Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена в России имеют сокращенное обозначение СПЭ (в Англии — XLPE, в Германии VPE, в Швеции PEX). У таких кабелей лучшие электрические и механические свойства по сравнению с КЛ из бумажно-пропитанной изоляции.
Давайте разберемся в чем их существенные отличия и какова конструкция.
Конструкция кабелей из сшитого полиэтилена и обычных до 1кВ, зачастую трудно отличимы. Вот, например марка АПвБбШв-1.
Этот вид очень похож на марку АВБбШв изготовленной из ПВХ пластиката.
Однако имеет одно существенное отличие:
Зачастую более чем на 25%.
Другие технические характеристики кабелей СПЭ на 0,4кв:
Допустимый ток КЗСечения нулевых жилТолщина наружной оболочки
А вот вся остальная конструкция практически не отличается.
Если они так похожи между собой, как их отличить неопытному монтеру или электрику? Есть два способа:
Достаточно посмотреть, как она горит. Если изоляция ПВХ, то горение будет сопровождаться с выделением большого количества копоти.
Если это кабель СПЭ, то пламя будет слегка голубоватое без большой копоти, но с активным расплавлением самого полиэтилена.
Наиболее распространенные марки кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена 6-10-35-110кв:
Более подробно рассмотрим из чего состоит кабель на 10кв АПвП или ПвП из сшитого полиэтилена.
В середине расположена токоведущая жила из алюминия или меди.
Поверх нее нанесен токопроводящий слой, который состоит из того же самого сшитого полиэтилена, но в него включены специальные добавки, основная часть из которых — это сажа.
Сажа добавлена для того, чтобы получить полупроводящий слой, выполняющий функцию выравнивания электромагнитного поля.
Без него, на отдельных жилах напряженность может быть увеличена до 30% по сравнению с остальными. А это способно вызвать частичные разряды между изоляцией и жилой.
Далее идет основная изоляция. Ее толщина зависит от напряжения.
Поверх основной изоляции также накладывается полупроводящий слой. Сажи в нем до 40%.
После идут различные защитные материалы:
Она может быть выполнена из кабельной бумаги или из нетканого материала с полупроводящими свойствами
Ее функция обеспечить контакт между проволоками, для того чтобы распределить равномерно ток протекающий по ним.
Он удерживает экран в плотно намотанном состоянии.
Здесь уже применяется обычный полиэтилен со свойствами светостабилизации и хорошей механической прочности.
В другой конструкции кабеля АПвПуг-10 две новые буквы обозначают:
Она по свойствам такая же как и обычная, но большей толщины.
Кабеля с усиленной оболочкой прокладываются по сложным трассам, в трубах и там, где имеется большее количество пересечений с другими кабелями, водопроводами или иными инженерными сооружениями.
наличие под экраном герметизирующего слоя
Этот слой препятствует распространению воды вдоль кабеля при повреждении внешней оболочки. По своим свойствам эта водоблокирующая лента напоминает детский памперс.
То есть, при попадании воды во внутрь кабеля, эта лента разбухает и препятствует дальнейшему распространению влаги.
В отличие от изделий с бумажной изоляцией, здесь не возможна ситуация, когда кабель буквально всасывает в себя влагу на протяженности нескольких десятков метров.
Если в названии присутствует индекс “2г”, то это означает двойную герметизацию. Одна водоблокирующая лента обеспечивает продольную герметизацию, а внешний слой, выполненный из алюмополимерной ленты – поперечную.
Причем этот защитный слой, может полностью защитить кабель от незначительных трещин на внешней изоляции.
Трехфазные кабеля АПвПуг-10 фактически представляют из себя собранные воедино однофазные модели в общей защитной оболочке.
При этом многим электрическим характеристикам такие кабеля соответствуют обыкновенным видам с бумажно-пропитанной изоляцией.
Главное их отличие и достоинство заключается в том, что даже при повреждении внешних покровов и попадании воды на основную изоляцию (экран, подложки), кабель спокойно будет продолжать работать.
В отличии от обычных КЛ, где внешний дефект в итоге очень быстро сказывается на самих жилах.
Изоляция жил из сшитого полиэтилена не гигроскопична и поэтому обеспечит нормальную работу электроустановки. Фактически зафиксированное время работы кабеля СПЭ, с поврежденной и разрушенной внешней защитной оболочкой, на реальном объекте — порядка 5 лет.
