XLPE izolacija u kabelima za izmjeničnu struju: svojstva materijala, konstrukcija kabela i praktični odabir

XLPE izolacija pomaže energetskim kabelima u održavanju električnog odvajanja i otpornosti na deformacije dok se njihovi vodiči zagrijavaju. Koristi se u kabelima koji povezuju pretvarače, razvodne ploče, industrijsku opremu i transformatore. Razumijevanje materijala olakšava usporedbu specifikacija kabela, ali potpuna konstrukcija i uvjeti instalacije i dalje određuju odgovara li kabel projektu.

Ovaj vodič objašnjava što je XLPE, kako unakrsno -uvezivanje mijenja polietilen, kako je povezano s XLPO i što treba provjeriti pri odabiru nisko-naponskih ili srednje-naponskih AC kabela. Primjeri izAsortiman SINELINK AC kabelapovezati znanost o materijalima sa stvarnim konfiguracijama proizvoda.

Zašto je izolacija važna kod kabela za izmjeničnu struju

Provodnik nosi struju; izolacija odvaja taj vodič električni od ostalih vodiča, ekrana i zemlje. Ovo odvajanje mora ostati učinkovito dok kabel doživljava električno naprezanje, opetovano zagrijavanje i hlađenje i mehaničke sile povezane s instalacijom.

Struja proizvodi toplinu u vodiču. Koliko se kabel zagrijava ovisi o njegovim električnim gubicima io tome koliko lako ta toplina odlazi. Usko grupirani kabeli, vruće okruženje i slabo vodljivo tlo mogu otežati hlađenje. Izolacija stoga mora funkcionirati kao dio toplinskog i električnog sustava, a ne kao izolirani uzorak materijala.

Za EPC izvođača ili kupca, XLPE je početna točka. Provjerite odgovara li cijeli kabel planiranom krugu:

• Izolacija:potvrdite ocjenu, dimenzije i nazivni napon.
• Vanjska zaštita:prilagodite omotač i zaštitne slojeve ruti.
• Ograničenja instalacije:potvrdite da je kabel prikladan za planiranu instalaciju.

Odgovarajući materijal početna je točka za pouzdan dizajn kabela.

Što je XLPE i kako unakrsno povezivanje mijenja polietilen

XLPE je kratica za umreženi polietilen. Polietilen ili PE je polimer sastavljen od dugih molekularnih lanaca. Obični termoplastični PE može omekšati i teći kada se dovoljno zagrije. Unakr-povezivanje uvodi kemijske veze između lanaca, stvarajući mrežu koja ograničava njihovo kretanje.

Mreža mijenja ponašanje materijala pod toplinom i opterećenjem. Umreženi PE ne teče i ne preoblikuje se poput obične termoplastike kada se njegova kristalna područja tope. To mu pomaže da se odupre toplinskoj deformaciji. Još uvijek može omekšati, ostarjeti, oksidirati ili se razgraditi ako njegova temperatura ili izloženost premaše granice formulacije i dizajna kabela.

Unakr-uvezivanje stoga nije obećanje neograničene temperaturne otpornosti. Konačna svojstva također ovise o osnovnoj smoli, dodacima, uvjetima proizvodnje i stupnju unakrsnog -vezivanja. Gotova izolacija mora zadovoljiti definirane testove, a ne samo nositi naziv XLPE.Evonik objašnjava glavne-mehanizme unakrsnog povezivanja i njihov učinak na stabilnost polietilena.

XLPE i XLPO u usporedbi

XLPO znači umreženi-poliolefin. Poliolefini su šira obitelj polimera koja uključuje polietilen. U tom širokom kemijskom smislu, XLPE pripada XLPO obitelji. Pojmovi nisu dvije materijalne kategorije koje se međusobno isključuju.

Međutim, u specifikacijama kabela nazivi se koriste na različitim razinama detalja. XLPE identificira polietilen kao temeljni polimer. XLPO je širi opis koji može pokrivati ​​različite poliolefinske formulacije ili mješavine. Niti jedno ime ne daje potpuni recept niti jamči određenu klasifikaciju plamena, dima ili vremenskih uvjeta.

