Рагимли И.Н., Наджафов С.Г.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАБЕЛЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА *
Аннотация:
для передачи и распределения электроэнергии используются воздушные и кабельные линии, стоимость кабельных линий выше, но они широко применяются на промышленных предприятиях и в крупных городах, где плотность нагрузки и уровень потребления электроэнергии весьма значительны, а также в местах, где затруднительно применять воздушные линии (например, при прохождении линии через водные пространства). В настоящее время при строительстве кабельных линий широко используются силовые кабели современных высоковольтных сооружений напряжением 110-500 кВ.В статье проанализированы общая характеристика кабелей из сшитого полиэтилена.
Ключевые слова:
электрическую прочность, линии электропередачи, изоляция, силовые кабели, короткое замыкание, заземление
Кабели являются одним из важных элементов в энергетическом секторе. Известно, что кабели сшитой прокладки в основном применяются под землей, в каналах, в местах, где есть озера и реки, то есть в местах, где невозможно проложить их сверху.Ранее маслонаполненные кабели использовались в высоковольтных кабельных линиях, но в настоящее время все чаще используются в однофазных электрических кабелях, где в качестве изоляции используются полимеры с полиэтиленовым покрытием [1-3]. Однако в процессе эксплуатации упомянутых кабелей в них появляются определенные дефекты. Кабель нагревается в номинальном режиме работы, остывает при уменьшении нагрузки, в результате чего создаются воздушные зазоры из-за расширения и сжатия изоляции кабеля, нагрева бумажной изоляции на этих частях и явления снижения электрической прочности таких частей в целом и т. д. происходит [4]. Поэтому, чтобы избежать подобных недостатков, в последнее время все большее распространение получают электрические кабели, выполненные с использованием данного типа изоляции. Для повышения термостойкости полиэтилена осуществляется процесс его со сшитыми с полиэтиленовыми изоляция, в результате которого полиэтилен переходит от линейной структуры к пространственной. При этом термостойкость материала составляет 90°С при длительной эксплуатации и 250°С при коротких замыканиях. Таким образом, тканый полиэтилен, полученный в результате сшитыми, считается наиболее подходящим и эффективным материалом для изоляции кабеля. Современные кабели этого типа экономичнее и технически совершеннее других благодаря технологии производства, конструкции и изоляционным материалам [5].Со сшитый полимере улучшается ряд свойств, например устойчивость к растрескиванию под воздействием внешней среды, повышается термостойкость, снижается коэффициент термического расширения, уменьшается возможность образования неоднородной структуры в объеме полимера вследствие воздействия температурных нагрузок. В связи с этим углубленное изучение механизма образования и развития газовых пузырьков в полимерной изоляции в процессе нагрева и охлаждения, а также изучение механизма инжекции зарядов из пустот в полимер при электрических разрядах и их роли в последующих неоднородностях остаются актуальными и сегодня. В таблице 1.1 приведены сравнительные характеристики изолированных кабелей из со сшитыми (СПЭ) и маслонаполненных (МНК) кабелей [6-8]. Отличие этих кабелей от других заключается в том, что они изготовлены из тканого полиэтиленового материала. Изоляционные свойства этого полиэтилена известны давно. Обычный термопластичный полиэтилен имеет ряд недостатков, одним из которых является снижение электрических характеристик при повышении температуры.Таблица 1.1. Сравнительные характеристики изолированных кабелей из со сшитыми и маслонаполненных кабелей.Если температура достигает 80 °C, изоляция теряет свою форму, тангенс угла диэлектрических потерь и электрическая прочность снижаются. Однако при температуре 130 °C сшитая изоляция полиэтиленовых кабелей сохраняет свою форму, а также механические и электрические свойства. Создание трехмерной структуры в сшивках, образующихся в процессе сшивания внутри молекул полиэтилена, придает материалу высокие механические и электрические свойства, низкую гигроскопичность и даже более высокие рабочие температуры.В течение последних лет ведется замена кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией на термостойкие экструдированные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена [9].В развитых странах Америки, а также в европейском регионе, большую часть рынка силовых кабелей занимают кабели, изолированные сшитым полиэтиленом.Преимущества кабелей с плетеной полиэтиленовой изоляцией все чаще приводят к замене кабелей с бумажной изоляцией на термостойкие кабели с этим типом изоляции.В настоящее время основную долю рынка электрокабелей в развитых странах, Америке и Европе занимают кабели с тканой полиэтиленовой изоляцией [10,11].Ниже показаны превосходные свойства кабелей среднего напряжения с пластиковой изоляцией:- предельные рабочие температуры, преимущество перед кабелями с бумажной изоляцией, увеличивающими передаваемую мощность до требуемого уровня,- иметь достаточную устойчивость при работе в условиях перегрузки или короткого замыкания, -- создание кабельных трасс на объектах различной высоты, - отсутствие в составе изоляционного материала свинца, масел и сложных наполнителей ускоряет монтажные работы,- положительные особенности монтажа и эксплуатации приводят к снижению факторов, отрицательно влияющих на окружающую среду, - высокая надежность в эксплуатации и еще меньшие экономические затраты после аварий, а также малый вес и радиус изгиба конструкции,- производство длинных кабелей для использования в крупных конструкциях,- строительство одножильных и трехжильных кабелей в полиэтиленовой оболочке.Преимущества как механических, так и термических свойств кабелей сшитой полиэтиленовой изоляцией зависят от их молекулярных свойств.В результате распределения молекул полиэтилена в процессе вулканизации или строительства образуются новые связи [12-14].Кабели SPE бывают двух типов: трехжильные и одножильные. Чаще всего кабели SPE изготавливаются в одножильной конструкции (рисунки 1 и 2). Составные части одножильного кабеля SPE следующие:Рисунок 1. Одножильный СПЭ-кабель.Рисунок 2. Трехжильный СПЭ-кабель.Использование одножильных кабелей снижает вероятность коротких замыканий между фазами, что повышает надежность электроснабжения [15]. При использовании одножильных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена короткое замыкание меньше, чем при использовании трехжильных кабелей. Конструкция этих кабелей с полиэтиленовой изоляцией также связана с превосходными диэлектрическими свойствами этого типа изоляции. Площадь поперечного сечения токопроводящей жилы данного типа одножильного кабеля составляет 800 мм2. Кабели данного сечения применяются в системах электроснабжения крупных энергоемких предприятий.Существует несколько способов распознать повреждения кабелей с тканой полиэтиленовой изоляцией. Могут быть выявлены следующие травмы:Однофазное замыкание жилы с оболочкой кабелей, однофазный, двухфазный, трехфазный отказ.Главной уязвимостью этих типов кабелей является не их изоляция, а их защитное покрытие. Таким образом, при выходе из строя этого покрытия экран и основная изоляция разрушаются, что сокращает срок службы кабелей, составляющий 25-30 лет.Заключение.Повседневное развитие энергетического сектора требует использования современных кабелей в сетях среднего и высокого напряжения. Это привело к замене кабелей с бумажно-масляной изоляцией на термостойкие кабели сшитого полиэтиленовой изоляцией.В статье исследованы и проанализированы вопросы общая характеристика кабелей из сшитого полиэтилена.
Номер журнала Вестник науки №2 (83) том 3
Ссылка для цитирования:
Рагимли И.Н., Наджафов С.Г. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАБЕЛЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА // Вестник науки №2 (83) том 3. С. 500 - 508. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/21533 (дата обращения: 15.12.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+