах, производственных помещениях, на кабельных эстакадах, по мостам и в блоках.

Кабель АПвВГ

3 – Скрепляющая обмотка (для кабелей сечением 50 мм2 и выше);
4 – Оболочка из ПВХ пластиката.

Кабель ПвБбШв

3 – Сердечник; 4 – Скрепляющая обмотка (для кабелей сечением 50 мм2 и выше);
5 – Поясная изоляция из ПВХ пластиката;
6 – Броня из двух стальных оцинкованных лент;
7 – Защитный шланг из ПВХ пластиката.

Рис. 3. Элементы конструкции кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 1 кВ:
1 – Жила однопроволочная или многопроволочная, алюминиевая или медная;
2 – Изоляция из сшитого полиэтилена (цветовая маркировка жил);

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена на номинальные напряжения 10, 20 и 35 кВ (см. рис. 4) конструктивно состоят из круглой медной или алюминиевой многопроволочной жилы сечением от 50 до 1200 мм2, полупроводящего слоя по жиле, изоляции из сшитого полиэтилена (толщиной 3,4, 5,5 и 9 мм, соответственно), полупроводящего слоя по изоляции, разделительного слоя, экрана их медных проволок и медной ленты (сечением не менее 16 мм2 для кабелей с сечением жилы 50–120 мм2; не менее 25 мм2 для кабелей с сечением жилы 150–300 мм2; не менее 35 мм2 для кабелей с сечением жилы 400 мм2 и более), разделительного слоя, полиэтиленовой оболочки из полиэтилена повышенной твердости или оболочки из ПВХ-пластиката, в том числе ПВХ пониженной горючести и с низким дымо- и газовыделением. Для обеспечения продольной герметизации экрана, вместо электропроводящей ленты может использоваться водоблокирующая электропроводящая лента, а вместо разделительного – слой из водоблокирующей ленты.

Кабель АПвП

Кабель ПвВнг-LS

Рис. 4. Элементы конструкции кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10, 20 и 35 кВ:

1. – Жила круглая многопроволочная, алюминиевая или медная;
2. – Экран по жиле из полупроводящего сшитого полиэтилена;
3. – Изоляция из сшитого полиэтилена;
4. – Экран по изоляции из полупроводящего сшитого полиэтилена;
5. – Разделительный слой;
6. – Экран из медных проволок и медной ленты;
7. – Разделительный слой;
8. – Оболочка из полиэтилена либо из ПВХ, в том числе пониженной горючести и пониженным дымо- и газовыделением.

СПЭ — кабели с полиэтиленовой оболочкой, в том числе с усиленной оболочкой (кабели марок ПвП, АПвП, ПвПу, АПвПу), предназначены для прокладки в земле, а также на воздухе при обеспечении мер противопожарной защиты. Кабели с оболочкой их ПВХ-пластиката, в том числе пониженной горючести (кабели марок ПвВ, АПвВ, ПвВнг, АПвВнг), предназначены для прокладки в кабельных сооружениях и производственных помещениях, а также для прокладки в сухих грунтах. Кабели, не распространяющие горение с оболочкой их ПВХ-пластиката пониженной горючести с пониженным дымо- и газовыделением (кабели марок ПвВнг-LS, АПвВнг-LS) предназначены для групповой прокладки на воздухе, в кабельных сооружениях и помещениях с установленными требованиями по плотности дыма при пожаре. Кабели прокладываются на трассах без ограничения разности уровней.

За рубежом также разработаны кабели с изоляции из сшитого полиэтилена, предназначенные для подводной прокладки. Типичная конструкция кабеля для подводной прокладки на напряжение 10–35 кВ со встроенным контрольным и волоконнооптическим кабелем представлена на рис. 5.

Рис. 5. Элементы конструкции кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10–35 кВ для подводной прокладки

В будущем силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена будут постепенно вытеснять кабели с бумажной изоляцией не только в распределительных сетях напряжением до 35 кВ включительно, но и в высоковольтных сетях 110–500 кВ (вместо маслонаполненных кабелей).

Поливинилхлорид (ПВХ, PVC) также обладает рядом ценных свойств, необходимых для изоляции силовых кабелей: достаточная электрическая прочность, малая плотность, хорошая водостойкость, негорючесть, хорошие технологические характеристики. Однако большие диэлектрические потери (на 2 порядка выше) ограничивают применение этого материала для кабелей на номинальное напряжение свыше 10 кВ.