Разница и сравненение кабеля с СПЭ изоляцией 6-35кв и кабеля с бумажной изоляцией:
Основные технические характеристики для высоковольтных кабелей из сшитого полиэтилена (сечение, толщина изоляции, вес, номинальный ток):
Дополнительные характеристики (токи КЗ, сопротивление, емкость, вместимость барабанов):
Допустимые токи КЗ для КЛ 6-10-35квСопротивление жил кабеляЗначение тока утечкиИндуктивное сопротивление жилВместимость кабельных барабанов
Кабель СПЭ с ПВХ оболочкой
Марки кабеля ПвВ и АПвВ – это изделия с внешней оболочкой из поливинилхлоридного пластиката. Она применяется для прокладки в пожароопасных помещениях и там, где выставляются дополнительные условия по пожарной безопасности.
У них в аббревиатуре появляется дополнительная маркировка:
не поддерживающий горения
Некоторые переводят как ”не горючий”, но это не совсем верно. Он горит при воздействии прямого огня. Однако стоит огонь убрать, и поддерживать горение далее он не будет.
Такие кабеля в основном прокладываются внутри помещений. Для прокладки их в земле необходимо, чтобы влажность грунта не превышала 14%.
с оболочкой пониженного дымовыделения
Например АПвВнг(В) – Ls 10.
Буква ”В” в скобках – кабель для эксплуатации в пожароопасных помещениях. Буква ”А” – во взрывоопасных. Иногда для огнезащитного барьера используется стеклолента.
Кабель АПвВнг(А) – Ls FRHF 10.
Самый опасный галоген в кабелях это хлор. При горении вышеуказанная марка кабеля выделяет минимум дыма, горит только внутри пламени и не распространяет при пожаре вредных веществ.
При необходимости можно прокладывать протяженные трассы КЛ вообще без единой соединительной муфты.
В крупных городах средняя длина кабеля 6-10кв от ТП до ТП составляет около 900 метров.
Для таких трасс не составляет труда изготовить кабель СПЭ длиной, что называется от наконечника до наконечника.
В особенности это касается выходов из подземной части КЛ с подъемом по опоре и переходом в воздушную линию.
Не нужно беспокоиться о стекании маслонаполненной изоляции и высыхании отдельных отрезков КЛ.
https://youtube.com/watch?v=wSoa7sNH9oM%3Ffeature%3Doembed%26wmode%3Dopaque
Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), еще его называют кабель из вулканизированного полиэтилена, начал производиться более 20 лет назад. Сегодня такие кабеля приходят на замену кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией.
В Европе уже практически все новые линии монтируются именно из СПЭ. При этом КЛ со свинцовой броней и вовсе запрещены. Мало того, их даже нельзя оставлять в земле. При ремонте они в обязательном порядке должны быть извлечены из грунта и утилизированы.
Структура сшитого полиэтилена представляет из себя монолитную конструкцию, имеющую измененные электрические и физические характеристики обычного полиэтилена.
Например, если температура плавления обычного полиэтилена около 140 градусов, то у сшитого уже 250 градусов цельсия. Также и диэлектрическая проницаемость у нового материала в 15 раз меньше, чем у бумажно-пропитанной изоляции.
Кроме этого, СПЭ очень твердый материал. Он всего лишь на 5 единиц уступает по твердости стали.
Сшивка полиэтилена может происходить двумя способами:
Химический способ в свою очередь также делится на 2 вида:
Самый эффективный способ это облучение. Однако после такой обработки в кабеле остается большое количество остаточной радиации. Поэтому такой кабель опасен для обычной эксплуатации.
Силановая сшивка происходит после наложения изоляции на токоведущую жилу, путем помещения в раствор солей кремниевой кислоты. А вот при пероксидной, наложение изоляции и сшивка происходят одновременно.
Одним из главных преимуществ пероксидной сшивки является то, что она делается при помощи катализатора – перекиси дикумила. При механической обработке, например снятии или просто распиливании изоляции у такого кабеля, сразу появляется резкий специфический запах.
Этот запах не переносят ни грызуны, ни насекомые.
А значит, такой кабель из сшитого полиэтилена, можно спокойно выбирать для прокладки в подвальных помещениях.
При этом не боясь, что его погрызут мыши или крысы.
