Все контакты »
Система знаний » кабель статьи
Фото кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвЭВ-25 3х185 производства Южкабель

Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена

Высоковольтные силовые кабели с изоляцией из молекулярно сшитого полиэтилена производства завода «Южкабель» применяемые для прокладки в воздухе и земле, их характеристики, маркировка, классификация, преимущества, определяющие ГОСТы, фотографии образцов, тематический видеоролик


Краткое содержание статьи:

 
Полная техническая информация, конструкция кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на русском и английском языке находится в заводском каталоге «Южкабеля».
 
 

Фотографии кабелей с жилами изолированными сшитым полиэтиленом

Ниже приведены кликабельные фотографии образцов кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена в хорошем разрешении. На изображениях видны составляющие конструкции, маркировка, ориентировочные геометрические параметры в сравнении с линейкой.
 
Фотография кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена маркировки АПвЭгаП на 95 кВ 1х500 Фотография сечения кабеля АПвЭгаП на 95 кВ с одной жилой 1х150 производства Южкабель Изображение кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвЭгаП на 95 кВ 1х500 выпуска ПАО Южкабель Фотография общего вида образца кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвЭгП 1х240 Фотография сечения кабеля с изоляцией из СПЭ АПвЭгП на 1х240 производства Южкабель
Фотографии кабеля АПвЭгаП 1х500 на 95 кВ Фото кабеля АПвЭгП 1х240
Фотография общего вида образца кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвЭВ 3х185 на 25 кВ Фотография сечения кабеля с изоляцией из СПЭ маркировки АПвЭВ 3х185 на 25 кВ производства Южкабеля Фотография вида кабеля с жилой изолированной сшитым полиэтиленом АПвЭВ 3х185 на 25 кВ изготовления Южкабеля Фотография общего вида силового высоковольтного кабеля ПвЭгаПу 1х1400 на 150 кВ выпуска Южкабеля Фотография сечения кабеля высоковольтного силового с изоляцией из сшитого полиэтилена марки ПвЭгаПу 1х1400 на 150 кВ изготовления Южкабеля
Фото кабеля АПвЭВ 3х185 на 25 кВ Фотографии кабеля ПвЭгаПу 1х1400 на 150 кВ

 
 

Производство кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена


 
Одним из производителей кабелей изолированных сшитым полиэтиленом является ПАО «Завод Южкабель», выше представлено видео, описывающее процесс изготовления.
 
Конструкция кабеля состоит из одной либо нескольких токопроводящих жил, изолированных друг от друга и от окружающей среды сшитым полиэтиленом, далее следует экран, после оболочка и бронирование. В зависимости от материала токопроводящей жилы, вида экрана, материала оболочки, а также вариации бронирования кабеля изменяется его марка, применение и технические характеристики. Остановимся подробнее на изготовлении сшитого полиэтилена.
В литературе используется аббревиатура СПЭ – сшитый полиэтилен.
 

Цепочка производства следующая:

этилен – полиэтилен (полимеризация) – сшитый полиэтилен.
 
Этилен – бесцветный горючий газ со слаборазличимым запахом, имеет химическую формулу С2Н4. Является органическим химическим соединением, так как содержит углерод (C) и водород (H). Каждый атом углерода в молекуле этилена связан с двумя атомами водорода, а между атомами углерода присутствует двойная связь. Основная масса (около 60 %) производимого этилена расходуется на создание полимеров.
 
Полиэтилен имеет химическую формулу (-СН2-СН2-)n. Его получают при помощи полимеризации этилена – это процесс преобразования этилена С2Н4 в набор соединений СН2, таким образом, чтобы атомы углерода связывались между собой в цепочку (для образования цепи используется разрыв двойной связи в молекуле этилена между атомами углерода).
 
Сшитый полиэтилен получают с помощью сшивки цепочек полиэтилена в пространственную структуру или широкоячеистую трёхмерную сетку. Для связи между соседними цепочками полиэтилена отрывают атомы водорода, а полученную свободную связь используют для сшивки. Чтобы исключить атом водорода из звена полимера применяют химические либо физические воздействия. Фактически, образуются молекулярно сшитые цепи полиэтилена или поперечно сшитый полиэтилен.
 
Применяемые технологии производства:
  • пероксидная (нагревание совместно с пероксидами) – пероксидносшитый полиэтилен;
  • силановая (нагревание в водной среде под давлением, в которой присутствует катализатор и силан) – силанольносшитый полиэтилен.
Причём изоляция полученная по последней технологии (силановой) имеет лучшие характеристики.
Например, по пероксидной технологии изготавливают самонесущий провод СИП-4 с допустимой температурой нагрева жилы до +70 °С, а по силановой технологии производят СИП-5 с допустимой температурой нагрева жилы +90 °С. Учитываем, что температуру нагревания жилы устанавливают исходя из свойств изоляции. И эта разница в допустимом нагреве (20 °С) сказывается на проводимом токе.
 