Кабели с изоляцией из ПВХ-пластиката (см. рис. 6) изготавливаются по ГОСТ 16442-80 на напряжение 0,66, 1, 3 и 6 кВ с медной или алюминиевой жилой сечением до 240 мм2 в зависимости от марки кабеля.

Кабель АВВГ

6 – Оболочка из ПВХ-пластиката;

Кабель ВБбШв

6 – Броня из двух стальных или стальных оцинкованных лент;
7 – Битум; 8 – Обмотка из полиэтилентерефталатной плёнки;
9 – Шланг из ПВХ-пластиката.

Рис. 6. Элементы конструкции кабелей 6 кВ с ПВХ-изоляцией:
1 – Жила однопроволочная или многопроволочная, алюминиевая или медная;
2 – Изоляция из ПВХ-пластиката (цветовая маркировка жил);
3 – Поясная изоляция из ПВХ-лент;
4 – Экран из электропроводящей бумаги и медной ленты для кабелей 6 кВ;
5 – Обмотка ПВХ-лент и лент нетканого полотна.

Для кабелей на напряжение 6 кВ применяется экран из электропроводящей бумаги и медной ленты. Кабели с оболочкой из ПВХ-пластиката (кабели марок АВВГ, ВВГ) предназначены для прокладок в земле, в блоках, на эстакадах, в помещениях при условии отсутствия опасности механических повреждений. Кабели, не распространяющие горение с оболочкой из ПВХ-пластиката пониженной горючести (кабели марок АВВГнг, ВВГнг) предназначены для прокладок в пожароопасных помещениях. Кабели с защитным покровом типа БбШв (броня из стальных лент и шланг ПВХ-пластиката) и БбШвнг (кабели марок АВБбШв, ВБбШв, АВБбШвнг, ВБбШвнг) предназначены для прокладок в земле, в помещениях, во взрывоопасных зонах и в пожароопасных зонах.

Для передачи и распределения энергии в установках до 0,66 кВ выпускаются также силовые кабели марки NYM (см. рис. 7), а на напряжение 1 кВ – силовые кабели марки NYY, которые соответствуют немецкому аналогу.

Кабель NYM-500

Рис. 7. Элементы конструкции кабелей NYM с ПВХ-изоляцией:
1 – Жила однопроволочная или многопроволочная, медная;
2 – Изоляция из ПВХ-пластиката (цветовая маркировка жил);
3 – Внутреннее заполнение: не вулканизированная резина, высоконаполненный пластикат или термоэластопласт;
4 — Наружная оболочка: поливинилхлоридный пластикат серого, черного или белого цвета.

В кабеле NYM используется внутренние заполнение из не вулканизированной резины, высоконаполненного пластиката или термоэластопласта, что предотвращает опасность образования трещин при эксплуатации в не-благоприятных условиях, позволяет легко и удобно “разделывать” кабель при монтаже, увеличивает гибкость кабеля и придает кабелю круглую форму.

Изоляция из этиленпропиленовой резины (ЭПР) также имеет достаточно высокие электрические параметры. Кроме того, этиленпропиленовая резина отличается:

• высокой длительно допустимой температурой нагрева (до 105 0С);
• хорошей теплостойкостью, что уменьшает риск деформации кабеля в месте изгиба, возникающей при к.з. (предельно допустимая температура при токе к.з. составляет 250-300 0С);
• высокой гибкостью, что позволяет сократить время монтажа;
• хорошей влагостойкостью и огнестойкостью.

В настоящее время рядом ведущих зарубежных фирм (Nexans и др.) для распределительных сетей разработаны и впускаются кабели с изоляцией из этиленпропиленовой резины на напряжение 3-35 кВ.

Конструктивно кабели имеют круглую, многопроволочную, уплотненную жилу из медных или алюминиевых проволок сечением от 10 до 630 мм2 (см. рис. 8).
Рис. 8. Элементы конструкции кабелей с изоляцией изэтиленпропиленовой резины на напряжение 3-35 кВ.

Толщина изоляции из сшитой эластомерной композиции (ЭПР) составляет от 2 мм для кабелей на напряжение 3 кВ до 10 мм для кабелей на напряжение 35 кВ. Кабели на напряжение свыше 6 кВ изготавливаются с экструдированными полупроводящими экранами, расположенными между жилой и изоляцией, а также поверх изоляции. В одножильном кабеле экран выполнен из медных проволок, поверх которых спирально наложена медная лента. В трехжильном кабеле каждая жила экранирована медной лентой. Трехжильные кабели напряжением до 6 кВ могут иметь один общий экран. В трехжильном кабеле броня обеспечивает механическую защиту и выполнена из гальванизированных стальных лент. Внешняя оболочка выполнена из термопластичной ПВХ-композиции.