Изначально после сшивки, в изоляции кабеля находится метан. Поэтому его необходимо выдержать в специальной камере под давлением с температурой 70-80 градусов, чтобы удалить все газы.
Если кабель не качественный, то при монтаже муфт на КЛ из СПЭ возможны возгорания, именно из-за воздействия пламени горелки и метана выделяющегося из оболочки.
При производстве продукции особое внимание уделяется сверхвысокой чистоте полиэтилена. Допускается наличие примесей размером в 5 кубических микрон на 1см3. Это примерно как поместить один теннисный мячик в большом спортзале.
По конструкции кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена чем-то напоминают кабели с отдельно освинцованными жилами. Например БМПИ до 35кв:
Здесь присутствует токоведущая жила круглой формы, на которую нанесен изолирующий слой. А поверх этого слоя идут дополнительные защитные слои.
Ранее, для высокого напряжения использовались и используются маслонаполненные кабели:
Однако затраты на эксплуатацию таких сетей очень большие. Практически за 10 лет работы требуется затратить столько же денег, сколько стоит сама кабельная линия.
Конструкция кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена единообразна для всех напряжений 6-10-35-110кв до 500кв включительно. Разница заключается в толщине основной изоляции.
Технические характеристики кабелей СПЭ
Маркировка и обозначение букв в названии кабеля СПЭ:
Сравнительные характеристики кабеля с СПЭ изоляцией 6-35кв и кабелей с бумажной изоляцией:
Таблицы технических характеристик для кабелей из сшитого полиэтилена на 6-10кв, 20кв, 35кв, 110кв, 220кв (сечение, толщина изоляции, вес, номинальный ток):
Трехфазные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена
В основной массе производятся именно однофазные кабеля СПЭ. Однако кроме них, также выпускают и 3-х фазные виды.
Правда следует учитывать, что трехфазные делают только на напряжение до 35кв. От 110кв и выше, уже идут только однофазные варианты.
Преимущественная форма жилы – круг. Такие виды более эффективны, чем секторные.
Электромагнитное поле распространяется наиболее далеко именно от выступающих мест на токоведущих частях. А круглые жилы таких выступов практически не имеют.
Кроме того, при расположении круглых жил в равностороннем треугольнике образуется симметричное магнитное поле, потери в котором достаточно низкие.
Трехфазные кабеля СПЭ с заполнением могут прокладываться в условиях любой влажности.
Разве что, при монтаже в воде, применяют дополнительные защитные слои, герметизирующие внутреннюю поверхность.
Трехфазные кабеля без полноценного заполнения внутренних полостей, имеют несколько недостатков:
При установке манжет и муфт возникают полости на сторонах треугольника жил. Отсюда вытекает риск недостаточной герметизации. Поэтому такие кабеля, без заполнения внутренних полостей, не предназначены для прокладки в земле.
Приходится снимать изоляцию вручную. При этом не всегда квалификация электромонтеров кабельщиков позволяет это сделать грамотно.
Именно поэтому широкое распространение получили именно кабеля с круглыми жилами с внутренним заполнением.
https://youtube.com/watch?v=wSoa7sNH9oM%3Ffeature%3Doembed%26wmode%3Dopaque
Монтажом кабелей СПЭ должны заниматься специализированные бригады, с соответствующим оборудованием, спец.инструментом, механизмами и обученным персоналом.
Два основных действующих норматива, которыми нужно при этом руководствоваться:
Практически все правила в них, которые касаются обычных силовых кабелей, в равной степени применимы и к кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена.
Прокладка кабеля СПЭ разрешена при температуре окружающего воздуха не ниже -20 градусов. Но это, если его оболочка выполнена из полиэтилена. То есть, это марки – ПвП, АПвП, ПвПу, АПвПу.
Если же внешняя оболочка изготовлена из ПВХ пластиката, т.е. марки ПвВ, АПвВ, ПвВнг, АПвВнг и другие, предельная температура для прокладки – не ниже -15 градусов.
При температуре (до -40С), монтаж разрешен только после предварительного прогрева кабеля. Если t меньше -40C, монтаж СПЭ запрещен.
При метеоусловиях от -20С до -40С разрешается укладка, если кабель хранился в отапливаемом помещении и температура его верхних слоев не меньше +15 градусов.
Однако в этом случае имеется большой риск того, что можно не успеть размотать кабель с барабана, до того как он остынет.
