Компаунды для высоковольтных кабелей: требования к изоляции для производителей силовых кабелей

Когда в кабеле напряжением 132 кВ выходит из строя обычный экран частичного разряда при напряжении 5 пКл, сначала проверяют экструзионную линию, а в последнюю очередь проверяют соединение. Обычно порядок обратный. Частичный разряд, горячее отверждение и пробой высоковольтного кабеля связаны с тремя свойствами, которые не показывает составной сертификат: чистота, влажность и полнота сшивки. Для производителя промышленного силового кабеля все три определяются в спецификации покупки за несколько месяцев до выдавливания первого метра кабеля.

Что должен обеспечить кабельный компаунд высокого напряжения

Изоляционный состав для высоковольтного кабеля должен одновременно отвечать четырем требованиям: низкие диэлектрические потери, диэлектрическая прочность, выдерживающая стандартные испытания переменным током и импульсами, термическая и механическая стойкость при расчетной температуре проводника, а также технологичность, не вызывающая дефектов во время экструзии. Класс, в котором отсутствует хотя бы один из них, считается неудачным на этапе испытания кабеля, а не на этапе соединения.

• Диэлектрические потери: коэффициент рассеяния должен оставаться низким и стабильным во всем диапазоне рабочих температур, поскольку потери определяют толщину изоляции и номинальный ток в верхнем конце диапазона напряжений.
• Диэлектрическая прочность: отвержденная изоляция должна выдерживать испытания переменным напряжением и уровни грозовых импульсов стандарта кабеля, а также поддерживать обычный предел частичного разряда, например 10 пКм в соответствии с МЭК 60502-2.
• Термическая и механическая стойкость: 90 С при постоянной температуре проводника и 250 С при коротком замыкании, деформация проверяется испытанием на горячее отверждение по МЭК 60811-507.
• Технологичность: компаунд должен работать на аттестованной линии при соответствующей температуре плавления и производительности и оставаться свободным от загрязнений при транспортировке, сушке и хранении.

Класс напряжения определяет класс соединения

Кабельные стандарты разделяют рынок на три режима изоляции: IEC 60502-2 охватывает диапазон от 1 до 30 кВ, МЭК 60840 охватывает диапазон от 30 до 150 кВ и МЭК 62067 охватывает диапазон от 150 до 500 кВ. Сложный квалификационный уровень меняется на каждом этапе, как и доказательства, которые должен предоставить поставщик.

При напряжении ниже 36 кВ изоляционная стенка сравнительно тонкая, а электрическое напряжение умеренное, поэтому сшитый силаном сшитый полиэтилен остается практичным выбором. При напряжении выше 36 кВ толщина стенки и напряжение на границе раздела экрана возрастают, и только сверхчистые сорта пероксида с контролируемым уровнем побочных продуктов подходят для данной конструкции.

Базовый уровень сшитого полиэтилена и где прекращается силановая сшивка

Сшитый пероксидом сшитый полиэтилен является изоляцией по умолчанию выше 30 кВ. Сшитый силаном XLPE применяется при напряжении 35 кВ и ниже, где достаточно отверждения в водяной бане, а стоимость оборудования превышает запас диэлектрической прочности.

Разница в химии, а не в маркетинге. Дикумилпероксид в процессе отверждения разлагается на ацетофенон, кумиловый спирт, метан и альфа-метилстирол. Эти остатки повышают коэффициент рассеяния и должны быть удалены путем дегазации, прежде чем будут достигнуты пределы тангенса дельта в верхнем классе напряжения. Надежность этого пути зависит как от условий отверждения, так и от состава, который описан в этой заметке. Что делает пероксидные соединения из сшитого полиэтилена надежными для силовых кабелей .

Портфели изоляционных материалов, предназначенные для промышленных и распределительных проектов, обычно ограничиваются потолком в 35 кВ, поэтому список марок, которые производитель покупает, уже, чем предполагает стандартный диапазон. Характерным примером является пероксидный сшитый полиэтилен для изоляции кабелей напряжением до 35 кВ, где критерием покупки являются характеристики сшивки и значения горячего отверждения, а не общие показатели диэлектрической прочности.

ML-YJ35 Изоляционный компаунд из пероксидного сшитого полиэтилена для кабелей на напряжение 35 кВ Перекись сшитого полиэтилена insulation compound for power cables up to 35 kV, listed to JB/T 10437-2004; a representative grade when crosslinking and hot-set values guide specification. Посмотреть продукт →

Загрязнение, влага и дегазация: что упущено в техническом описании

Три источника дефектов определяют, станет ли соответствующий требованиям кабель совместимым кабелем: остаточное загрязнение, поглощенная влага и неполная дегазация. Ни один из них не указан в типичном техническом описании, поэтому все три необходимо указать в спецификации покупки.

• Загрязнение: частицы сверх согласованного размера создают концентрации напряжений, вызывающие появление деревьев и частичных разрядов. Классы высокого напряжения определяются по максимальному размеру частиц и проверяются путем проверки гранул или ленты, а не путем среднего подсчета.
• Влага: поглощенная вода образует пустоты во время экструзии и питает водяные фильтры при эксплуатации. Установите в спецификации предел влажности по методу Карла Фишера и потребуйте влагонепроницаемой упаковки, поскольку пакет из фольги, открытый на влажном полу, быстро возвращается в равновесие.
• Дегазация: остаточные побочные продукты перекиси должны быть удалены после отверждения, допустимый уровень зависит от класса напряжения и толщины изоляции. Проверяется на готовом кабеле, а не на гранулах.