Устройство и конструкция

Кабель из сшитого полиэтилена выпускается в одно- и трёхжильной конструкции, последняя используется для работы под напряжением до 35 кВ. Оптимальное устройство и надёжная герметизация обусловлены способом изготовления. Система состоит из нескольких слоёв в зависимости от исполнения.

В производстве кабельной продукции СПЭ используется радиационный метод, где вулканизация происходит путём воздействия гамма-лучами и химический способ, который, делится на два типа:

• Силановая сшивка – когда изоляция накладывается на токопроводящую жилу в растворе солей кремниевой кислоты.
• Пероксидная – это параллельный процесс сшивки и наложения изоляции при помощи перекиси дикумила.

Последний вариант обработки позволяет использовать силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена в подвальных помещениях, где есть насекомые или грызуны. При нарушении изолирующего покрытия появляется острый запах, который отпугивает вредителей.
Наружный диаметр и вес кабелей

Наружный диаметр кабеля из СПЭ зависит от внутреннего сечения жил, их типа и толщины защитного слоя. Для производства кабельной продукции из сшитого полиэтилена используются проводник круглого сечения и сектор. При одинаковом диаметре, изделия с алюминиевыми жилами легче медных. Для расчёта массы используются показатели веса 1 километра изделия.

Производство кабелей из сшитого полиэтилена

Химически сшитый полиэтилен состоит из тех же молекул что и обычный. Однако между ними формируются дополнительные связи атомов углерода. Данная реакция осуществляется с помощью двух методов:

1. Радиационный. Наиболее дешевый способ производства. Исходное сырье облучается жесткими гамма-лучами. В результате образуются новые химические связи между молекулами. Однако полученный на выходе проводник обладает остаточной радиацией. Поэтому такой метод используют крайне редко.
2. Химический. Менее опасный. Делится на два подвида: пероксидная и силановая сшивка.

Пероксидный метод более эффективен. Сшивается до 85% молекул. В качестве реагента выступает перекись водорода. Реакция осуществляется при температуре 200°C.

Силановый метод позволяет сшить до 70% молекул этилена. В реакции используются катализаторы и вода. Силаны — это соединения кремния с водородом.

Правила прокладки кабеля из сшитого полиэтилена

СПЭ провода желательно прокладывать при нулевой температуре в окружающей среде. Разрешается проводить работы с изоляцией СПЭ без прогрева при температуре окружающей среды до −20 градусов. Желательно, чтобы была дополнительная защита из ПВХ.

Если температура достаточно низка и сильные морозы, то перед работой изделие нужно прогреть в помещении в течении двух суток, для этого есть специальный прибор. В таком случае на прокладку отводится примерно 45 минут.

По окончанию работы провод должен быть быстро засыпан первым слоем земли. Последнюю засыпку и уплотнение почвы выполняют после охлаждения изделия.

Внимание! При температуре −40 и ниже работы производить категорически запрещено.

Разрешенный радиус загиба провода с изоляцией из СПЭ материалов при работе должен составлять не меньше 14 диаметров для моножильных и трехжильных изделий и 10 для трех соединенных вместе одножильных проводов.

Если необходимы загибы, то в их местах нужно нагреть изделие до 25 градусов, чтобы облегчить процесс.

Изделия СПЭ типа необходимо прокладывать с запасом по длине в 0.9 %. В туннелях и внутри помещений запас провода делается в виде зигзага, а по кабельным каналам этот запас делается с небольшим провисанием. Прокладывать изделие в виде колец недопустимо.

При работе необходимо выкладывать провод подальше от острых камней или инструментов, так как они могут нанести механические повреждения оболочке.

Правильное хранение

Важно! При покупке изделия желательно попросить у продавца лицензию и узнать срок гарантии. Если он меньше двух лет, то, возможно, это подделка. Опытные мастера рекомендуют не экономить на таких вещах. Провод прокладывается на многие годы, а дешевое изделие может привести к коротким замыканиям или пожарам.

В заключение необходимо отметить, что хоть кабель СПЭ относительно новый, он уже зарекомендовал себя на крупных промышленных объектах. В отличие от ВВГ типов, он имеет довольно много преимуществ.