Solarni kabel može koristiti XLPO formulacije i za izolaciju i za vanjski omotač, pri čemu je svaka formulacija optimizirana za različite poslove. Konvencionalni AC kabel za napajanje može koristiti XLPE izolaciju ispod PVC plašta. Ovo su različiti izbori konstrukcije, a ne dokaz da je jedna oznaka materijala univerzalno bolja.

Za perspektivu solarnog{0}}kabla pročitajte naš popratni članak,XLPO u solarnim kabelima: Objašnjena svojstva materijala i umrežavanje snopa elektrona. Omogućuje povezani uvod u XLPO i obradu-elektronskim snopom; ovaj se vodič usredotočuje na XLPE izolaciju u kabelima za izmjeničnu struju.

Gdje se XLPE nalazi u kabelu za napajanje

Izolacija vodiča i plašt imaju odvojene poslove

Tipični neoklopljeni nisko{0}}naponski jednožilni-kabel ima tri glavna sloja, svaki sa zasebnim zadatkom:

• Dirigent:prenosi struju.
• XLPE izolacija:osigurava primarnu električnu izolaciju.
• Vanjski omotač:štiti izoliranu jezgru od vanjskih uvjeta obuhvaćenih specifikacijom proizvoda.

Oznaka Cu/XLPE/PVC glasi iznutra prema van: bakreni vodič, XLPE izolacija i PVC plašt. Al/XLPE/PVC slijedi istu logiku s aluminijskim vodičem. Kabel stoga može sadržavati i XLPE i PVC bez ikakvih proturječja: ta dva materijala imaju različite funkcije.

Višežilne konstrukcije po potrebi dodaju izolirane jezgre, punila ili veziva. Oklopljeni i zaštićeni kabeli dodaju dodatne komponente. Ove slojeve treba identificirati pojedinačno prilikom pregledavanja crteža ili ponude.

Kako se proizvodi XLPE izolacija

Proizvodni put kombinira odgovarajući spoj s kontroliranom ekstruzijom i unakrsno-vezivanjem. Točan slijed ovisi o procesu. Netočno je pretpostaviti da svaki XLPE kabel za napajanje prolazi kroz liniju zračenja-zraka elektrona.

Peroksidno unakrsno povezivanje

U peroksidnim sustavima zagrijavanje aktivira inicijator koji potiče veze između polimernih lanaca. Uvjeti ekstruzije i stvrdnjavanja moraju spriječiti preuranjenu reakciju dok se postižu željena izolacijska svojstva. Čistoća materijala i stabilna obrada posebno su važni kod kabela koji rade pod većim električnim naprezanjem.

Neki dizajni kabela -stvrdnutih peroksidom zahtijevaju kontrolirano otplinjavanje kako bi se smanjili nus{1}}proizvodi reakcije. Obrada ovisi o spoju, debljini izolacije i specifikaciji; to nije univerzalno vrijeme primjenjivo na sve XLPE kabele. AUčinkovita studija nus-proizvoda peroksidailustrira zašto je otplinjavanje posebno razmatranje u proizvodnji kod-izolacije visokonaponskih kabela.

Unakrsno povezivanje silanom

Silane sustavi koriste-kemijske reakcije potpomognute vlagom za formiranje mreže. Spoj i put proizvodnje određuju kako se uvode silanska funkcionalnost i katalizator. Stvrdnjavanje može uključivati ​​kontrolirano izlaganje vlazi, uz temperaturu i vrijeme kojim se postiže određeni rezultat.

Važno proizvodno pitanje je da li su tražena svojstva postignuta u cijeloj izolaciji. Sam izgled površine ne može pokazati zadovoljavajuće stvrdnjavanje.

Unakrsno povezivanje elektronskog snopa

Visoko{0}}energijski elektroni mogu stvoriti reaktivna mjesta u prikladnom polimernom spoju, omogućujući stvaranje veza između lanaca. Ova ruta zahtijeva formulaciju i postupak izlaganja koji odgovara geometriji kabela. Prodor zraka, apsorbirana doza, kabelski prijenos i ujednačenost izloženosti su važni.

Zračenje također može potaknuti kidanje lanca i oksidaciju. Više izloženosti stoga nije automatski bolje. Kvalificirani proces mora uravnotežiti planiranu formaciju mreže protiv neželjenih materijalnih promjena.