 

Классификация кабелей с изоляцией на базе сшитого полиэтилена

Факторы, по которым производят классификацию кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена следующие:
  • напряжение для силового кабеля (измеряется в киловольтах):
    • 6, 10, 15, 20, 30 и 35 кВ (первая группа);
    • 45, 60, 110, 132 и 150 кВ (вторая группа);
    • 220 и 330 кВ (третья группа);
  • площадь сечения токопроводящей жилы
    • от 35 до 1600 мм2 для первой группы;
    • от 70 до 2000 мм2 для второй группы;
    • от 400 до 2000 мм2 для третьей группы;
  • количество токоведущих жил:
    • 1 или 3 для первой группы;
    • 1 для второй и третьей групп;
  • материал токопроводящей жилы:
    • медь;
    • алюминий (первая буква «А» в маркировке);
  • материал оболочки:
    • ПВХ пластикат;
    • полиэтилен;
    • полимерная композиция;
  • бронирование:
    • стальными лентами;
    • стальной проволокой;
    • алюминиевой проволокой.
 
 

Марки кабеля, жилы которого изолированы сшитым полиэтиленом

Разоберём маркировку кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (последовательность букв та же, что и в условном обозначении):
  • если первая буква «А», то материал жилы алюминий; если какая-либо другая – медь (буква маркирующая медную токопроводящую жилу опускается);
  • за буквой «А» либо первыми следуют буквы «Пв» – это обозначение изоляции выполненной из сшитого полиэтилена;
  • затем следует буква «Э» – условное обозначение наличие экрана (он присутствует всегда, в любом исполнении), встречаем вариации:
    • «Э» – экран базового исполнения;
    • «Эг» – продольная герметизация экрана;
    • «Эга» – продольная и поперечная герметизация экрана;
    • «Эо» – общий экран для трёх жил;
    • «Эог» – общий экран с продольной герметизацией;
    • «Эога» – общий экран с поперечной и продольной герметизацией;
  • далее идёт буква или буквы, указывающие на бронирование; либо могут отсутствовать, если броня не предусматривается. Разновидности бронирования обозначают:
    • «Б» – броня стальными лентами;
    • «К» – бронирование стальной проволокой;
    • «Ал» – бронь на базе алюминиевой проволоки;
  • замыкающая буква либо буквы маркируют материал наружной оболочки и её свойства (присутствует всегда):
    • «В» – оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката;
    • «Внг» – оболочка из ПВХ пластиката, не распространяющего горения;
    • «Внгд» – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, который не распространяет горения и выделяет малое количество дыма и газа в огне;
    • «П» – оболочка из полиэтилена;
    • «Пу» – усиленная наружная оболочка из полиэтилена;
    • «Пнг» – оболочка из полимерной композиции, не распространяющей горения;
    • «Пнг-HF» – наружная оболочка из полимерной композиции, не распространяющей горения и не содержащая галогенов.
 
Для примера разберём несколько маркировок кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена:
  • АПвЭВнг – кабель с алюминиевой токоведущей жилой (А), изоляция из сшитого полиэтилена (Пв), присутствует экран (Э), брони нет, оболочка выполняется из ПВХ пластиката (В), не распространяющего горения (нг).
  • ПвЭогаПу – силовой кабель с медными жилами (первая буква опущена), с изоляцией из сшитого полиэтилена (Пв), присутствует общий экран для трёх жил, с поперечной и продольной герметизацией (Эога), наличие усиленной наружной оболочки из полиэтилена (Пу).
  • АПвЭАкПнг-HF – силовой высоковольтный кабель с алюминиевой жилой (А), с изоляцией из сшитого полиэтилена (Пв), наличие экрана (Э), бронирование осуществляется алюминиевой проволокой (Ак), оболочка изготавливается из полимерной композиции, не распространяющей горения (Пнг), которая не содержит галогенов (HF).
 
 
 

ГОСТы (стандарты)

Каталог «Завода Южкабель» указывает на соответствие технических характеристик кабелей с изоляцией из молекулярно сшитого полиэтилена следующим нормативным документам:
  • IEC 60502-2 или МЭК 60502-2 – кабели силовые с экструдированной изоляцией на номинальное напряжение от 1 до 30 кВ (ссылка на сканированную нераспознанную копию и ссылка на подлинный перевод на русском языке);
  • IEC 60840 или МЭК 60840 – кабели высоковольтные с экструдированной изоляцией на номинальное напряжение от 30 до 150 кВ (ссылка на подлинный перевод на русском языке);
  • IEC 62067 или МЭК 62067 – кабели силовые высоковольтные с экструдированной изоляцией на номинальное напряжение от 150 до 500 кВ (ссылка на подлинный перевод на русском языке).
Сокращение МЭК или IEC – международная электротехническая комиссия или International Electrotechnical Commission.
 