Поэтому в большинстве электросетей условно придерживаются правила, что монтаж кабелей с изоляцией из СПЭ допускается при температуре не ниже -10С.
Перед прокладкой в первую очередь составляется схема трассы и расстановка механизмов на ней.
Обязательно должны быть указаны:
Также необходимо учесть:
К сожалению, в наших условиях, основной способ прокладки всех кабелей – это прокладка вручную. Принято считать, что главное — это собрать по больше людей или выбрать по мощнее тяговую машину.
Однако нормативы, которые предъявляются к новым кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена, требуют, чтобы при прокладке контролировалось усилие тяжения. Поэтому применение механизмов типа трактора или грузового автомобиля недопустимо.
Если вы их все же используете, вы наносите кабелю повреждения, которые сразу после прокладки не выявляются.
Они начинают ”вылазить” только после первых 2-3 лет эксплуатации:
Вариант расположения кабелей и устройств для тяжения при монтаже:
Если расчетное тяжение протяженного кабеля СПЭ на сложной трассе превышает максимально допустимые значения, то применяют дополнительные тяговые лебедки и подталкивающие устройства посередине трассы.
Раскатка с барабанов и транспортных тележек
Для транспортировки кабеля используются специальные тележки. Их же можно применять и для размотки. Раскатка осуществляется непосредственно с тележки.
Специализированные тележки комплектуются тормозными устройствами, а некоторые даже имеют автономный двигатель и привод. Если будет необходимость, с их помощью можно легко смотать кабель обратно на барабан.
Но чаще всего для размотки применяют механические домкраты с ручным подъемом. Однако на них обязательно необходимо предусматривать ручное устройство для торможения, чтобы предотвратить самопроизвольное инерционное сматывание и образование петель.
При установке барабана на домкрат следует соблюдать правило:
При раскатке кабеля он должен сматываться сверху, а не снизу!
Схема подключения кабеля на барабане к тяговому тросу:
Заметьте, что на этом устройстве имеется динамометр, который контролирует усилие тяжения. Максимально допустимые усилия для кабелей СПЭ можно взять из таблиц:
Технические характеристики для кабелей из сшитого полиэтилена на 6-10кв, 20кв, 35кв, 110кв, 220кв.
В современных монтажных организациях для монтажа используются тяговые лебедки оснащенные миникомпьютером, который автоматически контролирует тяжение и составляет протокол протяжки кабеля.
В таком протоколе указывают усилие тяжения, скорость и другие данные монтажа. Протокол входит в паспорт любой кабельной линии СПЭ.
На сложных трассах, при больших длинах, широко применяют подтягивающее устройство. Кабель проходит сквозь него.
Работать такое устройство должно синхронно с тяговой лебедкой. Достигается это путем соединения их цепей управления между собой.
Для захвата конца кабеля при тяжении, можно использовать два приспособления:
Клиновой захват цепляется за оголенную токоведущую жилу. Прокладка кабеля в трубах с его использованием запрещена. Дело в том, что в трубах, зачастую встречаются остатки воды.
Они там появляются в результате промывки, после проколов под землей.
Кроме того, при дождливой погоде, также запрещено протягивать кабель СПЭ с помощью клинового захвата.
Поэтому в 90% случаев используется чулок. Сначала на конец КЛ устанавливается капа, а уже затем, на нее одевается сам чулок.
Поверх чулка наносится несколько витков бандажей. Бандажи выполняются либо медной, либо стальной (не магнитной) проволокой. Количество бандажей – минимум 5шт.
При протяжке, несколько из них могут разрушиться. Остальные должны удержать чулок в натянутом состоянии. Поставите меньше, они все оборвутся и кабель у вас при прокладке, может застрять посередине трубы.
Придется вытягивать его обратно, перетаскивать трос и начинать все по новой.
Есть специальные чулки, предназначенные для закрепления одновременно на трех однофазных кабелях. Правда, у вас должна иметься возможность протягивать три фазы СПЭ одновременно.
Правило ограничивающее такой монтаж – не более двух поворотов по трассе, с углом максимум в 30 градусов.
Еще имеются промежуточные чулки. Они представляют из себя разъемную сетку, которая накладывается на кабель. Далее все это скрепляется тросом, вплетенным в эту сетку.