Kvaliteta ovisi o gotovom rezultatu

Kroz različite rute, kontrola proizvodnje uključuje rukovanje spojevima, dimenzije ekstruzije, koncentričnost izolacije, kontrolu kontaminacije i provjeru toplinskog i mehaničkog ponašanja. Hot{1}}testiranje je jedna relevantna metoda za-poprečno povezane materijale; njegov je postupak opisan uIEC 60811-507. Zahtjevi za prihvaćanje proizlaze iz primjenjive specifikacije kabela. Sam uspješan vruć-rezultat ne uspostavlja potpunu usklađenost kabela.

Zašto se XLPE naširoko koristi za izolaciju kabela

Električna izvedba

Prikladne XLPE formulacije osiguravaju snažnu električnu izolaciju i niske dielektrične gubitke. Ove karakteristike pomažu objasniti njihovu upotrebu u distribuciji električne energije. Prednost ovisi o pravilnom dizajnu i proizvodnji izolacije: onečišćenja, šupljine i oštećena sučelja mogu ugroziti učinkovitost čak i kada je nazivni materijal odgovarajući.Borealis opisuje namjenski XLPE stupanj izolacije za srednje{0}}naponske izmjenične kabele.

Otpornost na toplinu i stabilnost dimenzija

Unakr-vezivanje pomaže izolaciji da se odupre deformaciji pod povišenom temperaturom i mehaničkim opterećenjem. Mnogi konvencionalni XLPE energetski kabeli specificirani su za maksimalnu kontinuiranu temperaturu vodiča od 90 stupnjeva. Ovo opisuje vodič, a ne okolni zrak, i to je ocjena koju treba provjeriti za točan kabel.

Terminali i povezana oprema mogu nametnuti niža temperaturna ograničenja. Viša ocjena izolacije kabela ne poništava ta ograničenja. TheIET rasprava o ocjenama termoreaktivnih kabelaobjašnjava zašto je kompatibilnost opreme važna pri odabiru trenutnog-kapaciteta nosivosti.

Kratki spoj i dugoročna izvedba

Neprekidna usluga i uvjeti kratkog-spoja različite su dužnosti. Neki specificirani dizajni XLPE kabela dopuštaju temperaturu vodiča od 250 stupnjeva tijekom ograničenog kratkog spoja, obično do pet sekundi. Ovo nije radni cilj ili dopuštenje za opetovano pregrijavanje. Dopušteni rad mora se provjeriti u odnosu na struju kvara, vrijeme isključivanja-zaštitnog uređaja, veličinu vodiča i specifikaciju kabela.

Dugotrajna- izvedba također ovisi o antioksidansima, radnoj temperaturi, izloženosti okoliša i cjelovitosti cijelog kabela. XLPE daje dizajnerima korisnu toplinsku sposobnost, ali ne uklanja potrebu za odgovarajućim dimenzioniranjem i zaštitom.

Uspoređena XLPE i PVC izolacija

Korisna usporedba održava funkciju konstantnom: XLPE izolacija naspram PVC izolacije. Usporedba izolacijskog materijala s vanjskim omotačem drugog kabela može dovesti do pogrešnih zaključaka.

Viša vrijednost temperature izolacije može podržati veću dopuštenu struju pod odgovarajućim uvjetima, ali ne primjenjuje se univerzalno povećanje postotka. Metoda postavljanja, grupiranje, temperatura okoline i ograničenja opreme moraju biti uključeni u usporedbu. Isto tako, ni naziv materijala sam po sebi ne utvrđuje fleksibilnost, očekivani životni vijek ili ukupnu instaliranu cijenu.

Bakreni ili aluminijski vodiči s XLPE izolacijom

XLPE izolacija može se primijeniti na bakrene ili aluminijske vodiče. Izbor vodiča utječe na električni otpor, težinu, dimenzije i dizajn spoja; ne mijenja osnovnu ulogu izolacije.

Za jednaku duljinu i površinu-presjeka, aluminij ima veći električni otpor od bakra. Stoga može biti potreban veći aluminijski dio kako bi se zadovoljili isti zahtjevi kruga. Stvarni odabir mora zadovoljiti snagu struje, pad napona i rad kvara, a ne oslanjati se na jedan omjer zamjene.