 

Технические характеристики кабелей с изоляцией из поперечно сшитого полиэтилена

Технические характеристики и подробное описание конструкции кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена находится в заводском каталоге «Южкабеля».
Для примера приведём несколько конкретных исполнений кабелей и их технические и эксплуатационные характеристики, которые занесём в таблицу.
 
 
Технические и эксплуатационные характеристики кабелей с изоляцией из СПЭ на 10 и 35 кВ:
Марка кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвЭВ-10 1х120 ПвЭВ-10 1х120 АПвЭВ-35 1х120 ПвЭВ-35 1х120
Номинальное напряжение, кВ 10 35
Максимальное напряжение, кВ 12 42
Сечение токопроводящей жилы, мм2 120
Толщина изоляции, мм 3,4 8,6
Минимальная площадь сечения экрана, мм2 16
Кабель продолжительно выдерживает силу тока, А  
при прокладке треугольником в воздухе 324 417 324 417
при прокладке плоскостью в воздухе 391 500 391 500
при прокладке треугольником в грунте 252 323 252 323
при прокладке плоскостью в грунте 260 332 260 332
Максимальная температура жилы при эксплуатации, °С  
продолжительно +90
при аварии +130
в зоне короткого замыкания +250
Предельные значения рабочих температур для исполнения УХЛ, °С от -50 до +50
Минимальный радиус изгиба при прокладке, мм 528 (16·D) 688 (16·D)
Справочный наружный диаметр кабеля (D), мм 33 43
Погонная расчётная масса, кг/км 1030 1810 1540 2250

 
Эксплуатационные и технические параметры кабелей с изоляцией из СПЭ на напряжение 60 и 330 кВ
Марка кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвЭВнг-60 1х120 ПвЭВнг-60 1х120 АПвЭгаП-330 1х630 ПвЭгаП-330 1х630
Номинальное напряжение, кВ 60 330
Максимальное напряжение, кВ 72,5 362
Площадь сечения токопроводящей жилы, мм2 120 630
Минимальная площадь сечения экрана, мм2 35 95
Кабель продолжительно выдерживает силу тока, А  
в воздухе: треугольником с заземлением экрана с двух сторон 314 401 849 1044
в воздухе: треугольником с заземлением экрана с одной стороны или перекрёстным заземлением экрана 317 409 870 1090
в воздухе: плоскостью с заземлением экрана с двух сторон 358 449 788 921
в воздухе: плоскостью с заземлением экрана с одной стороны или перекрёстным заземлением экрана 374 482 928 1174
в земле: треугольником с заземлением экрана с двух сторон 269 344 593 717
в земле: треугольником с заземлением экрана с одной стороны или перекрёстным заземлением экрана 274 352 623 776
в земле: плоскостью с заземлением экрана с двух сторон 271 340 549 632
в земле: плоскостью с заземлением экрана с одной стороны или перекрёстным заземлением экрана 285 367 665 837
Предельные значения рабочих температур, °С от -50 до +50 от -60 до +50
продолжительно +90
при аварии +130
в зоне короткого замыкания +250
Минимальный радиус изгиба при прокладке, мм 752 (16·D) 1760 (16·D)
Справочный наружный диаметр кабеля (D), мм 47 110
Погонная расчётная масса, кг/км 2320 3070 11500 15490
 
 

