Конструкция, технические характеристики и особенности СПЭ кабелей из сшитого полиэтилена

Подача электричества к потребителям и его распределение осуществляются с помощью кабельной продукции. Величина допустимого напряжения для каждого из проводов или кабелей зависит от целого ряда физических параметров. Одним из них является материал, из которого изготовлена изоляция проводника. При повышении номинального напряжения выше 10 кВ ужесточаются требования к изоляции, как между жилами, так и наружных оболочек. На смену кабелям для высокого напряжения, имеющим пластмассовую или поливинилхлоридную изоляцию, приходит кабель спэ. Изоляция такого продукта изготовлена из сшитого полиэтилена (СПЭ).

Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена

Преимущества сшитого полиэтилена

Современный российский рынок представляет кабельно-проводниковую линейку с СПЭ изоляцией. Иностранные обозначения такого материала – XLPE (Англия), VPE (Германия), РЕХ (Швеция).

Чтобы выявить преимущества СПЭ изоляции, нужно вспомнить, что она бывает:

• резиновой – смесь каучука и добавок (наполнители, красители, размягчители, катализаторы вулканизации и пр.) образует резину РТИ-1;
• бумажной с масляной пропиткой – изготовлена из КМП-120 (сульфатная целлюлоза), причём бумага всегда состоит из нескольких слоёв с толщиной 80, 120, 140, 170 мкм;
• пластмассовой – полиэтилен (П) высокой или низкой плотности и поливинилхлорид (ПВХ).

Важно! Чтобы придать той или иной изоляции специфические свойства при производстве в продукт добавляют различные примеси. Они улучшают физические параметры изоляции в зависимости от предполагаемых условий эксплуатации.

В преимуществах изоляции из СПЭ перед вышеперечисленными видами диэлектриков можно выделить следующие позиции:

• большое значение предельной температуры (2500С) позволяет выдерживать повышенные токи коротких замыканий (повреждаемость от КЗ ниже в 15 раз, по сравнению с бумажной изоляцией);
• длительно допустимые температуры у кабелей СПЭ выше (до 900С), потому их пропускная способность увеличивается в 1,3-1,5 раза;
• производители гарантируют срок эксплуатации свыше 50 лет без потери качественных показателей;
• отсутствие свинцовых или алюминиевых оболочек, что уменьшает вес, диаметр и радиус изгиба, это упрощает прокладку при монтаже;
• нижний предел минусовых температур при укладке без первоначального подогрева снизился на пять градусов и составляет 200С, это обусловлено использованием полимеров;
• СПЭ-проводники не страшатся перепадов уровней трассы, диэлектрически стабильны из-за очень низкой гигроскопичности;
• отсутствие масляного наполнения делает СПЭ-кабели экологически безопасными при повреждениях.

Благодаря тому, что в состав подобной кабельной продукции не входят жидкие компоненты, стоимость и время монтажных работ значительно снижены. Правильный монтаж продукции с изоляцией из сшитого полиэтилена должен предупреждать повреждения внешней оболочки.

Внимание! Недопустимо крепить проводник металлическими хомутами без использования защитных подложек (прокладок). Можно использовать для этого ленточные бандажи, полимерные литые хомуты и прочие специфические крепежи.

Смонтированный кабель из СПЭ

Монтажный инструмент

Чтобы облегчить и ускорить сборку трубопроводных соединений фирма Рехау производит и предлагает к использованию специальные инструменты:

• ручные и аккумуляторные эспандеры;
• насадки расширители диаметром от 12 до 110 мм;
• ножницы и труборезы;
• пресс-зажимы к надвижным гильзам;
• запрессовочные клещи для труб диаметром 16, 20, 25 мм.

Для увеличения производительности монтажных бригад фирма предлагает универсальные аккумуляторные эспандеры с расширительными насадками в одном инструменте. Для этого монтажник должен подобрать расширитель и запресовочную насадку под нужный диаметр. Он может, используя один аккумуляторные инструмент, одновременно расширять отверстие и запрессовывать гильзу в соединении. Такое приспособление значительно экономит время, и увеличивает производительность труда. Последняя разработка механизированного инструмента это аккумуляторный эспандер с несколькими запрессовочными насадками разных диаметров.

Чтобы монтажники не путали насадки они помечены разными цветами. Синим цветом обозначены насадки stabil, а зелёным flex, his, pink.

Цветовое деление труб Rehau

Особенности конструкции

Чем отличается кабель от провода

Изоляция из полиэтилена при приближении к температурам плавления теряет свои качества: форму, механические параметры и электрические характеристики. Температура 850С является критичной для такого типа изоляции. СПЭ выдерживает без последствий нагрев до 1300С.

К сведению. Обработка полиэтилена, в результате которой меняются связи между молекулами (на уровне «макро»), называется «сшивкой». Трёхмерная структура поперечных связей, полученная с помощью такой вулканизации, даёт повышение параметров изоляции по всем позициям.

Молекулярная трёхмерная структура СПЭ

Технические характеристики кабелей СПЭ

Кабель ВВГ ПНГ (А): расшифровка

Буквенная аббревиатура проводников указывает на их марку, устройство и варианты исполнения. Она включает в себя индексы, которые описывают состав материалов, из которых выполнены:

• жила;
• изоляция жил;
• оболочка.