Полупроводниковые экраны — половина изоляционной системы

Экран проводника и изоляционный экран контролируют электрическое напряжение на обеих изоляционных границах. При напряжении выше 30 кВ гладкость экрана, сцепление и возможность снятия изоляции влияют на характеристики импульса и частичного разряда так же, как и сам изоляционный компаунд.

Экранирующие составы представляют собой сшиваемые составы, содержащие углеродную сажу. При покупке важно не черное содержимое, а готовая поверхность: выступы на границе раздела изоляции действуют как точки напряжения, объемное сопротивление должно оставаться достаточно низким, чтобы выровнять поле вдоль проводника, а изоляционный экран должен сниматься в месте соединения, не разрывая изоляцию под ним. Одновременная трехслойная экструзия является стандартной практикой не просто так, потому что после этого невозможно создать гладкий интерфейс.

Полупроводниковый экран ML-PSD для кабелей из сшитого полиэтилена на напряжение 10 кВ Полупроводящий сшиваемый жильный экран для силовых кабелей из сшитого полиэтилена напряжением до 10 кВ, внесенный в список JB/T 10738; актуально при указании скрининговых соединений и входных проверок. Посмотреть продукт →

Входной контроль перед экструзией

Четыре входящие проверки охватывают большую часть рисков в составе высоковольтного соединения: горячее отверждение, влажность, загрязнение и консистенция гранул. Каждый из них имеет определенный метод, который можно записать в заказ на поставку и повторить при поступлении материала.

Помимо данных испытаний, запросите пакет отчетов и статус калибровки инструментов, лежащих в его основе. Поставщик, который публикует свое лабораторное испытательное оборудование а производственную среду легче проверять, чем ту, которая отправляет сертификат без отслеживаемого метода.

Характеристики оболочки и пламени на промышленных маршрутах

Верхняя оболочка не несет диэлектрических свойств, но определяет, выдержит ли кабель попадание воды, истирание, воздействие грызунов и пожара. Соединения оболочек выбираются в зависимости от стандарта монтажа и класса пожаробезопасности готового кабеля, а не от класса изоляции.

На промышленных объектах доминируют три семейства оболочек. Огнестойкий полиэтилен используется на трассах высокого напряжения, где влагостойкость и низкая паропроницаемость имеют большее значение, чем гибкость. Марки ПВХ при температуре 70 C и 90 C остаются распространенными там, где стоимость и механическая прочность определяют решение. Безгалогенные оболочки появляются там, где плотность дыма и коррозионная активность контролируются на кабеле, а не на компаунде. В каждом случае необходимо указать количество компаунда, указанное на чертеже: толщину оболочки, адгезию к экрану и класс огнестойкости готового кабеля.

ML-ZRPE-H Огнестойкая полиэтиленовая оболочка для высоковольтных кабелей Безгалогенный, малодымный, огнестойкий полиэтиленовый компаунд для оболочки для высоковольтных кабелей, соответствующий GB/T 11017 ST12 и пучковому горению A/B; актуально, когда указаны огневые характеристики оболочки. Посмотреть продукт →

Практические вопросы от производителей кабеля

Какое соединение подходит для промышленного фидера 33 кВ?

Фидер на 33 кВ соответствует стандарту IEC 60502-2 и рассчитан на номинальное напряжение 30 кВ и 36 кВ. На этом уровне используются как пероксид, так и сшитый силаном сшитый полиэтилен: пероксид, где запас частичного разряда мал, силан, когда оборудование для отверждения основано на воде. Указывайте свойства горячего отверждения, влажности и экранирования как один пакет, поскольку класс изоляции сам по себе не определяет результат испытания.

Каким образом дегазация скорее подтверждается, чем предполагается?

Для всех классов напряжения не существует единого числового ограничения. Дегазация проверяется на готовом кабеле путем измерения коэффициента потерь при промышленной частоте и при повышенной температуре, а также испытаний на выделение остаточных побочных продуктов или газов, согласованных с заказчиком. Толщина стенок и температура отверждения определяют необходимое время дегазации, поэтому график указывается в спецификации процесса.

Применяются ли к изоляционному составу рейтинги B2ca или Cca?

Классы EN 13501-6, такие как B2ca и Cca, присваиваются готовому кабелю на основании результатов испытаний на огнестойкость, и они обусловлены главным образом оболочкой и общей конструкцией. Изоляция вносит свой вклад за счет содержания галогенов, дыма и кислотности, но этот класс зависит от свойства кабеля, а не от составного свойства.

Что входит в спецификацию покупки помимо диэлектрической прочности?

Как минимум: предел влажности с указанием метода испытания, предел загрязнения и метод проверки, значения горячей фиксации в соответствии с IEC 60811-507, объемное сопротивление полупроводникового экрана и гладкость поверхности, условия упаковки и хранения, а также упаковка протокола испытаний на каждую поставку. Именно эти параметры определяют, выдержит ли соединение стандартные испытания на частичный разряд при 10 пкК.