Такой крепежный захват можно одевать в любом месте кабеля без риска его повреждения. Применяется это для установки в середине КЛ вспомогательной лебедки, с целью соблюдения допустимых усилий тяжения.
Приспособления для прокладки
Основные устройства помогающие прокладывать кабель в траншеях и туннелях — это ролики. В непосредственной близости от раскаточного барабана ставится приемный ролик.
Ширина его должна быть не меньше ширины самого барабана. Если у вас в комплекте инструмента отсутствует подобный ролик, его можно заменить самодельной конструкцией.
В ней, в качестве направляющих, применяют полиэтиленовые трубы. При скольжении полиэтилена по полиэтилену, очень низкий коэффициент трения. Поэтому такая конструкция во многих сложных условиях монтажа вполне оправдана.
Перед непосредственным спуском кабеля в траншею (канал), ставится опорный ролик или желоб.
Уже в самой траншее используются простые линейные ролики. У них на раме должны быть отверстия. Через них ролик можно зафиксировать на любой поверхности.
На углах трассы применяются поворотные ролики.
Причем через специальные крепления по бокам, можно собрать целую поворотную систему.
Помимо вышеперечисленных применяются и специальные:
Длительное нахождение (лежание) кабеля на раскаточных роликах более 3-х часов не допускается.
Способы укладки кабеля СПЭ в траншее
Однофазные кабеля из сшитого полиэтилена в траншею можно уложить 2-мя вариантами:
Основной способ это треугольник. В этом случае, образуется симметричная система и минимальные потери на взаимоиндукцию. Но самое главное – это экономия места, тем более это актуально в городских условиях монтажа кабелей СПЭ.
Укладка 3-х фаз производится поочередно. Причем, проложив эти три фазы, их сразу же необходимо увязать в треугольник, и только после этого приступать к прокладке остальных фидеров. Иначе вполне реально перепутать фазы разных КЛ.
По условиям прокладки, в стандартную траншею рекомендуется укладывать не более 6-ти кабельных линий СПЭ (шесть треугольников). Но если позволяет ширина трассы, то умещают и более.
А если прокладывать их в ряд, то поместится максимум 2 кабельных фидера.
При стесненных условиях, для защиты соседних кабелей, в качестве перегородок применяют вертикально стоящие железо-бетонные плиты. Высоты кирпича для этих целей не хватит.
Увязка однофазных КЛ 6-10кв СПЭ в треугольник производится ПВХ хомутами.
Могут применяться и другие приспособления. Самое главное, чтобы они были не магнитными.
При выполнении переходов через дороги, труба перед непосредственной протяжкой должна визуально проверяться на просвет. При этом если труба не цельная, соединения труб нужно залить бетоном.
Применение самодельных муфт для этих целей не допускается.
Кроме этого, в начале и конце трубы необходимо устанавливать направляющую воронку.
Она представляет из себя разъемную конструкцию с ограничивающим кольцом.
Также для защиты от трения, при протяжке в трубах, кабели необходимо смазывать. При протяженности переходов до 100м, можно использовать обыкновенный мыльный раствор.
При большей длине, такая смазка успевает высохнуть и эффект скольжения пропадает. Поэтому на таких переводах применяют технический вазелин или тавот. В общем все смазки, которые не оказывают вредного химического воздействия на оболочку.
Чтобы посторонние предметы и вода не могли свободно попасть во внутрь трубы с кабелем, ее требуется герметизировать. Для этого можно использовать:
Монтаж протяженных КЛ из СПЭ при температуре от -20С даже с предварительным прогревом можно считать потенциальной ошибкой.
В процессе укладки время работы может затянуться, и кабель остынет до недопустимой температуры, вследствие чего при изгибах изоляция будет повреждена.
Тяжение кабеля трактором без контроля усилия динамометром
Раскатка кабеля с барабана снизу, а не сверху
Использование металлических труб вместо полиэтиленовых, в качестве самодельных приемных роликов или недостаточная ширина этого ролика
Соединение труб в переходах при помощи муфт без бетонирования стыков
Недостаточное количество раскаточных роликов или даже их полное отсутствие. Из-за чего может происходить волочение кабеля на отдельных участках непосредственно по земле.
Протяжка кабеля с применением чулка, но без установки капы
https://youtube.com/watch?v=wSoa7sNH9oM%3Ffeature%3Doembed%26wmode%3Dopaque