Цифры обозначают количество жил, сечение и номинальное напряжение (кВ).

Таблица буквенной маркировки СПЭ-кабелей

Пример такой маркировки, обозначение и расшифровку можно разобрать, обратившись к картинке ниже.

Пример маркировки

Технические характеристики для любой марки продукции можно посмотреть в таблицах. При рассмотрении необходимо учитывать категорию сетей (по МЭК 60183).

К сведению. В таблицах учитываются минимальные сечения экрана, выбранные по значениям токов КЗ (коротких замыканий). С увеличением сечения экрана необходимо делать поправку на длительно допустимые токи, их значение уменьшается.

Технические характеристики проводников для напряжений 6-10 кВ

Устройство

Форма жил в кабелях может быть круглая или секторная. Токовод, имеющий форму сектора, обладает рядом недостатков, а именно:

• нет специального механического инструмента для разделки таких кабелей, работы производятся вручную;
• при сращивании в муфтах образуются полости в плоскости треугольника, что затрудняет герметизацию соединения;
• магнитное поле, возникающее вокруг сектора, имеет асимметрию, это приводит к увеличению потерь.

Не может защитить сшитый полиэтилен кабель 10 кв технические характеристики которого в трехжильном исполнении не выдерживают прокладки в грунт без заполнения внутриполостных промежутков. Кабели с жилами круглого сечения лишены таких недостатков.

Устройство одножильного кабеля СПЭ

Раскатка с барабанов и транспортных тележек

Для транспортировки кабеля используются специальные тележки. Их же можно применять и для размотки. Раскатка осуществляется непосредственно с тележки.

Специализированные тележки комплектуются тормозными устройствами, а некоторые даже имеют автономный двигатель и привод. Если будет необходимость, с их помощью можно легко смотать кабель обратно на барабан.

Но чаще всего для размотки применяют механические домкраты с ручным подъемом. Однако на них обязательно необходимо предусматривать ручное устройство для торможения, чтобы предотвратить самопроизвольное инерционное сматывание и образование петель.

При установке барабана на домкрат следует соблюдать правило:

При раскатке кабеля он должен сматываться сверху, а не снизу!

Специфика применения и классы продукции

Применяют кабели с изоляцией из СПЭ в сетях энергетических систем, там, где нужно выдержать следующие условия:

• транспортировка больших энергетических мощностей на дальние расстояния;
• прокладка трассы по сложным рельефным поверхностям;
• обеспечение повышенных требований к экологической и пожарной безопасности.

Основная классификация подобной кабельной продукции проводится с ориентировкой на конструктивные особенности.

Факторы, обуславливающие классификацию

Приспособления для прокладки

Основные устройства помогающие прокладывать кабель в траншеях и туннелях — это ролики. В непосредственной близости от раскаточного барабана ставится приемный ролик.

Ширина его должна быть не меньше ширины самого барабана. Если у вас в комплекте инструмента отсутствует подобный ролик, его можно заменить самодельной конструкцией.

В ней, в качестве направляющих, применяют полиэтиленовые трубы. При скольжении полиэтилена по полиэтилену, очень низкий коэффициент трения. Поэтому такая конструкция во многих сложных условиях монтажа вполне оправдана.

Перед непосредственным спуском кабеля в траншею (канал), ставится опорный ролик или желоб.

Уже в самой траншее используются простые линейные ролики. У них на раме должны быть отверстия. Через них ролик можно зафиксировать на любой поверхности.

На углах трассы применяются поворотные ролики.

Причем через специальные крепления по бокам, можно собрать целую поворотную систему.

Помимо вышеперечисленных применяются и специальные:

• устанавливаемые в распорку траншеи

• на край траншеи

Длительное нахождение (лежание) кабеля на раскаточных роликах более 3-х часов не допускается.

Особенности включения по типу заземления

При расчётах на этапе проектирования схем прокладки кабелей рассматривают способ присоединения «нейтрали» к «земле». Нейтраль – это проводник, соединяющий в одну точку нулевые провода обмоток питающих трансформаторов или генераторов (в трёхфазных сетях). Различают два вида включения кабелей-СПЭ для эксплуатации, а именно:

• схема с изолированной нейтралью (ИН);
• схема с глухозаземлённой нейтралью (ЗН).

В зависимости от вида включения, для линий организована защита от коротких замыканий. В сетях с изолированной нейтралью кабель может эксплуатироваться при замыкании одной фазы на «землю» (ОЗЗ) довольно продолжительное время. Такое однофазное замыкание не требует немедленного отключения для ремонта. Ток замыкания невелик, но вызывает старение кабеля.

Осторожно! ОЗЗ при глухозаземлённой нейтрали требует немедленного срабатывания защитного отключения. Ток замыкания при этом очень большой, и проводник может сгореть.

Типы подключения нейтрали

Переходы в трубах

При выполнении переходов через дороги, труба перед непосредственной протяжкой должна визуально проверяться на просвет. При этом если труба не цельная, соединения труб нужно залить бетоном.