Преимущества кабелей с изоляцией из СПЭ относительно кабелей с БПИ

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) имеют несколько преимуществ перед кабелями с бумажной пропитанной изоляцией (БПИ):
Технические характеристики
трёхжильных кабелей		 СПЭ БПИ Вывод Источник
ГОСТ 60502.2 ГОСТ 18410‑73
Max температура жилы
при проведение номинального тока, °С		 +90 +60 - +80 из-за чего выигрыш
в токовой нагрузке
(под таблицей приведены значения)		 табл. 3
на стр. 15		 табл. 18
на стр. 16
Max температура жилы
при коротком замыкании, °С		 +250 +130 - +250   табл. 3
на стр. 15		 табл. 18
на стр. 16
Наибольший радиус изгиба
(где D – наружный диаметр кабеля и
d – диаметр жилы)		 15·(d+D) ≈
20·D		 25·D кабели из СПЭ
чуть лучше гнутся		 пункт 18.1.3
на стр. 32		 табл. 16
на стр. 15
Наличие металлической оболочки
(так как изоляция из сшитого полиэтилена
может контактировать с влагой
металлическая оболочка не нужна)		 - + кабели из СПЭ
имеют меньшую погонную массу
(проще прокладка)		    
Не нужно нагревать
перед прокладкой до температуры воздуха, °С		 -15* 0 (ноль)   табл. 21
на стр. 47		 пункт 5а.4
на стр. 15
Наклон кабельной трассы любой с разницей
в уровне (15-25) м		 кабели с БПИ
монтируют горизонтально		   табл. 17
на стр. 15
Испытательное напряжение при номинальном, кВ 21 при 6
35 при 10		 30 при 6
50 при 10		 напряжения испытания
кабелей с БПИ выше		 пункт 16.4.4
на стр. 27		 табл. 15
на стр. 13
* – в стандарте явно не указано минимальной температуры воздуха при которой проводник монтируют без нагрева, но при испытании оболочки из поливинилхлорида (PVC) низкими температурами (холодный изгиб), она не должна треснуть при температуре -15 °С.
 
Какой выигрыш в токовой нагрузке, из-за большей допустимой температуры нагрева жилы? Сравним токовые нагрузки трёхжильных бронированных кабелей на напряжение 6 и 10 кВ (так как они наиболее запрашиваемые). Как видно из двух нижеследующих таблиц кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена проводят номинальный ток:
  • при напряжении 6 кВ:
    • в земле меньший до 9 % (проигрывают);
    • в воздухе больший до 17 %;
  • при напряжении 10 кВ:
    • в земле больший до 10 %;
    • в воздухе больший до 27 %.

Токовые нагрузки (в амперах) медных бронированных трёхжильных кабелей на напряжение 6 и 10 кВ:
Сечение жилы, мм2 Изоляция СПЭ или XLPE БПИ Отличие токовой нагрузки
кабелей с изоляцией из СПЭ
от кабелей с БПИ, %
в земле в воздухе в земле в воздухе в земле в воздухе
6 кВ 10 кВ 6 кВ 10 кВ 6 кВ 10 кВ 6 кВ 10 кВ
16 101 110 101 92 98 89 0.00 9.78 12.24 23.60
25 129 143 132 119 130 115 -2.27 8.40 10.00 24.35
35 154 172 160 144 160 142 -3.75 6.94 7.50 21.13
50 181 205 197 176 200 175 -8.12 2.84 2.50 17.14
70 220 253 236 212 244 219 -6.78 3.77 3.69 15.53
95 263 307 280 251 296 265 -6.07 4.78 3.72 15.85
120 298 352 318 284 342 305 -6.29 4.93 2.92 15.41
150 332 397 358 318 392 349 -7.26 4.40 1.28 13.75
185 374 453 396 352 442 393 -5.56 6.25 2.49 15.27
240 431 529 448 396 512 455 -3.79 8.84 3.32 16.26
Точное воспроизведение таблицы В.6 на странице 62 ГОСТ 60502.2 и таблицы 3 на странице 20 ГОСТ 18410.
 
Токовые нагрузки (в амперах) алюминиевых бронированных трёхжильных кабелей на напряжение 6 и 10 кВ:
Сечение жилы, мм2 Изоляция СПЭ или XLPE БПИ Отличие токовой нагрузки
кабелей с изоляцией из СПЭ
от кабелей с БПИ, %
в земле в воздухе в земле в воздухе в земле в воздухе
6 кВ 10 кВ 6 кВ 10 кВ 6 кВ 10 кВ 6 кВ 10 кВ
16 78 85 77 74 73 67 1.30 5.41 16.44 26.87
25 100 111 100 91 95 87 0.00 9.89 16.84 27.59
35 119 133 121 110 117 106 -1.65 8.18 13.68 25.47
50 140 159 149 134 146 132 -6.04 4.48 8.90 20.45
70 171 196 180 162 178 161 -5.00 5.56 10.11 21.74
95 204 238 213 192 214 194 -4.23 6.25 11.21 22.68
120 232 274 243 218 248 234 -4.53 6.42 10.48 17.09
150 259 309 275 246 285 264 -5.82 5.28 8.42 17.05
185 293 354 307 275 333 298 -4.56 6.55 6.31 18.79
240 338 415 351 314 389 347 -3.70 7.64 6.68 19.60
Точное воспроизведение таблицы В.7 на странице 63 ГОСТ 60502.2 и таблицы 3 на странице 20 ГОСТ 18410.
 
Не радужные факты:
  • кабели с бумажной пропитанной изоляцией есть в наличии, имеют сравнительно низкую цену и зарекомендовали себя с союзных времён;
  • кабели с изоляцией из СПЭ изготавливают под заказ и имеют относительно высокую цену.