Niža gustoća aluminija može smanjiti težinu rukovanja, osobito na velikim hranilicama. Potencijalnu isplativost treba procijeniti zajedno s većim dimenzijama kabela, rasporedom podrške i kompatibilnim terminalima. Ispravna priprema površine, odabir spojnica i postupci zatezanja važni su dijelovi instaliranog priključka.

SINELINK-aAl/XLPE/PVC kabel za napajanjenudi opciju aluminijskog-vodiča s XLPE izolacijom i PVC omotačem. Usporedite ga s bakrenom verzijom koristeći kompletne zahtjeve sklopa i sučelje opreme, a ne samo cijenu vodiča.

Zašto srednjenaponski kabeli trebaju dodatne slojeve

Kako se električno naprezanje povećava, sučelja oko izolacije zahtijevaju veću kontrolu. Tipični zaštićeni srednje{1}}naponski kabel dodaje poluvodljive slojeve oko vodiča i izolacije, kao i metalni ekran. Funkcije ovih komponenti su različite.

Metalni zaslon nije zamjena za mehanički oklop. Njegov poprečni-presjek i raspored spajanja moraju biti usklađeni s električnim projektom. Kabelske spojnice i završeci također trebaju kompatibilne dimenzije, nazivni napon i komponente-kontrole naprezanja.

TheSINELINK MV jednožilni{0}}XLPE izolirani neoklopni kabel s bakrenim vodičemkoristi poluvodljive zaslone, zaslon od bakrene trake i PVC omotač. To je koristan primjer kako izolacijski materijal čini dio koordinirane srednje{1}}naponske konstrukcije.

Pažljivo pročitajte oznaku napona:

• U₀:nazivni napon između vodiča i zemlje ili zaslona.
• U:nazivni napon između vodiča.
• Uₘ:povezani maksimalni napon sustava.

Odaberite ocjenu za sustav i njegove uvjete uzemljenja; nemojte zaključivati ​​o prikladnosti iz riječi XLPE.

Oklopni omotač i specifikacija paljbe i dalje su važni

Otvorene i ukopane rute

XLPE izolacija unutar kabela sama po sebi ne osigurava otpornost na sunčevu svjetlost, ulje, izloženost kemikalijama ili kontinuirano uranjanje. Ti uvjeti uključuju omotač i druge zaštitne komponente kao i izolaciju. Izravno ukopavanje zahtijeva konstrukciju kabela i dizajn instalacije koji odgovara stvarnom riziku od tla, vode i mehaničkih rizika.

Nearmirani kabel možda treba vanjsku mehaničku zaštitu. Oklopljeni kabel i dalje treba ispravno rukovanje, savijanje i završavanje. Za jedno{2}}izmjenične krugove, oklopni materijal i raspored zahtijevaju posebnu pozornost na magnetske gubitke; višejezgreni čelični-oklopni dizajn ne bi se trebao neselektivno kopirati u jednu-jezgrenu specifikaciju.Elandove NN oklopne kabelske konstrukcijeilustriraju ovu razliku.

Za višejezgreni primjer, pregledajtePet{0}}3C+2 XLPE oklopni kabel s bakrenim vodičem. Potvrdite veličinu jezgre, funkcije strujnog kruga i točnu konstrukciju oklopa prema projektu.

Otpornost na plamen nizak sadržaj dima i halogena

Specifikacije vezane- za požar opisuju različita svojstva. Provjerite svaki zahtjev zasebno:

• Otpornost na plamen:širenje plamena pod definiranim ispitivanjima.
• Nizak dim:stvaranje dima.
• Zahtjevi za-bez halogena:relevantni sastav materijala ili specificirana ispitivanja plina.
• Otpornost na vatru ili cjelovitost kruga:nastavak električne funkcije u određenim uvjetima požara.

Nemodificirani polietilen ne sadrži halogene, ali to ne čini svaki XLPE-izolirani kabel gotovim proizvodom s malo{1}}dima,-bez halogena. PVC omotač sadrži klor. Ispune, trake i druge ne-metalne komponente također se moraju uzeti u obzir prilikom podnošenja cjelovitog-zahtjeva za kabel.