Применение самодельных муфт для этих целей не допускается.

Кроме этого, в начале и конце трубы необходимо устанавливать направляющую воронку.

Она представляет из себя разъемную конструкцию с ограничивающим кольцом.

Также для защиты от трения, при протяжке в трубах, кабели необходимо смазывать. При протяженности переходов до 100м, можно использовать обыкновенный мыльный раствор.

При большей длине, такая смазка успевает высохнуть и эффект скольжения пропадает. Поэтому на таких переводах применяют технический вазелин или тавот. В общем все смазки, которые не оказывают вредного химического воздействия на оболочку.

Чтобы посторонние предметы и вода не могли свободно попасть во внутрь трубы с кабелем, ее требуется герметизировать. Для этого можно использовать:

• манжету с термоусадкой

• строительную монтажную пену (позаботьтесь о том, чтобы она была морозостойкой)

• ветошь, промоченную в цементной болтушке

Как производится

При производстве силовых кабелей (СК) во всём мире применяют две технологии.

Технология сшивки бывает:

• химической;
• радиационной.

Химический способ разделяют на два вида производства, в зависимости от реагентов, которые используют при химических реакциях: это пероксиды и силаны.

Пероксиды, помещённые в среду нейтральных газов, в сочетании с определённым давлением и заданной температурой дают эффект сшивки. Она распространяется по всей толщине и не имеет включений воздуха. Пероксидный метод применяют для выпуска кабелей, рассчитанных на среднее и высокое напряжения.

Важно! Перед испытаниями продукция, изготовленная при помощи пероксидов, должна выдерживаться достаточное время, для того чтобы из изоляции после сшивки вышел метан. Выдержку проводят при температуре 800С, под давлением.

Силаны являются активно-поверхностными веществами (органическими соединениями кремния), они устойчиво связывают органическую матрицу и неорганические наполнители. Это более дешёвый способ, при котором изоляцию на жилу накладывают в кремневой кислоте. Силановый метод используют для производства кабелей, эксплуатируемых при низком и среднем напряжениях.

Радиационная технология, хоть и более эффективная, но из-за остаточной радиации применяется для изготовления кабелей для особых условий эксплуатации. Она выполняется путём облучения полиэтилена жёсткими гамма-лучами.

Способы сшивки

Интересно. Используемый в пероксидной технологии катализатор (перекись дикумила) имеет резкий особый запах. Он появляется при попытке механического разрушения изоляции. Насекомые и грызуны его не переносят, что является хорошей защитой от нападок грызущих животных.

Плюсы и минусы пероксидного метода

Кабели с изоляцией из СПЭ начали вводиться в эксплуатацию ещё с середины прошлого века. Японцы стали первопроходцами в этом. На сегодняшний день такая продукция, рассчитанная на среднее напряжение, занимает от 80 до 95% в США, Канаде, Дании и Германии в общем объеме. Япония, Франция, Швеция и Финляндия приблизили этот показатель к 100%. Российские производители продукции для энергетики также взяли курс на выпуск таких надёжных проводников.

сшить II[править]

Морфологические и синтаксические свойстваправить

Полимерные материалы и их классификация

сшить

Глагол, совершенный вид, переходный, тип спряжения по классификации А. Зализняка — 11*b. Соответствующий глагол несовершенного вида — шить.

Приставка: с-

; корень:
-ши-
; глагольное окончание:
-ть
.

Семантические свойстваправить

Значениеправить

1. изготовить одежду, обувь и т. п. шитьём ◆ Акакий Акакиевич ещё было насчёт починки, но Петрович не дослышал и сказал: «Уж новую я вам сошью беспримерно, в этом извольте положиться, старанье приложим.» Н. В. Гоголь, «Шинель», 1842 г. (цитата из Национального корпуса русского языка, см. )

Гипонимыправить

Этимологияправить

Происходит от праслав. *šiti, от кот. в числе прочего произошли: русск.-церк.-слав., сербск.-церк.-слав. шити, шиıѫ (греч. ῥάπτειν), прич. шьвенъ «шитый, сшитый», далее русск. шить, укр. шити, ши́ю, белор. шыць, шыю, болг. ши́я «шью», сербохорв. ши̏ти, ши̏jе̑м, словенск. šíti, šȋjem, чешск. šít, šiji, словацк. šiť, польск. szyć, szyję, в.-луж. šić, н.-луж. šуś, полабск. sait. Праслав. *šiti восходит к праиндоевр. *si̯ū- *sēiw-, *sjēw-; родственно лит. siū́ti, siuvù «шить», латышск. šũt, šuju, др.-прусск. schumeno «сапожная дратва», schutuan «нить», schuwikis «сапожник», др.-инд. sī́vyati «шьет», sуū́mаn «шов, завязка», осет. хujun «шить», греч. κασσύ̄ω «латаю, сапожничаю» (атт. καττ-), κάσσῡμα ср. р. «починка», лат. suere «шить, сшивать», готск. siujan, прагерм. *siwjanan, др.-в.-нем. siuwan «шить», хетт. šum(m)anza «верёвка». Использованы данные словаря М. Фасмера. См. Список литературы.