ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Элементы конструкции кабелей с полимерной изоляцией из "Производство и применение резинотехнических изделий" Электрические кабели с изоляцией на основе полимерных материалов по-суще-ству состоят из металлических проводников с малым сопротивлением (для передачи электрического тока), покрытых полимерной изоляцией (изолирующей проводники один от другого, а также от окружающей среды) и оболочки, которая создается с учетом требуемых технических характеристик и предполагаемых условий эксплуатации. В состав кабеля могут включаться и другие компоненты — проводящий и изолирующий экран, металлический экран (в основном для получения однородного радиального поля), армирующая металлическая проволока или лента для механической защиты, лента для защиты от воды, металлическая оболочка для предотвращения проникновения влаги. На рис. 16.1 показана конструкция типичного кабеля с полимерной защитой. [c.315] Чаще используются три основных вида проводника сплощной, плетеный и гибкий. Сплошные медные проводники предпочтительны до площади поперечного сечения 16 мм плетеные медные проводники для 25 мм и выше. Обычно сплошные цилиндрические и плетеные алюминиевые проводники от 25 мм и выше, секторные проводники от 50 мм и выше используются в соответствии со стандартом DIN VDE 0295. Гибкость кабеля может быть достигнута скруткой проводников и применением большого числа проводов меньшего диаметра. Повив-ной скруткой называют традиционную технологию, при которой один провод или группа проводов в центре образуют сердцевину, и последующие полные слои проводов накладываются сверху один на другой. Обычно направление размещения в слоях противоположное, но в некоторых специальных случаях оно может быть одинаковым (например, однонаправленная скрутка). В гибких проводниках отдельные провода просто скручены вместе, все в одном направлении и с одинаковым шагом повива. Поскольку имеются ограничения на общее число проводов, которые могут быть скручены вместе, образуя единый удовлетворительный пучок, для проводников большего сечения небольшие отдельные пучки сплетаются вместе в слои (образуя жилу пучковой). [c.316] ПВХ приобрел особое значение в качестве изолирующего материала в кабелях низкого и среднего напряжения благодаря низкой стоимости смеси, хорошей обрабатываемости и пригодности к переработке. Для изоляции кабелей обычно рекомендуется применять ПВХ с константой равновесия (К-уа1ие) 65-70. В смесь с ПВХ вводят стабилизаторы, такие как основной сульфат свинца и фталат пластификаторы, такие как диоктилфталат и триоктил тримеллитат наполнители, такие как карбонат кальция и т. д. Кабели с поливинилхлоридной изоляцией широко применяются в диапазоне 1,1-3,3 кВ и нашли ограниченное применение в кабелях 6,6 и 11 кВ. В стандарте В5 6346 приведены требования к смесям для ПВХ кабелей до 3,3 кВ. В 1ЕС 502 указаны ПВХ/Л до 3,3 кВ и ПВХ/5 для более высоких напряжений. На рис. 16.2 показана типичная конструкция изолированного ПВХ кабеля с площадью сечения 300 мм на 3,3 кВ, многожильного с секторными алюминиевыми проводниками. [c.317] Полиэтилен, обладающий уникальными диэлектрическими свойствами, нашел широкое применение в изоляции кабеля сразу после своего появления на рынке. Основная проблема у обычного ПЭ — это низкая предельная рабочая температура (70 °С) и максимальная температура короткого замыкания (160 °С). Эти две характеристики ПЭ, наряду с его термическим и электрическим старением, значительно улучшаются сшиванием (образованием поперечных связей). [c.317] Поэтому ПЭ, используемый в качестве изолирующего материала, почти всегда сшивают в результате максимальная рабочая температура и температура короткого замыкания улучшаются до 90 и 250 °С соответственно. Сегодня кабель питания, изолированный сшитым ПЭ, — это наиболее распространенный кабель в мире. И спрос на него только растет, поскольку потребители понимают его основные преимущества, такие как простая система передачи электроэнергии, более низкие требования к обслуживанию, малая диэлектрическая проницаемость и низкие диэлектрические потери. [c.318] Разработка сверхчистого материала привела к тому, что его используют в кабелях до 275 кВ, а в Японии до 500 кВ. На рис. 16.3 показана типичная конструкция кабеля 500 мм , одножильного, 33 кВ, с алюминиевым проводником, изолированного сшитым полиэтиленом. [c.318] Основные методы сшивки ПЭ. Существует три основных метода сшивки полиэтиленовых изолирующих материалов. [c.318] Для достижения большого срока службы и надежной эксплуатации кабелей, в