SINELINK-aLSZH Zapaljivi-nisko{1}}naponski kabel za izmjeničnu strujukombinira XLPE izolaciju sa specifičnom konstrukcijom s niskim-dimom, -bez halogena. Uskladite odabranu varijantu i dokaze ispitivanja sa zahtijevanim protupožarnim svojstvima. Retardancija plamena ne uspostavlja cjelovitost kruga tijekom požara.

Što utječe na vijek trajanja XLPE izolacije

Toplinsko starenje se nakuplja tijekom rada. Trajno pregrijavanje i loši spojevi mogu ubrzati propadanje, dok oštećeni omotači ili neprikladni uvjeti instalacije mogu izložiti kabel dodatnom opterećenju. Univerzalni životni vijek ne može se odrediti samo na osnovu naziva izolacije.

U srednje{0}}naponskim aplikacijama, kvarovi i nepovoljna sučelja mogu koncentrirati električni stres. Djelomično pražnjenje može lokalno oštetiti izolaciju. Električno stablo uključuje staze-povezane s grananjem; water treeing je drugačiji proces degradacije povezan s vlagom i električnim stresom. Ovi pojmovi ne bi se trebali koristiti naizmjenično niti se smatrati da opisuju svaki kabel bez boje.

Vrsta materijala i konstrukcija. Spojevi koji usporavaju-stablo-različiti su dizajnerski izbori, a značajke-blokiranja vode odvojene su od osnovne oznake XLPE. Instalacija i održavanje trebaju očuvati zaštitni sustav kabela, uključujući brtve, cjelovitost plašta i odgovarajuće spojeve i završetke.

Tamo gdje je stanje kabela neizvjesno, procjena treba slijediti odgovarajući postupak pregleda i električnog ispitivanja. Fotografija ili vanjski-izgled omotača ne mogu utvrditi preostali vijek trajanja izolacije. Povijest rada, opterećenje i rezultati testiranja pružaju korisnije dokaze od nepodržane procjene-životnog vijeka.Pregled Borealisovih kabelskih-materijalapruža pozadinu o izolacijskim sustavima i izboru materijala.

Kako odrediti AC kabel s XLPE izolacijom

Započnite s informacijama o kružnoj dužnosti i ruti, zatim odaberite kompletnu konstrukciju. Isti izolacijski materijal može se koristiti u kabelima s vrlo različitim mogućnostima postavljanja.

Zatražite dokaz koji odgovara naručenom kabelu

Zatražite zapise koji odgovaraju naručenom kabelu:

• Provodnik i dimenzije:otpor vodiča i dimenzije izolacije.
• Električna izvedba:primjenjiva ispitivanja napona.
• Izvedba materijala:vlačna svojstva, testovi starenja i-očvršćivanja.
• Zaštićeni srednje{0}}naponski dizajni:električna ispitivanja navedena za taj dizajn, uključujući ispitivanje djelomičnog-pražnjenja gdje je primjenjivo.

Rutinska ispitivanja, ispitivanja uzoraka i tipa služe u različite svrhe. Kupci bi se trebali dogovoriti koji proizvodni zapisi prate narudžbu i koja je-izvješća o kvalifikaciji podržavaju. Ne treba pretpostaviti da rezultat ispitivanja za drugi napon, konstrukciju ili proizvodni izvor pokriva ponuđeni kabel.

Primjenjivi standard mora odgovarati rasponu napona i tržištu.IEC 60502-1odnosi se na energetske kabele s ekstrudiranom{0}}izolacijom nazivnog 1 kV i 3 kV;IEC 60502-2bavi se relevantnim rasponom od 6 kV do 30 kV, s pripadajućim maksimalnim naponima sustava. Oznaka 26/35(40,5) kV ne bi se trebala automatski predstavljati kao pokrivena IEC 60502-2. Provjerite-standard i izdanje specifično za projekt. Ispitivanje u vrućem stanju odnosi se na metodu ispitivanja materijala, a ne na potpuno odobrenje proizvoda.

Često postavljana pitanja

P: Je li XLPE isto što i XLPO

XLPE identificira umreženi polietilen, dok je XLPO širi pojam umreženi poliolefin. Polietilen pripada obitelji poliolefina, ali širok XLPO opis ne identificira točnu formulaciju. Usporedite specifikacije proizvoda i dokaze testova umjesto da se oslanjate samo na akronim.