смеси для СПЭ вводят антиоксиданты и иногда вещества, повышающие электростабильность, и другие добавки. [c.319] По таким характеристикам, как прочность на пробой и коэффициент потерь, сополимер этилена и пропилена и каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера уступают только СПЭ. Кроме того, они отличаются высокими значениями озоностойкости, устойчивости к воздействию кислорода и ионизации, хорошей эластичностью при низких температурах и высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям и свету. Сшитый пероксидом полиэтилен и СКЭПТ пригодны для изоляции при напряжениях до 100 кВ. [c.319] Превосходные электроизоляционные свойства, а также теплостойкость и стойкость к воздействию радиации, позволяют использовать силиконовый каучук при температурах проводника до 180 °С(в периоды короткого замыкания до 250 °С).Силиконовые каучуки сшивают пероксидами с применением ИК-излучения. [c.319] Оболочка или защитные покровы обеспечивают внешнюю защиту и препятствуют проникновению влаги, механическим повреждениям, химической и электрохимической коррозии, разрушению огнем или любыми другими вредными воздействиями. [c.319] Поливинилхлорид. Смеси с ПВХ, в основном, используются в качестве материала оболочки для силовых кабелей, поскольку они сочетают высокую прочность на разрыв и растяжение, среднюю стойкость к тепловой деформации и химическим веществам, а также обладают устойчивостью к старению и огнестойкостью. [c.319] Полиэтилен. Высокопрочной полиэтиленовой оболочке все больше отдают предпочтение, особенно в кабелях среднего и высокого напряжения. Полиэтиленовая оболочка рекомендуется в новых требованиях DIN VDE 0273/.87 для кабелей, проложенных в земле. Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), соответствующий этим требованиям, особенно эффективен в условиях с высокой температурой окружающей среды (например, в тропических и субтропических странах). [c.319] Полиамид и полиуретан. Полиамид и полиуретан обладают уникальными механическими свойствами и хорошей маслоустойчивостью эти два материала используются в качестве защитных покровов для гибких кабелей. Полиамидные защитные покровы применяются среди прочих с гибкими и соединительными электрическими кабелями в нефтедобыче и самолетостроении. [c.319] Эластомерные оболочки. Когда кабели предназначены для работы в неблагоприятных условиях и в специальных областях применения, очевидный выбор — это эластомерные оболочки. Специальные кабели, в основном, применяются в шахтах, на железных дорогах, в летательных аппаратах и судах, на атомных электростанциях и в контрольно-измерительных приборах. [c.320] Полихлоропрен. Оболочки из вулканизованного полихлоропрена обладают хорошей стойкостью к нагреву, маслу, погодным факторам, огню и механическим нагрузкам. Перед ПВХ полихлоропрен имеет дополнительные преимущества — это высокая гибкость и стойкость к разрывам при растяжении и износу. Такие оболочки особенно хорошо подходят для гибких кабелей, используемых в тяжелых условиях. [c.320] Хлорсульфонированный ПЭ. Вулканизованные оболочки из такого материала обладают даже лучшими механическими свойствами, чем полихлоропрен, а также еще большей устойчивостью к теплу, маслу и погодным факторам. Хлорсульфированный ПЭ также пригоден для работы в условиях, упомянутых для полихлоропрена. [c.320] Бутадиеннитрильный каучук и его смеси с ПВХ. БНК демонстрирует превосходную маслостойкость и смешивается с ПВХ для улучшения его механической прочности и озоностойкости. Кабели, погружаемые в масло или вступающие в непосредственный контакт с ним, снабжаются оболочками из БНК или его смесей с ПВХ. Физические (механические) и электрические свойства полимеров, применяемых для изоляции и изготовления оболочек, приведены в табл. 16.1 и 16.2 соответственно. [c.320] Оплетка придает кабелю механическую прочность и защиту. Кроме того, она служит экраном. В качестве оплетки обычно используется стальная проволока или стальные ленты со спиральной намоткой. Медная или алюминиевая проволока используются, когда очень важно именно экранирование. [c.320] Полупроводящие смеси изготавливают путем введения проводящего технического углерода с такими сополимерами этилена, как этиленвинилацетат и сополимер этилена с этилакрилатом. Объемное удельное сопротивление смесей обычно лежит в диапазоне между 10 и 100 Ом см и не должно превышать 10 Ом см. Изолирующие экраны обычно изготавливаются либо со связанными (склеенными) экструдированными полупроводящими слоями, либо снимающимися защитными слоями. [c.322] Вернуться к основной статье