P: Je li svaki XLPE kabel bez halogena

Ne. XLPE izolacija može se koristiti ispod PVC plašta ili uz druge komponente koje-sadrže halogen. Zahtjev za gotov-kabel mora sadržavati relevantne komponente i potrebna ispitivanja. Učinkovitost niske -otpornosti na dim i plamen- također zahtijeva zasebne dokaze.

P: Mogu li se XLPE izolirani kabeli koristiti na otvorenom ili zakopati

Mogu se dizajnirati za te primjene, ali sam XLPE ne utvrđuje prikladnost. Provjerite svojstva plašta, izloženost vodi, mehaničku zaštitu i zahtjeve za ugradnju za točan kabel. Direktno ukopavanje i ugradnja u zaštićeni podzemni kanal različiti su uvjeti.

P: Jesu li svi XLPE kabeli unakrsno povezani elektronskim snopom

Ne. Peroksid, silan i procesi zračenja mogu se koristiti s odgovarajućim polietilenskim sustavima. Kvalificirana trasa ovisi o formulaciji, geometriji kabela i zahtjevima izvedbe. Pitajte dobavljača kada specifikacija projekta zahtijeva određeni proces.

P: Dopušta li ocjena od 90 stupnjeva rad u zraku od 90 stupnjeva

Ne. Maksimalna temperatura vodiča od 90 stupnjeva ostavlja toplinsku razliku između okoline i vodiča. Struja stvara dodatnu toplinu, pa dopuštena struja ovisi o okolini i uvjetima hlađenja. Ograničenja temperature terminala također se moraju poštivati.

P: Je li XLPE izolacija uvijek bolja od PVC-a?

Odgovarajući izbor ovisi o strujnom krugu, temperaturnim ograničenjima, instalaciji i troškovima. XLPE nudi korisna toplinska i električna svojstva, ali kompatibilan kabel s PVC-izolacijom može biti prikladan za svoju specificiranu dužnost. Usporedite ekvivalentne izvedbe kabela za istu instalaciju.

Srodni proizvodi

• Bakreni XLPE PVC jednožilni-kabel za napajanjeza pregled konvencionalnih fiksnih{0}}zahtjeva distribucije napona.
• Aluminijski XLPE PVC kabel za napajanjeza usporedbu vodova uključujući težinu vodiča, dimenzije i cijenu.
• Pet{0}}oklopni bakreni kabel od XLPEza projekte koji zahtijevaju odgovarajuću višejezgrenu oklopnu konfiguraciju.
• LSZH niskonaponski-zapaljivi kabel-za definirane zahtjeve za -širenjem dima, halogena i plamena.
• Oklopljeni SN jednožilni-bakreni kabelza distribuciju srednjeg{0}}napona i kompatibilnu dodatnu opremu.

Tražite kabel s izolacijom od XLPE-za svoj projekt? Pošaljite SINELINK-u sljedeće informacije:

• Napon sustava i struja opterećenja.
• Duljina kabela i uvjeti ugradnje.
• Potrebni standardi.
• Raspored kabela ili jedno-linijski dijagram, ako je dostupan.

Možemo pomoći identificirati prikladnu konfiguraciju i pružiti tehničke podatke i ponudu za vaš pregled.

Istražite kabele za izmjeničnu strujuiliZatražite tehničke podatke i ponudu.

Tehničke reference

Izvori u nastavku podržavaju raspravu o materijalu i inženjerstvu. Ocjene-specifične za proizvod i dostupnost treba potvrditi prema trenutnoj ponudi i odobrenoj podatkovnoj tablici.

• Evonik - Silani za umrežavanje: polietilenske mreže te kemijski i radijacijski putovi.
• IET - Termoplastični PVC ili termoreaktivni XLPE SWA kabel: nazivne temperature vodiča i ograničenja opreme.
• IEC 60811-507: vruća-set test metoda za-unakrsno povezane materijale.
• Jicable - Distribucija peroksidnih nus-proizvoda duž otplinjenih XLPE kabela: proizvodnja nus{0}}proizvoda i otplinjavanje.
• Borealis - Borlink LS4201R: primjer namjenske izolacijske smjese MV AC.
• Eland Cables - LV oklopljeni XLPE kabeli: reprezentativne jedno-jezgrene i višejezgrene zaštitne konstrukcije.